Contadores e Registradores

Capítulo 6
Contadores e Registradores
Conteúdo Programático
• Capítulo 6 – Contadores e Registradores
6.1
6.2
6.3
6.4
Registradores
Contadores Assíncronos.
Contadores Síncronos.
Contadores com Registradores de Deslocamento.
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Introdução
Os flip-flops podem ser conectados para operar como
contadores ou como registradores de deslocamento, duas de
suas aplicações fundamentais.
Contador: Circuito digital cujo objetivo é gerar uma seqüência
numérica.
Registrador de Deslocamento: Circuito digital cujo objetivo é
converter dados binários entre o formato paralelo e o formato
serial.
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Registradores
• Os registradores são formados por um conjunto de flip-flops do mesmo
tipo e com os mesmos sinais de controle.
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Tipos de Registradores
• Registrador Paralelo:
Entradas e saídas simultâneas.
• Registrador Série:
Entradas e saídas com um bit de cada vez.
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Registrador de Deslocamento
• Registrador de deslocamento de 4 bits com entrada serial e saída
paralela, feito com flip-flops JK.
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Registrador de Deslocamento
• Registrador
de
deslocamento de 4 bits
com entrada paralela e
saída serial. Note que
após a borda de descida
do primeiro clock, o
nível lógico 0 na entrada
J do flip-flop A é
transferido para sua
saída,
“seguindo” a
palavra
binária
de
entrada que é deslocada
para a direita neste
registrador.
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Contadores
• Assíncronos
Num contador assíncrono apenas o primeiro flip-flop troca de estado em
sincronismo com o sinal do clock. Cada saída de flip-flop aciona a entrada
clock do próximo flip-flop.
• Síncronos
Num contador síncrono, todos os flip-flops compartilham o mesmo sinal
de clock e, portanto, todos os flip-flops ficam habilitados no mesmo
instante para que ocorra a troca de estado.
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Contadores Assíncronos
•
Contador assíncrono de quatro bits
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Módulo de um Contador
• O contador mostrado tem 16 estados distintos (0000 até 1111). Logo, ele é
um contador de módulo 16. O módulo do contador é sempre igual ao
número de estados que o contador atinge em cada ciclo completo.
MODULO = 2N
N é o número de flip-flops.
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Divisão de Frequência
Formas de onda do contador assíncrono de 4 bits mostrando a divisão
de freqüências por 2 em cada FF.
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Exemplo
• O primeiro passo para a construção de um relógio digital é acionar um circuito
Schmitt-trigger conformador de pulsos para produzir uma onda quadrada,
conforme ilustra a figura abaixo. A onda quadrada de 60 Hz é levada para um
contador de módulo 60, que é usado para dividir a frequência de 60 Hz exatamente
por exatamente 60, para produzir uma forma de onda de 1 Hz. Essa forma de onda
de 1 Hz é levada para uma série de contadores, que, então, contam os segundos,
minutos, horas e assim por diante. Quantos FF são necessários para o contador de
módulo 60.
• Solução:
Não existe nenhuma potência inteira de 2 que seja igual a 60. A mais próxima é
26 = 64. Assim, um contador utilizando 6 FF funcionaria como um contador de
módulo 64, o que não resolveria o problema. A solução seria um procedimento que
será visto em seguida para construir um contador onde pode ser obtido qualquer
módulo, não se limitando a valores de 2N.
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Contador com módulo < 2N
110 é o estado
temporário necessário
para limpar o contador
Contador de módulo 6 obtido pelo acionamento
do CLEAR de um contador assíncrono de
módulo 8 quando a contagem seis (110) ocorre.
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(a) Diagrama de transição de
estados para o contador de
módulo 6 da figura 7-4.
(b)
LEDs
são
utilizados
frequentemente para indicar
os estados de um contador.
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Alterando o Módulo do Contador
• Exemplo: Determine o módulo do contador da figura abaixo. Determine
também a frequência na saída D.
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Alterando o Módulo do Contador
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Alterando o Módulo do Contador
• Exemplo: Construa um contador de módulo 10, que contará de 0000
(zero) até 1001 (9 decimal)..
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Exemplo
• O primeiro passo para a construção de um relógio digital é acionar um circuito
Schmitt-trigger conformador de pulsos para produzir uma onda quadrada,
conforme ilustra a figura abaixo. A onda quadrada de 60 Hz é levada para um
contador de módulo 60, que é usado para dividir a frequência de 60 Hz exatamente
por exatamente 60, para produzir uma forma de onda de 1 Hz. Essa forma de onda
de 1 Hz é levada para uma série de contadores, que, então, contam os segundos,
minutos, horas e assim por diante. Quantos FF são necessários para o contador de
módulo 60.
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Exemplo: Contador de módulo 60
• Solução:
25 = 32 e 26 = 64, e portanto são necessários seis FFs. O contador deve ser limpado
quando ele alcança a contagem 60 (111100). Logo, as saídas dos FFs Q2, Q3, Q4 e Q5
devem ser conectadas na porta NAND. A saída do FF Q5 terá uma frequência de 1
Hz.
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Circuitos Integrados de Contadores Assíncronos
• (a) Diagrama lógico
para o CI contador
assíncrono 74LS293;
• (b) Símbolo com o
número dos pinos
entre parênteses.
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• Exemplo: Mostre como o CI 74LS293 poderia ser conectado para operar
como um contador de módulo 16 com uma entrada de clock de 10 kHz.
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Contador Assíncrono Decrescente
• Contador assíncrono
decrescente de módulo 8
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Atraso de Propagação em Contadores Assíncronos
• Formas de onda para um
contador assíncrono de três bits
ilustrando os efeitos dos atrasos
de propagação dos FF para
diferentes
frequências
dos
pulsos de entrada.
• Para uma operação apropriada
do contador,
onde N = número de FFs. Em
termos de frequência de clock, a
máxima frequência que pode ser
usada é
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Contadores Síncronos
• Contador síncrono de
módulo 16. Cada FF é
disparado pela descida do
sinal de clock de entrada,
de modo que todas as
transições dos FF ocorrem
ao mesmo tempo.
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Contadores Síncronos Crescentes/Decrescentes
• (a) Contador síncrono
crescente/decrescente
de módulo 8.
• (b) O contador conta de
modo crescente
quando a entrada de
controle Up/Dowm = 1;
ele conta decrescente
quando a entrada de
controle = 0.
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Projeto de Contadores Síncronos
• Exemplo: Projetar um contador síncrono gerador da seqüência numérica
CBA = 000, 001, 010, 011, 100, 000, ... Utilize flip-flops JK disparados pela
borda de descida do clock.
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CBA = 000, 001, 010, 011, 100, 000, ...
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Contadores com Registradores de Deslocamento
(a) Contador em anel de 4 bits;
(b) formas de onda;
(c) tabela de seqüência;
(d) diagrama de estados.
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Contadores com Registradores de Deslocamento
(a) Contador Johnson de
módulo 6;
(b) formas de onda;
(c) tabela de seqüência;
(d) diagrama de estados..
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