CONTADORES DIGITAIS (Unidade 6)

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1 MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA BACHARELADO EM CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO DISCIPLINA: ELETRÔNICA DIGITAL CONTADORES DIGITAIS (Unidade 6) 1

2 ...RELEMBRANDO... Flip-Flop O flip-flop é um circuito derivado do Latch, no qual a mudança de estado ocorre durante a transição do sinal de Clock. Transição Positiva (Borda de subida) Clock de 0 para 1 Transição Negativa (Borda de descida) Clock de 1 para 0 2

3 ...RELEMBRANDO... Qual a diferença entre Flip-Flop e Latch? O flip-flop é sensível à transição do sinal de clock; O Latch é sensível ao nível do sinal; Para o Flip-Flop assumir um estado de saída (0 ou 1), é necessário que haja uma combinação das variáveis de entrada e de um pulso de clock. Tipos Básicos de Flip-Flop s Flip-Flop SR Flip-Flop D Flip-Flop JK 3

4 ...RELEMBRANDO... FLIP-FLOP SR O flip-flop é sensível à transição do sinal de clock (Bordas); Flip-Flop SR Entradas Saída CLK S R Q A Q F Não-Muda Q = Q = Inválida 4

5 ...RELEMBRANDO... FLIP-FLOP JK O flip-flop é sensível à transição do sinal de clock (Bordas); Flip-Flop JK Entradas Saídas CLK J K Q A Q F (Não-Muda) (Não-Muda) 0 1 X Q = 0 (Reset) 1 0 X Q = 1 (Set) (Troca - Toggle) (Troca - Toggle) Este FF é considerado a evolução do FF SR, pois possui a possibilidade do Toggle 5

6 CONTADORES DIGITAIS (Introdução e Princípio de Operação) 6

7 O que é um Contador? Circuito sequencial capaz de realizar a contagem de bits; Composto por uma associação de Flip-Flop s. O processo de contagem é realizado quando ocorre um evento no circuito. Tal evento é determinado pelo sinal de Clock Tipos de contadores Síncronos: Os Flip-Flop s possuem a mesma entrada de Clock Assíncronos: O Clock do Flip-Flop corresponde a saída do Flip- Flop anterior 7

8 O que é um Contador? Circuito sequencial capaz de realizar a contagem de bits; Composto por uma associação de Flip-Flop s. O processo de contagem é realizado quando ocorre um evento no circuito. Tais eventos são determinados pelo sinal de Clock Crescente (ascendente): Inicia em zero e vai até o valor máximo (módulo). Decrescente (descendente): Inicia no valor máximo (módulo) e vai até zero. Exemplo: *Contador crescente de módulo 4: (00 11) ou (0 3) *Contador decrescente de módulo 8: ( ) ou (7 0) Módulo = 2 n n = número de FF s 8

9 CONTADOR ASSÍNCRONO CRESCENTE (Princípio de Operação) 9

10 Contador Assíncrono Crescente Flip-Flop T: Neste elemento, o qual é derivado do FF JK, quando T = 1 cada transição do sinal de Clock causa uma inversão lógica na saída normal do FF, bem como na saída barrada. Contador de Módulo 4: O bit menos significativo da contagem será o mais próximo ao sinal de Clock 10

11 Contador Assíncrono Crescente Funcionamento do contador (0 3): e assim por diante... 11

12 Contador Assíncrono Crescente Tarefa: Monte no Logisim um contador assíncrono crescente que realize a contagem binária de 0 até 15. Utilize FF s sensíveis a borda de descida. Contador de Módulo 16: D C B A 12

13 CONTADOR ASSÍNCRONO DECRESCENTE (Princípio de Operação) 13

14 Contador Assíncrono Decrescente Este tipo de contador é também baseado em um arranjo de FF s T, capazes de realizar a contagem de um valor máximo até zero. Contador de Módulo 4: Neste tipo de contador, utilizam-se a resposta da saída barrada dos FF s T 14

15 Contador Assíncrono Decrescente Funcionamento do contador (3 0): e assim por diante... 15

16 CONTADOR ASSÍNCRONO CRESCENTE/DECRESCENTE (Princípio de Operação) 16

17 Contador Assíncrono Crescente/Decrescente Este tipo de contador deve ser capaz de contar de forma crescente, ou ainda decrescente, dependendo da escolha adotada. Como fazer isso?...crescente......decrescente... Necessidade de colocar um elemento de seleção - MUX 17

18 Contador Assíncrono Crescente/Decrescente Up/Down = 1, a contagem é crescente. Up/Down = 0, a contagem é decrescente. 18

19 CONTADOR SÍNCRONO CRESCENTE (Princípio de Operação) 19

20 Contador Síncrono Crescente Os contadores síncronos são caracterizados por todos os FF s estarem conectados ao mesmo sinal de Clock. Contagem Q 2 Q 1 Q Projeto: Deseja-se realizar um contador síncrono crescente capaz de contar de 0 até 7 (Módulo 8) A e B devem estar em 1 para que o próximo número da contagem seja o 4 20

21 Contador Síncrono Crescente Circuito Equivalente: Contador de Módulo 8: Q 0 Bit menos significativo Q 1 Q 0. Q 1 Q 2 Q 0 Q 1 Q 2 Q 0 Q 1 Q 2 21

22 Contador Síncrono Crescente Q 0 Q 1 Q 0. Q 1 Q 2 22

23 APLICAÇÕES DOS CONTADORES (Princípio de Operação) 23

24 Exemplo de Aplicação Divisor de frequência: Na saída de cada FF, a frequência do sinal é exatamente a metade da frequência do clock do FF f CLK f CLK 2 f CLK 4 24

25 Exemplo de Aplicação Semáforos digitais: Contadores Decrescentes (Síncronos ou Assíncronos) 25

26 Relógios digitais: Contadores Exemplo de Aplicação Trabalho Final Clock com uma frequência de 1 Hz, normalmente gerado a partir de um Cristal de Quartzo 26

27 Exemplo de Aplicação Trabalho Final Relógio digital (Diagrama de Blocos): 27

28 Até a Próxima Aula!! 28