Eletrônica Digital. Prof. Gilson Yukio Sato sato[at]utfpr[dot]edu[dot]br

Transcrição

1 Eletrônica Digital Prof. Gilson Yukio Sato sato[at]utfpr[dot]edu[dot]br

2 Contadores Síncronos Prof. Gilson Yukio Sato sato[at]utfpr[dot]edu[dot]br

3 Contadores Síncronos Todos FFs recebem o clock simultaneamente Os FFs podem operar no modo T, mas geralmente tem em sua entrada o resultado de um circuito combinacional Minimiza o problema do tempo de propagação

4 Contadores Síncronos Nós estudaremos o projeto de contadores sem entradas síncronas A idéia básica é projetar um circuito combinacional capaz de gerar, a partir das saídas atuais, as entradas necessárias para que, no próximo pulso de clock, os FFs assumam as saídas adequadas

5 Contador Síncrono J0 K0 J1 K1 J2 K2 J3 K3 Circuito Combinacional CLK J0 K0 1J C1 1K Q0 J1 K1 1J C1 1K Q1 J2 K2 1J C1 1K Q2 J3 K3 1J C1 1K Q3 1 S R S R S R S R

6 Exercício & & 1 1J 1J C1 1K CLK C1 Q0 Q1 Q2 Q3 1K 1J C1 1K 1J C1 1K S R S R S R S R Complete a tabela do próximo slide

7 Estado Presente Entradas Estado Futuro Q3 Q2 Q1 Q0 J3 K3 J2 K2 J1 K1 J0 K0 Q3 Q2 Q1 Q J 1J C1 1K 1J C1 1K 1J C1 1K Exercício CLK C1 Q0 Q1 Q2 Q3 1K & & S R S R S R S R

8 Exemplo Diagrama de estados Projetaremos esse contador usando FFs JK Notação 100 Q2 Q1 Q0

9 Estado Presente Estado Futuro Entradas Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0 J2 K2 J1 K1 J0 K X 0 X 1 X X 1 X X X X 0 1 X X X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 1 X X X 0 X 0 1 X X 1 X 1 X 1 K0 Q1Q0 J0 Q1Q0 Q Q X 1 1 X 0 1 X X 1 J K Transição Q Q Mantém Inverte J K 0 X 1 X X 1 X 0 1 X 1 1 X 1 1 X X 1 K0 = 1 J0 = 1

10 Estado Presente Estado Futuro Entradas Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0 J2 K2 J1 K1 J0 K X 0 X 1 X X 1 X X X X 0 1 X X X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 1 X X X 0 X 0 1 X X 1 X 1 X 1 K1 Q1Q0 J1 Q1Q0 Q Q X X X X J K Transição Q Q Mantém Inverte J K 0 X 1 X X 1 X 0 1 X X X X K1 = Q0 J1 = Q0

11 Estado Presente Estado Futuro Entradas Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0 J2 K2 J1 K1 J0 K X 0 X 1 X X 1 X X X X 0 1 X X X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 1 X X X 0 X 0 1 X X 1 X 1 X 1 K2 Q1Q0 J2 Q1Q Q2 Q2 0 X X X X J K Transição Q Q Mantém Inverte J K 0 X 1 X X 1 X X X X X K2 = Q1Q0 J2 = Q1Q0

12 Circuito K0 = J0 = 1 K1 = J1 = Q0 K2 = J2 = Q1Q0 1 & CLK 1J C1 1K 1J C1 1K 1J C1 1K Q0 Q1 Q2 1 S R 1 S R 1 S R

13 Estado Presente Estado Futuro Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q Entradas D2 D1 D Podemos fazer o mesmo projeto usando FFs D. Nesse caso, a tabela muda pois as entrada devem ser aquelas que levam o FF D ao estado requerido. K 0 1 Q Q Transição D

14 Exercício Projete o contador representado pelo diagrama de estados ao lado usando FFs JK. Repita o exercício usando FFs D Notação 100 Q2 Q1 Q0

15 Exercício Diagrama de estados Projete o contador representado pelo diagrama de estados ao lado Notação 101 Q2 Q1 Q0

16 Exercício Projete o contador representado pelo diagrama de estados ao lado usando FFs JK. Repita o exercício usando FFs D Notação Q2 Q1 Q0

17 Estado Presente Q3 Q2 Q1 Q Estado Futuro Q3 Q2 Q1 Q Exercício Projete o circuito representado pela tabela ao lado usando FFs JK. Repita o exercício usando FFs D. Não esqueça de desenhar o circuito

18 74HCT390 O 74HCT390 é um contador de década (módulo 10) assíncrono CTR Contador composto por um divisor por 2 (DIV2) e um divisor por 5 (DIV5) + - Entradas de clock para contagem progressiva. O 390 é sensível à descida (ALTO para BAIXO) CT=0 Entrada de reset (faz a contagem ser igual a zero) (Philips)

19 74HCT390 Circuito (Philips)

20 74HCT390 Contador módulo 10 RESET CLK QA QB QC QD (Philips)

21 74HCT390 cascateamento RESET CLK QA QB QC QD QE QF QG QH (Philips)

22 74HCT393 O 74HCT393 é um contador módulo 16 assíncrono CTR4 Contador de quatro bits + - Entrada de clock para contagem progressiva. O 393 é sensível à descida (ALTO para BAIXO) (1) CT=0 Entrada de reset (faz a contagem ser igual a zero) (2) (Philips)

23 74HCT393 Circuito (Philips)

24 74HCT393 - Cascateamento RESET CLK QA QB QC QD QE QF QG QH (Philips)

25 74HCT393 Redução de módulo Contador módulo C8 ( b) CLK QA QB QC QD QE QF QG QH & QD QG QH (Philips)

26 Exercício Insira um circuito de reset manual no circuito CLK QA QB QC QD QE QF QG QH & QD QG QH (Philips)

27 74HCT160 O 74HCT160 é um contador síncrono progressivo módulo 10 CTRDIV10 Contador/Divisor por 10 C2/1,3,4+ - Entrada de clock para contagem progressiva e carga paralela (borda de subida) (2) M1 Entrada de modo. Se igual 1 conta, se igual 0 faz carga paralela (9) G3 e G4 Entradas de habilitação da contagem. G4 habilita também o carry-out (7 e 10) R Reset assíncrono (1) 4CT=9 Saída de carry-out habilitada por G4 (15) 1,2D Entradas para carga paralela (3 a 6) (Philips)

28 (1) (9) (3) (4) (5) (6) (2) (7) (10) (14) (13) (12) (11) (15) (Philips)

29 Exemplo CLR =MR =(1) LOAD =PE =(9) ENP=CEP=(7) ENT=CET=(10) CLK=CP=(2) ROC=TC=(15) (Tocci et al., 2007)

30 Exemplo (Tocci et al., 2007)

31 74HCT162 O 74HCT162 é um contador síncrono progressivo módulo 10 CTRDIV10 Contador/Divisor por 10 C2/1,3,4+ - Entrada de clock para contagem progressiva e carga paralela (borda de subida) (2) M1 Entrada de modo. Se igual 1 conta, se igual 0 faz carga paralela (9) G3 e G4 Entradas de habilitação da contagem. G4 habilita também o carry-out (7 e 10) R Reset síncrono (1) 4CT=9 Saída de carry-out habilitada por G4 (15) 1,2D Entradas para carga paralela (3 a 6) (Philips)

32 (Philips)

33 74HCT161 O 74HCT161 é um contador síncrono progressivo módulo 16 CTR4 Contador de 4 bits C2/1,3,4+ - Entrada de clock para contagem progressiva e carga paralela (borda de subida) (2) M1 Entrada de modo. Se igual 1 conta, se igual 0 faz carga paralela (9) G3 e G4 Entradas de habilitação da contagem. G4 habilita também o carry-out (7 e 10) R Reset assíncrono (1) 4CT=15 Saída de carry-out habilitada por G4 (15) 1,2D Entradas para carga paralela (3 a 6) (Philips)

34 (Philips)

35 74HCT163 O 74HCT163 é um contador síncrono progressivo módulo 16 CTR4 Contador de 4 bits C2/1,3,4+ - Entrada de clock para contagem progressiva e carga paralela (borda de subida) (2) M1 Entrada de modo. Se igual 1 conta, se igual 0 faz carga paralela (9) G3 e G4 Entradas de habilitação da contagem. G4 habilita também o carry-out (7 e 10) R Reset síncrono (1) 4CT=15 Saída de carry-out habilitada por G4 (15) 1,2D Entradas para carga paralela (3 a 6) (Philips)

36 (Philips)

37 Exemplo CLR =MR =(1) LOAD =PE =(9) ENP=CEP=(7) ENT=CET=(10) CLK=CP=(2) ROC=TC=(15) (Tocci et al., 2007)

38 (Tocci et al., 2007) Exemplo

39 Tabela de Funções CLR =MR =(1) LOAD =PE =(9) ENP=CEP=(7) ENT=CET=(10) CLK=CP=(2) ROC=TC=(15) (Tocci et al., 2007)

40 Cascateamento (Tocci et al., 2007)

41 74F190 O 74HCT190 é um contador síncrono progressivo/regressivo módulo 10 CTRDIV10 Contador/Divisor por 10 CP - Entrada de clock para contagem progressiva/regressiva (borda de subida) CE Entrada de habilitação. Se 0 habilita contagem U /D Entradas de modo da contagem. Se 1 contagem regressiva, se 0 contagem progressiva PL Carga paralela assíncrona, se 0 faz carga (Fairchild)

42 74F190 P0 a P3 Entradas de dado para carga paralela Q0 Q3 - Saídas do contador TC Saída que fica em 1 durante o ciclo de clock em que o contador está no seu último estado de contagem (0 ou 9) RC Saída de carry-out que fica em 0 durante o nível 0 do ciclo de clock. É habilitado internamente por TC. (Fairchild)

43

44 Exemplo CTEN =CE LOAD =PL =(9) D/U =U /D CLK=CP RCO =RC Máx/Min=TC (Tocci et al., 2007)

45 Exemplo (Tocci et al., 2007)

46 74HCT191 O 74HCT191 é um contador síncrono progressivo/regressivo módulo 16 CTRDIV16 Contador/Divisor por 16 CP - Entrada de clock para contagem progressiva/regressiva (borda de subida) CE Entrada de habilitação. Se 0 habilita contagem U /D Entradas de modo da contagem. Se 1 contagem regressiva, se 0 contagem progressiva PL Carga paralela assíncrona, se 0 faz carga (Fairchild)

47 74HCT191 P0 a P3 Entradas de dado para carga paralela Q0 Q3 - Saídas do contador TC Saída que fica em 1 durante o ciclo de clock em que o contador está no seu último estado de contagem (0 ou F) RC Saída de carry-out que fica em 0 durante o nível 0 do ciclo de clock. É habilitado internamente por TC. (Fairchild)

48 (Philips)

49 Cascateamento Cascateamento assíncrono: limita a velocidade (Philips)

50 Cascateamento Cascateamento síncrono (Philips)

51 Exemplo Carga Paralela (Tocci et al., 2007)

52 Exemplo Carga Paralela 74ALS191 74ALS163 (Tocci et al., 2007)

53 Exercícios Utilizando o 390, projetar um contador BCD de dois dígitos (00d a 99d). Modificar o circuito anterior para que ele conte até 79d Utilizando o 393, projetar um contador 8 bits módulo 256 (00h a FFh) Modificar o circuito anterior para que ele conte até C5h

54 Exercícios Utilizando o 160, projetar um contador BCD de dois dígitos (00d a 99d). Modificar o circuito anterior para que ele conte até 87d Utilizando o 163, projetar um contador 8 bits módulo 256 (00h a FFh) Modificar o circuito anterior para que ele conte até B9h

55 Exercícios Utilizando o 190, projetar um contador BCD de dois dígitos (00d a 99d). Modificar o circuito anterior para que ele conte até 59d Utilizando o 193, projetar um contador 8 bits módulo 256 (00h a FFh) Modificar o circuito anterior para que ele conte até A8h

56 Exercícios Utilizando o 163, projete um contador que conte em BCD excesso 3 (4bits) Utilizando o 191, projete um contador que conte em BCD excesso 3 (4bits)