Transcript Aula 8 – Contadores – Parte II – ELT013ECO2013
Eletrônica Digital II ELT013
Engenharia de Computação
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CONTADORES – PARTE II
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CIRCUITOS INTEGRADOS DE CONTADORES SÍNCRONOS
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Séries 74ALS160-163/74HC160-163 (1)
Contadores
autorrecicláveis
bits de quatro Saídas QD (MSB), QC, QB e QA (LSB) Contador contém quatro FFs.
FFs são disparados por uma borda de subida na entrada CLK.
Função CLEAR é ativa em nível baixo sendo assíncrona.
Podem ser pré-configurado para qualquer valor inicial Entrada LOAD ativa em baixo para A, B, C, D e entradas.
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Séries 74ALS160-163/74HC160-163 (2)
Tabela de funções CLR – habilita reset/clear LOAD – habilita carga ENP e ENT – habilita contagem ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II 5
Séries 74ALS160-163/74HC160-163 (3)
Pino de saída – RCO Saída para detectar (decodificar) o último ou o estado terminal do contador.
Caso decádico, módulo 10, 1001 (9) Caso binário, módulo 16, 1111 (15) Utilizado para acoplamento ligação entre dois ou mais chips contadores Arranjo de multiplataformas para criação de contadores maiores de mais estágios. ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II 6
Séries 74ALS190-191/74HC190-191 (1)
Contadores
autorregressivos
de quatro bits Saídas QD (MSB), QC, QB e QA (LSB) Clock na borda de subida Contadores
crescentes/decrescentes
Carga assíncrona – carga tem precedência na contagem ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II 7
Séries 74ALS190-191/74HC190-191 (2)
CTEN – habilita contagem D/U – habilita o sentido da contagem D/U em alto a contagem é decrescente D/U em baixo a contagem é crescente Ambos contadores reciclam automaticamente não importando o sentido da contagem ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II 8
Séries 74ALS190-191/74HC190-191 (3)
MAX/MIN – decodifica o estado terminal do contador Ativo em nível ALTO e depende do sentido da contagem RCO – similar a MAX/MIN mas depende do clock RCO fica BAIXO quando clock é BAIXO “Simula” um clock para o próximo estágio da contagem imitando o clock no estado terminal do contador ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II 9
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CONTADOR DE MÚLTIPLOS ESTÁGIOS
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Contador de Múltiplos Estágios
Circuitos integrados contadores foram concebidos para tornar mais fácil conectar múltiplos chips Criam circuitos com uma gama maior de contagem.
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Contador de Múltiplos Estágios Exemplo (1)
Circuito com dois 74ALS163 Sequência de 0 – 255 (8 bits – Q0...Q7) ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II 12
Contador de Múltiplos Estágios Exemplo (2)
Habilitação do contador de 8 bits é EN, Ligado ao pino ENT do estágio 1 RCO do estágio 1 é ligado ao ENT do estágio 2 Estágio 2 é acionando
sempre
que a contagem do estágio 1 chega a 1111 ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II 13
Contador de Múltiplos Estágios Exemplo (3)
Habilitação do contador de 8 bits é EN, Ligado ao pino ENT do estágio 1 RCO do estágio 1 é ligado ao ENT do estágio 2 Estágio 2 é acionando
sempre
que a contagem do estágio 1 chega a 1111 ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II 14
Contador de Múltiplos Estágios Exemplo (3) Quantos vezes o Estágio 2 será acionado pelo Estágio 1 antes que o contador de 8 bits reinicie a contagem?
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DECODIFICAÇÃO DE UM CONTADOR
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Decodificação da contagem (1)
Contadores digitais devem representar a contagem do estado dos FFs.
Um dos meios mais simples para exibir o conteúdo de um contador é conectar a saída FF a um LED.
O método que utiliza LEDs para visualização se torna inconveniente quando o tamanho (número de bits) do contador aumenta.
É muito mais difícil decodificar a exibição mentalmente ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II 17
Decodificação da contagem (2)
A decodificação é a conversão da saída binária para um valor decimal Decimal é uma forma imediatamente reconhecida. Tipos de decodificação Decodificador ativo em nível ALTO – portas AND Decodificador ativo em nível BAIXO – portas NAND Ambos podem ser usados para acender um LED, representando cada número decimal.
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Decodificador Contador Módulo 8 (1)
Decodificação é a conversão de uma saída binária para um valor decimal, uma forma reconhecida imediatamente Saídas dos FFs são conectas em portas ANDs que podem controlar LEDs ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II 19
Decodificador Contador Módulo 8 (2)
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Decodificador de um Contador BCD
Contador BCD tem 10 estados, decodificados para fornecer 10 saídas correspondentes aos digitos decimais de 0 – 9.
As 10 saídas podem controlar 10 LEDs, indicadores individuais para uma apresentação visual.
Ou terem sua contagem exibida em um único dispositivo de exposição como o display de 7 segmentos.
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ANALISANDO CONTADORES SÍNCRONOS
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Análise de Contadores Síncronos
Contadores síncronos podem ser personalizados para gerar qualquer sequência de contagem desejada.
Porém, antes do projeto deve-se compreender a análise A ferramenta de análise é conhecida como tabela de
estado ATUAL/PRÓXIMO estado
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Tabela de estado ATUAL/PRÓXIMO estado
1.
Passo a Passo
Escrever a expressão lógica para a entrada de controle de cada FF 2.
3.
4.
Estabelecer um estado ATUAL para o contador e aplicar essa combinação de bits às expressões lógicas de controle Saída das expressões lógicas de controle permitirão prever os comandos para cada FF e o PRÓXIMO estado resultante para o contador depois da aplicação do clock Repetir o processo até que a contagem seja determinada ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II 24
Exemplo (1)
Seja o contador síncrono com diferentes entradas de controle da figura 1.
Escrever a expressão lógica para a entrada de controle de cada FF ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II 25
Exemplo (1)
Seja o contador síncrono com diferentes entradas de controle da figura 1.
Escrever a expressão lógica para a entrada de controle de cada FF ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II 26
Exemplo (1)
Seja o contador síncrono com diferentes entradas de controle da figura 1.
Escrever a expressão lógica para a entrada de controle de cada FF ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II 27
Exemplo (2)
2.
Estabelecer um estado ATUAL para o contador e aplicar essa combinação de bits às expressões lógicas de controle Suponha que o estado atual do contador é CBA = 000 Temos J
C K C
= 0 0, J
B K B
= 0 0 e J
A K A = 1 1
Com essa entradas temos que os FF B e C irão manter o estadoe FF A irá comutar na próxima borda de descida do clock.
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Exemplo (3)
3.
Saída das expressões lógicas de controle permitirão prever os comandos para cada FF e o PRÓXIMO estado resultante para o contador depois da aplicação do clock Para o exemplo, o PRÓXIMO estado previsto é 001 4.
Repetir o processo até que a contagem seja determinada Montando a tabela de estado ATUAL/PRÓXIMO ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II 29
Exemplo (4)
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Exemplo (4)
• • •
Contador de módulo 5 Três combinações não são utilizadas Caso o contador possa ser pré configurado com as combinações não usadas, pode-se determinar qual o PRÓXIMO estado da contagem utilizada
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Exemplo (5)
Esse é um
contador de autocorreção
Estados não usados retornam para estados da contagem normal Quando um contador não consegue voltar a contagem normal a partir de um estado não utilizado é dito como não autocorretor ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II 32
Circuitos Contadores em PLDs
PLDs são construídos com FFs do tipo D Logo os contadores em PLDs são construído scom FFs do tipo D O controle de circuito será tipicamente mais complexo do que um contador J-K equivalente Número de entradas síncronos para controlar é reduzido pela metade (FF J-K duas entradas e FF D possui uma entrada) ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II 33
Tabela de estado ATUAL/PRÓXIMO estado
D C
C B
C A
C BA D B
B A
D A
A B A
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PROJETO DE CONTADORES SÍNCRONOS
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Projeto de Contadores Síncronos
Existem situações em que um contador deve seguir uma sequência que não é a binária normal Exemplo: 000, 010, 101, 110, 000...
Será apresentado um método de projeto para contadores síncronos utilizando flip-flops J-K Esse vários procedimentos de projeto que pertencem a área de projeto de circuitos sequências (curso avançado) ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II 36
Procedimento Básico
Condições de contorno Todos os flip-flops devem ser disparados ao mesmo tempo As entradas do FF J-K devem estar no nível correto Processo trata do projeto de circuitos lógicos que decodifica vários estados do contador para fornecer os níves lógicos das entradas J-K ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II 37
Tabela de Transição J-K
O comportamento do FF J-K deve ser avaliado se observando as transições Qn → estado atual Qn + 1 → próximo estado As colunas J e K relacionam os níveis lógicos necessários nas entradas J e K para gerar cada uma das transições.
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Procedimento de Projeto
1.
2.
3.
4.
5.
Determinar o número desejado de bits (FFs) para a sequência de contagem desejada Desenhar o diagrama de transição de estado mostrando todos os estados possíveis Incluindo aqueles que não fazem parte da sequência de contagem desejada.
Usar o diagrama de transição de estados para criar uma tabela que liste todos os estados ATUAIS e os PRÓXIMOS.
Adicionar uma coluna para cada entrada J e K e indicar os níveis necessários para produzir a transição para o PRÓXIMO estado.
Projetar os circuitos lógicos para gerar os níveis exigidos em cada entrada.
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Procedimento de Projeto Exemplo (1)
Seja a seguinte contagem desejada: Passo 1: Determine o número FFs para realizar a contagem desejada e os estados não utilizados: 3 flip-flops Estados não utilizados: 101, 110, 111.
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Procedimento de Projeto Exemplo (2)
Passo 2: Desenhar o diagrama de transição de estados mostrando todos os estados possíveis Inclusive os que não são parte da contagem desejada
É opcional ao projetista tratar os casos de contagem indesejada (simplifica o projeto).
Porém o não tratamento pode apresentar problema durante a sua aplicação.
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Procedimento de Projeto Exemplo (3)
Passo 3: Utilize a tabela de transição de estados para listar os estados ATUAIS e os PRÓXIMOS estados ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II 42
Procedimento de Projeto Exemplo (4)
Passo 4: Acrescente uma coluna a essa tabela para cada entrada J e K. Para cada estado ATUAL, indique os níveis exigidos em cada entrada J e K para produzir a transição para o PRÓXIMO estado ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II 43
Procedimento de Projeto Exemplo (5)
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Procedimento de Projeto Exemplo (6)
Passo 5: Projetar os circuitos lógicos para gerar os níveis requeridos em cada entrada J e K.
Seis entradas ( J C , K C , J B , K B , J A e K A ) Saídas provenientes do FF ( A, not A, B, not B, C e not C) Passo 5.1: Observar o estado atual dos FF A, B e C e o níveis desejados para J Á Passo 5.2: Determinar as expressões lógicas para entrada J A em termos de A, B e C.
Mapas de Karnaugh ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II 45
Procedimento de Projeto Exemplo (7)
Repetir o passo 6 para todas as entradas ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II 46
Procedimento de Projeto Exemplo (8)
Passo 6: Implemente as expressões finais.
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EXERCÍCIOS PROPOSTOS
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Exercícios Propostos
Recomendo fortemente que: Estudem os exemplos de contadores do capítulo 7 Façam do livro texto da seção 7.7 a 7.10
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