proyecto alu. 2

20
Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica. Proyecto No.1 Reporte. (ALU) “Unidad Lógica Aritmética” Integrantes. Matrícula. Alan Yair Aguilar García. 1544734 Antonio Morùa Cantú 1487757 Carlos Alberto García Reyes 1266466 Materia: Electrónica Digital II M.C. Ovidio Alberto Ochoa Ochoa Hora: V5 (3:20 pm- 4:10 pm) Salón: 7-250

Upload: abraham-heyer

Post on 24-Dec-2015

227 views

Category:

Documents


7 download

DESCRIPTION

Proyecto Unidad Aritmética lógica

TRANSCRIPT

Universidad Autónoma de Nuevo León

Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica.

Proyecto No.1

Reporte. (ALU)

“Unidad Lógica Aritmética”

Integrantes. Matrícula.

• Alan Yair Aguilar García. 1544734

• Antonio Morùa Cantú 1487757

• Carlos Alberto García Reyes 1266466

Materia: Electrónica Digital II

M.C. Ovidio Alberto Ochoa Ochoa

Hora: V5 (3:20 pm- 4:10 pm)

Salón: 7-250

Brigada: 306

Día: Miércoles

Valor Porcentual: 33%

CD. Universitaria San Nicolás de los Garza, Monterrey Nuevo León. 25/Feb/2015

ALU (Unidad Aritmética lógica)

Objetivo

Entender el funcionamiento de una unidad aritmética lógica, paro lo cual primeramente tenemos que entender el funcionamiento de un sumador, un restador, un multiplicador y un comparador, para al último juntar todos los circuitos en una sola unidad a esto se le llamara ALU.

Material

3 Decodificadores 74ls483 Display Ánodo-Común3 Dip Switch De 4 Posiciones 1 Sumador 74ls2831 Comparador 74ls851 Ex-Or 74ls8610 Resistencias de 1kΩ1 Resistencias de 100Ω3 Leds de diferente color (Rojo, Amarillo, Verde)Cable “5”1 ProtoboardFuente de alimentación 5 V De Corriente Directa

Fig.1.1 -Diagrama físico completo de la unidad aritmética lógica

Marco Teórico.

ALU – (Unidad Aritmética Lógica)

La unidad aritmética lógica, es un circuito digital que calcula operaciones aritméticas (como suma, resta, multiplicación, etc.) y operaciones lógicas (si y o no). Entre dos números. Muchos circuitos pueden contener en el interior una unidad aritmética lógica: unidades de procesamiento gráfico como las que están en las GPU modernas, etc.

Se puede diseñar una ALU para calcular cualquier operación, sin importar, lo compleja que sea, el problema es que cuanto más compleja, más costosa será la ALU, más espacio en el procesador y más energía disipará.

Entradas y Salidas:Las entradas a la ALU son los datos en los que se harán las operaciones (llamados operando) y un código desde la unidad de control indicando qué operación realizar. Su salida es el resultado del cómputo de la operación.

En muchos diseños la ALU también toma o genera como entradas o salidas un conjunto de códigos de condición desde o hacia un registro de estado. Estos códigos son usados para indicar casos como acarreo entrante o saliente, overflow, división por cero, etc.

Compone:La ALU se compone básicamente de: Circuito Operacional, Registros de Entradas, Registro Acumulador y un Registro de Estados, conjunto de registros que hacen posible la realización de cada una de las operaciones.

La mayoría de las acciones de la computadora son realizadas por la ALU. La ALU toma datos de los registros del procesador. Estos datos son procesados y los resultados de esta operación se almacenan en los registros de salida de la ALU. Otros mecanismos mueven datos entre estos registros y la memoria.

Una unidad de control controla a la ALU, al ajustar los circuitos que le señala a la ALU qué operaciones realizar.

Procedimiento.

1. Primero se empezara por realizar el circuito más largo que es el sumador y realizando el sumador se pasara a realizar el restador.

En el diagrama que se muestra continuación los cuadros que muestran las entradas en unos y ceros a esos cuadros se le llama logicstate estos se encuentran en la biblioteca de Proteus, cabe destacar que la simulación de este manual se basa en el programa Proteus 8 el cual pueden descargar en cualquier página. Su uso es intuitivo ósea que no se ocupa que tengas grandes conocimientos para realizar esta simulación, solo se ocupa saber identificar los nombres de los componentes y saberlos buscar en dicho programa.

El diagrama muestra un sumador y un retador cuando el switch selector está en On se activa la suma esto es que las entradas pasan directo al sumador, haciendo que el sumador “sume” los valores de entrada directamente, cuando el selector se pone en OFF se activa la Ex. Or el sumador siempre está sumando quien hace la resta es la compuerta 74Ls86 quien realiza la operación de resta entre los números de entradas.

Para una mayor visualización en las entradas se colocaron unos decodificadores para saber el número de 0-9 cabe destacar que los logicstate sustituyen a los dip switch en el diagrama pero se conectarían así:

Fig.1.2 La siguiente figura muestra un sumador -RESTADOR.

Fig1.3 Muestra la conexión de los 4 bit de ENTRADA.

A continuación se pasara a realizar el comparador

Hacer el comparador es muy sencillo solo basta colocar las entradas directas al contador y conectar el circuito como se muestra en la imagen, para unamayor comprensión del circuito se puede ver las características de los circuitosque se muestran al final del manual.

2. En seguida se mostrada la realización de un multiplicador

Para el multiplicador no se encontraron los TTL necesarios para hacer la multiplicación binaria , así como este manual solo es para comprender la utilización de una ALU y su compresión en cuanto a funcionamiento se pasó a hacer la multiplicación en un GAL16V8 cuya programación se ve en seguida.

Cabe destacar que la programación se realizó en el programa ispLever Project Navigator

3. Multiplicador binario de 4bit

Programa Isp Lever

Este programa se usara para programar el gal.

Fig.1.4 Compilación del programa

Programación en GAL22v10D.

En la programación solo se muestra las combinaciones necesarias para el multiplicar de 0-9 o sea en el display solo puede mostrar los resultados de 0 a 9. Usted debe ser capaz de realizar las combinaciones siguientes.

Distribución de Pines.

Las entradas binarias van desde el pin 1 hasta el pin 8 del GAL22v10, las salidas se muestran desde pin 14 hasta el pin 17, se debe tomar en cuenta que son 4 bit de salida o sea que se ocuparía de un decodificador 74Ls47 para mostrar el resultado en un display de 7 segmentos.

Fig.1.6 La siguiente imagen muestra el chip report del multiplicador

Simulaciòn de GAL programado.

Fig.1.7 Simulación del multiplicador

En el diagrama se muestra la Gal y su conexión como multiplicador, más adelante se explicara cómo poner todos los circuitos en uno solo para que formen la Unidad aritmética lógica

4. ¿Cómo realizar el selector? Primeramente definiremos como selector como un dispositivo que ara las combinaciones o seleccionara si es resta, suma, multiplicación o comparación quedando la tabla de verdad para dicho selector como.

A B C0 0 Suma0 1 Resta1 0 Multiplicador1 1 Comparador

Fig.1.8 Muestra la programación necesaria para realizar el selector

Compilación del Programa.

Fig.1.9 Compilación del programa

El compilado te sirve para corregir posibles errores en la programación además que es una aplicación de gran ayuda para observar en que te equivocaste y así corregirlo antes de programar el GAL.

Fig. 1.10 Muestra el chip report para el selector de 2Bit

Fig. 1.11 Muestra el chip report para el selector de 2Bit

¿Cómo unir todas las partes?

I. Identificar las terminales del selector (las salidas en específico )

II. Los puentes que van a los voltajes de las compuertas 74Ls86, 74Ls283, y 74Ls85 se eliminan.

III. Las salidas de tu gal que usaste como selector irán a los voltajes de las compuertas , como sigue:

PIN(GAL22V10) PIN(TTL)13 16 -(Sumador)14 7-(sumador) y puenteados a las

segundas entradas del ExOr.15 20-(multiplicador) En este caso el

GAL22V1016 16-(Comparador)

I. Después hay que tomar en cuenta que los TTL y el Gal operan con un voltaje de 5 VCD entonces para que estos operen adecuadamente a cada alimentación de los circuitos principales sumador ,restador, multiplicador y comparador se le agrega una resistencia de 100Ω esto es porque las salidas del selector (GAL16V8D) dan un voltaje de 4.4V , será suficiente para activar los TTL pero estos al cambiar la combinación del selector quedaran combinados dando resultados diferentes , pero con las resistencia se suma un voltaje de .6Vcd necesarios para activar los circuitos y hacer el correcto funcionamiento , haciendo que operen correctamente.

II. Conectar la fuente de alimentación y comprobar operaciones.

III. Debe de visualizar bien el circuito y comprobar la conductividad de los puentes con un multímetro para prevenir desprogramaciones.

Circuito Finalmente Armando.

Figura 1.12 Circuito Físico final

Conclusiones.

En este manual se aprende a analizar el comportamiento de una ALU (Unidad Aritmética lógica), comprendimos como funciona un sumador, un restador, un multiplicador y un comparador por separado, y al final como colocarlos todos en un solo circuito. Esto fue con ayuda del selector, el cual ayudo a seleccionar que circuito se activaría con una secuencia de ceros y unos. Como nota personal aprendida fue el colocar las resistencias en cada circuito principal para poder otorgar los 5 Vcc necesarios para activar el circuito que el selector ha seleccionado.

Los cambios de voltaje de los reguladores también afectaban al circuito así que se procedió a usar un solo eliminador con sus características de corriente y voltaje se decidió usar esa resistencia.

Como ultima observación en la entrada A es la que va directa al sumador y la entrada B son las entradas que van a la ExOr, esto para que se tome en cuenta

que en el circuito restador solo se podrá realizar A-B y cumplir lo siguiente B<A A>B A=B.