generador de reloj para microprosesador

Universidad Nacional Autónoma de México

Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán

Laboratorio de: Microprocesadores

Grupo:

Profesor:

Alumno;

Nombre de la práctica: Generador de reloj para microprocesador

No. de la práctica: 02

Fecha de realización: 12/09/2014

Fecha de entrega: 19/09/2014

Semestre: 2015-1

Laboratorio de Microprocesadores
Práctica 2Generador de reloj para microprocesador
Tema
2.1 Las señales

Objetivos
• El alumno implementará diferentes circuitos de temporización empleados en la generación de señales digitales de reloj para sistemas basados en microprocesador

Introducción.
Uno de los elementos que conforman el esquema de Von Neumann de un sistema digital que incluye un microprocesador, es el circuito de reloj. Estesistema es el encargado de proporcionar una señal digital con una frecuencia característica definida por el microprocesador en cuestión.
Las señales de reloj de los microprocesadores tienen otras características importantes, tales como el ciclo de trabajo, definido como la relación entre el tiempo que la señal de reloj se mantiene en estado alto jth) y el período de la señal (T) tal y como semuestra en la figura 3.1.


La señal digital generada por el sistema de reloj, actúa como la señal de sincronía del microprocesador, el cual ejecuta las instrucciones del programa e interactúa con los elementos que conforman al sistema tales como las memorias RAM y ROM y los puertos de entrada (I) y salida (O) en función de los cambios que realiza la señal de reloj, en la figura 3.2 se muestra elsistema de reloj dentro del esquema de Von Neumann.
Todas las operaciones que realiza un microprocesador para ejecutar una instrucción o para activar un circuito, se ejecutan en sincronía con los pulsos de reloj proporcionados por el oscilador digital. Es por eso que todos los sistemas de microprocesador requieren de una base de tiempo sobre la cual trabajar.
El conocimiento de las señales de relojrequeridas permite elaborar diagramas de tiempo bajo los cuales opera el microprocesador, haciendo posible sincronizar las señales del microprocesador con los tiempos de acceso, retardo o de control de sus periféricos. El parámetro más elemental en la temporización de la CPU es conocido como ciclo T, y es igual a un ciclo completo del sistema de reloj como el que se muestra en la figura 3.3.En la figura 3.4 se muestra uno de los diagramas de tiempo empleados por el microprocesador Z80 para la realización del proceso de decodificar una instrucción almacenada en la memoria ROM, como se puede observar, los cambios en todas las señales asociadas con el funcionamiento del microprocesador se llevan a cabo en sincronía con la señal de reloj (CLK).

Una forma de generar la señal de relojes emplear compuertas lógicas retroalimentadas, usando resistencias y capacitores. La figura 3.5 muestra un circuito que emplea compuertas lógicas inversoras.




Para asegurar más estabilidad en la frecuencia y para acceder a frecuencias más elevadas, es común emplear cristales de cuarzo como elementos de control de la frecuencia de oscilación. La figura 3.6 A muestra el símbolo de uncristal de cuarzo piezoeléctrico y la figura 3.6 B muestra el circuito equivalente.



En la figura 3.7 se observa un circuito que utiliza un cristal de cuarzo de 4 MHz para fijar la frecuencia de la oscilación, este tipo de circuito garantiza oscilaciones estables asociadas con la frecuencia del cristal.



Dadas las elevadas frecuencias a las que trabajan algunos microprocesadores, serequieren circuitos que generen señales confiables y adecuadas a ciertas características específicas. Esto ha llevado a que algunos microprocesadores tengan, entre su familia de circuitos complementarios un C.I. temporizador construido específicamente para él. Tal es el caso del microprocesador 8080 de Intel, el cual usa como circuito temporizador al 8224, un C.I. que proporciona dos fases de reloj, una...