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Eletrônica Digital II ELT013

Eletrônica Digital II ELT013. Engenharia de Computação. Aula 8. Contadores – Parte II. Circuitos integrados de contadores síncronos. Séries 74ALS160-163/74HC160-163 (1). Contadores autorrecicláveis de quatro bits Saídas QD (MSB), QC, QB e QA (LSB) Contador contém quatro FFs.

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Presentation Transcript

  1. Eletrônica Digital IIELT013 Engenharia de Computação

  2. Aula 8 Contadores – Parte II ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II

  3. Circuitos integrados de contadores síncronos ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II

  4. Séries 74ALS160-163/74HC160-163 (1) • Contadores autorrecicláveis de quatro bits • 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. ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II

  5. 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

  6. 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 multiplataformaspara criação de contadores maiores de mais estágios. ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II

  7. 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

  8. 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

  9. 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

  10. Contador de Múltiplos estágios ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II

  11. Contador de Múltiplos Estágios • Circuitos integrados contadores foram concebidos para tornar mais fácil conectar múltiplos chips • Criam circuitos com uma gama maior de contagem. ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II

  12. Contador de Múltiplos EstágiosExemplo (1) • Circuito com dois 74ALS163 • Sequência de 0 – 255 (8 bits – Q0...Q7) ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II

  13. Contador de Múltiplos EstágiosExemplo (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

  14. Contador de Múltiplos EstágiosExemplo (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

  15. Contador de Múltiplos EstágiosExemplo (3) Quantos vezes o Estágio 2 será acionado pelo Estágio 1 antes que o contador de 8 bits reinicie a contagem? ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II

  16. DECODIFICAÇÃO DE UM CONTADOR ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II

  17. 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

  18. 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. ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II

  19. 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

  20. Decodificador Contador Módulo 8 (2) ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II

  21. Decodificador de um Contador BCD • Contador BCD tem 10 estados, decodificadosparafornecer 10 saídas correspondentesaosdigitosdecimais 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 exposiçãocomo o display de 7 segmentos. ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II

  22. Analisando contadores síncronos ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II

  23. 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 ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II

  24. Tabela de estado ATUAL/PRÓXIMO estadoPasso a Passo • Escrever a expressão lógica para a entrada de controle de cada FF • 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

  25. Exemplo (1) • Seja o contador síncrono com diferentes entradas de controle da figura • 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 • Escrever a expressão lógica para a entrada de controle de cada FF ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II

  27. Exemplo (1) • Seja o contador síncrono com diferentes entradas de controle da figura • Escrever a expressão lógica para a entrada de controle de cada FF ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II

  28. Exemplo (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 JC KC = 0 0, JB KB = 0 0 e JA KA = 1 1 • Com essa entradas temos que os FF B e C irão manter o estadoeFF A irá comutar na próxima borda de descida do clock. ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II

  29. Exemplo (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 • 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

  30. Exemplo (4) ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II

  31. 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 ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II

  32. 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

  33. 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

  34. Tabela de estado ATUAL/PRÓXIMO estado ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II

  35. Projeto de contadores síncronos ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II

  36. 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

  37. 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

  38. 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. ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II

  39. Procedimento de Projeto • 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. ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II

  40. Procedimento de ProjetoExemplo (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. ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II

  41. Procedimento de ProjetoExemplo (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. ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II

  42. Procedimento de ProjetoExemplo (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

  43. Procedimento de ProjetoExemplo (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

  44. Procedimento de ProjetoExemplo (5) ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II

  45. Procedimento de ProjetoExemplo (6) • Passo 5: Projetar os circuitos lógicos para gerar os níveis requeridos em cada entrada J e K. • Seis entradas ( JC, KC, JB, KB, JA e KA) • 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 JÁ • Passo 5.2: Determinar as expressões lógicas para entrada JA em termos de A, B e C. • Mapas de Karnaugh ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II

  46. Procedimento de ProjetoExemplo (7) • Repetir o passo 6 para todas as entradas ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II

  47. Procedimento de ProjetoExemplo (8) • Passo 6: Implemente as expressões finais. ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II

  48. Exercícios Propostos ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II

  49. Exercícios Propostos • Recomendo fortemente que: • Estudem os exemplos de contadores do capítulo 7 • Façam do livro texto da seção 7.7 a 7.10 ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II

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