Reloj y reset de un microprocesador z80

UNIVERSIDAD DE GUANAJUATO

PRACTICA 1
DICIS
DISEÑO LOGICO CON MICROPROCESADORES ING. EZEQUIEL MARTINEZ AYALA.
Jorge Arturo Toral de la Vega.
Catherine Pérez Sierra.
José García Vargas
Martha Libia Campos Silva
David Antonio Hernández Nava

PRACTICA 1
El reloj y el reset del z80
OBJETIVOS:
El alumno conocerá diferentes circuitos de temporización empleados en la generación deseñales de reloj para sistemas basados en microprocesadores.
El alumno conocerá la configuración básica del circuito generador de reloj especializado y del reset para el microprocesador z80.
INTRODUCCIÓN:
EL RELOJ
El microprocesador es una maquina secuencial digital conformada por la Unidad de control, Unidad Lógica y Aritmética (ALU) y una serie de registros internos. Para que pueda operar, comotoda maquina secuencial, requiere de una señal eléctrica, conocida como reloj, que dirija y sincronice las acciones de las partes.
La función de esta señal eléctrica, la podemos comparar con el movimiento de la batuta de un director de orquesta para que todos empiecen y se mantengan en ritmo.
Si la señal de RELOJ no es satisfactoria, al no cumplir los requerimientos mínimos que el fabricanterecomienda como adecuados, no se puede garantizar la operación correcta del Microprocesador. Es mas, si esta señal se detiene, el microprocesador deja de operar completamente. Por lo tanto, la señal de RELOJ es imprecindible para el funcionamiento de un sistema basado en un microprocesador.
Entre las características mas importantes que se deben vigilar en la señal de RELOJ, están:
LA FRECUENCIA.Es un parámetro indicador de la velocidad de operación del microprocesador. Los limites de esta frecuencia está determinados por los retardos de propagación de las compuertas internas y que dependen de la tecnología de fabricación del chip.
El z80, lo mismo que la mayoría de los microprocesadores, no tiene una frecuencia de operación única, sino un intervalo de frecuencias y una frecuencia máximarecomendada por el fabricante. Arriba de esta frecuencia la confiabilidad del sistema se deteriora.
Mientras mas alta sea la frecuencia de operación, el microprocesador tardara menos en ejecutar una instrucción y, por lo tanto, su capacidad de procesamiento será mayor.
Existen varias versiones del z80 cada una de las cuales tiene una frecuencia máxima de operación diferente. La versión originaldel z80 aparición a una frecuencia máxima de 2.5 Mhz y ya la podemos considerar obsoleta.
LOS NIVELES DE VOLTAJE.
También conocida como la amplitud del onda del reloj, normalmente son niveles de voltaje compatibles con TLL (-0.3 V a 0.45V para el cera lógico y 4.4V a 5.3V para un uno lógico).
CICLO DE TRABAJO.
Es la relación entre el tiempo que la onda del RELOJ esta en nivel alto y el periodode la onda dad en porciento.
TIEMPO DE SUBIDA Y BAJADA.
Nos muestra con que tan rápido hace las transiciones de subida y bajada la señal dado en nanosegundos.
Esta características se ilustran en el grafico de una onda del reloj den la Figura 1.

En el caso del z80, que requiere un generador de reloj externo éste normalmente se puede implementar en tres diferentes formas, de acuerdo a queson:
1. Usando un osciloscopio discreto en cristal de cuarzo.
2. Un circuito oscilador RC.
3. Un oscilador con cristal integrado TTL.
Para frecuencias de RELOJ, cercanas al valor máximo o cuando se desee una mayor precisión, se recomienda un oscilador controlado por un cristal de cuarzo, como el que se muestra en la Figura 3, donde la frecuencia de oscilación del cristal determina lafrecuencia de la señal del reloj y gracias a la estabilidad del cristal se puede mantener un tiempo de ejecución constante.

Cuando no ese tiene un cristal cuya frecuencia de oscilación sea la deseada se puede utilizar uno con una frecuencia de oscilación más alta y después dividir la señal de la salida del circuito oscilador por medio de flip flops o contadores hasta obtener el valor requerido....