Capítulo 6

1. Capítulo 6 Contadores e Registradores

2. Conteúdo Programático • Capítulo 6 – Contadores e Registradores 6.1 Registradores 6.2 Contadores Assíncronos. 6.3 Contadores Síncronos. 6.4 Contadores com Registradores de Deslocamento.

3. 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.

4. Registradores • Os registradores são formados por um conjunto de flip-flops do mesmo tipo e com os mesmos sinais de controle.

5. Tipos de Registradores • Registrador Paralelo: Entradas e saídas simultâneas. • Registrador Série: Entradas e saídas com um bit de cada vez.

6. Registrador de Deslocamento • Registrador de deslocamento de 4 bits com entrada serial e saída paralela, feito com flip-flops JK.

7. 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.

8. 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.

9. Contadores Assíncronos Contador assíncrono de quatro bits

10. 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.

11. Divisão de Frequência Formas de onda do contador assíncrono de 4 bits mostrando a divisão de freqüências por 2 em cada FF.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. Alterando o Módulo do Contador • Exemplo: Determine o módulo do contador da figura abaixo. Determine também a frequência na saída D.

16. Alterando o Módulo do Contador

17. Alterando o Módulo do Contador • Exemplo: Construa um contador de módulo 10, que contará de 0000 (zero) até 1001 (9 decimal)..

18. 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.

19. 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.

20. Circuitos Integrados de Contadores Assíncronos • (a) Diagrama lógico para o CI contador assíncrono 74LS293; • (b) Símbolo com o número dos pinos entre parênteses.

21. 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.

22. Contador Assíncrono Decrescente • Contador assíncrono decrescente de módulo 8

23. 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

24. 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.

25. 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.

26. 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.

27. CBA = 000, 001, 010, 011, 100, 000, ...

29. Contadores com Registradores de Deslocamento (a) Contador em anel de 4 bits; (b) formas de onda; (c) tabela de seqüência; (d) diagrama de estados.

30. Contadores com Registradores de Deslocamento (a) Contador Johnson de módulo 6; (b) formas de onda; (c) tabela de seqüência; (d) diagrama de estados..