CIRCUITOS DIGITAIS. Contadores e Registradores. Prof. Denis Fantinato Prof. Rodrigo Moreira Bacurau

Transcrição

1 CIRCUITOS DIGITAIS Contadores e Registradores Prof. Denis Fantinato Prof. Rodrigo Moreira Bacurau Slides baseados nas aulas do Prof. Rodrigo Moreira Bacurau

2 O que será visto nesta aula Projeto de Contadores Síncronos. Registradores. Circuitos Integrados de Registradores. 2

3 Projeto de Contadores Síncronos Circuitos de contadores síncronos podem ser projetados para gerar qualquer sequência de contagem. Isso pode ser feito usando-se somente as entradas síncronas dos FFs e circuitos lógicos combinacionais. Uma vantagem de não se usar as entradas assíncronas dos FFs, como CLEAR, é que não são gerados glitches na saída do contador (devidos aos estados temporários). Para se projetar contadores síncronos deve-se identificar as entradas de controle de cada FF em cada estado do contador. Uma tabela de estado ATUAL/PRÓXIMO é uma ferramenta útil nesta análise. 3

4 Projeto de Contadores Síncronos Considere o contador síncrono de abaixo: As expressões lógicas das entradas dos FFs são: J A = K A = C J C = A B J B = K B = A K C = C 4

5 Projeto de Contadores Síncronos Segue a tabela de estado ATUAL/PRÓXIMO estado desse contador: Observa-se que esse é um contador autocorretor, pois, os estados não utilizados retornam para a sequencia de contagem normal. 5

6 Projeto de Contadores Síncronos Segue o diagrama de estados desse contador: O mesmo circuito pode ser projetado com flip-flops do tipo D. 6

7 Projeto de Contadores Síncronos O circuito de controle com FF do tipo D, de modo geral, é mais complexo doque de um equivalente com FFs J-K. A maioria dos dispositivos lógicos programáveis utiliza FFs D como dispositivos de memória. Contador equivalente com FFs D: Expressões lógicas para as entradas: D C = CB + CA + CBA = C + (AB) D B = BA + BA = B + A D A = A 7

8 Projeto de Contadores Síncronos O circuito de controle com FF do tipo D, de modo geral, é mais complexo doque de um equivalente com FFs J-K. A maioria dos dispositivos lógicos programáveis utiliza FFs D como dispositivos de memória. Contador equivalente com FFs D: Expressões lógicas para as entradas: D C = CB + CA + CBA = C + (AB) D B = BA + BA = B + A D A = A 8

9 Projeto de Contadores Síncronos Veremos inicialmente como projetar contadores com FFs J-K. Nos contadores síncronos, todos os FFs são disparados ao mesmo tempo. A ideia básica é fazer com que as entradas de todos os FFs estejam com os valores que levem para o próximo estado no momento em que houver a transição ativa de clock. 9

10 Projeto de Contadores Síncronos Considere o projeto de um contador autocorretor de módulo 5. Etapas do projeto: 1. Determine o número de FFs necessários e a sequência de contagem desejada. 2. Desenhe o diagrama de transição de estados mostrando todos os estados. 10

11 Projeto de Contadores Síncronos Considere o projeto de um contador autocorretor de módulo 5. Etapas do projeto: 3. Construa uma tabela de transição de estados listando todos os estados atuais e os próximos. 4. Acrescente a essa tabela uma coluna para cada entrada J e K. 11

12 Projeto de Contadores Síncronos Considere o projeto de um contador autocorretor de módulo 5. Etapas do projeto: 5. Projete os circuitos lógicos necessários para gerar os níveis requeridos em cada entrada J e K. 12

13 Projeto de Contadores Síncronos Considere o projeto de um contador autocorretor de módulo 5. Etapas do projeto: 6. Implemente as expressões finais: 13

14 Projeto de Contadores Síncronos Projetar contadores síncronos com FFs D é ainda mais fácil do que com FFsJ-K. Considere o projeto do contador de módulo 5: 14

15 Projeto de Contadores Síncronos Considere o projeto do contador de módulo 5: 15

16 Registradores Um registrador é um circuito digital com duas funções básicas: armazenamento de dados e movimentação de dados. Consiste em um ou mais FFs usados para armazenar dados. 16

17 Registradores de Deslocamento Movimentos básicos de dados em registradores de deslocamento: 17

18 Registradores de Deslocamento com Entrada e Saída Serial Recebe os dados seriais (um bit de cada vez) em uma única linha e gera informação de saída também de forma serial. 18

19 Registradores de Deslocamento com Entrada e Saída Serial Exercícios: 1. Quantos pulsos de clock são necessários para inserir um byte de dados de forma serial num registrador de deslocamento de 8 bits? 2. Apresente o diagrama lógico para o registrador de deslocamento dado na figura do slide anterior, usando flipflops J-K para substituir os flip-flops D. 19

20 Registradores de Deslocamento com Entrada Serial/Saída Paralela Recebe os dados seriais (um bit de cada vez) em uma única linha e gera informação de forma paralela. 20

21 Registradores de Deslocamento com Entrada Serial/Saída Paralela CI 74HC164. Com construir um registrador 74HC164 com flip-flops D? 21

22 Registradores de Deslocamento com Entrada Serial/Saída Paralela CI 74HC

23 Registradores de Deslocamento com Entrada Serial/Saída Paralela Exercícios: A sequência de bits 1101 é inserida serialmente (o bit mais à direita é o primeiro) num registrador de deslocamento de 4 bits com saída paralela que está inicialmente resetado. Quais são os estados das saídas Q após dois pulsos de clock? Como um registrador com entrada serial/saída paralela pode ser usado como um registrador com entrada serial/saída serial? 23

24 Registradores de Deslocamento com Entrada Paralela/Saída Serial 24

25 Registradores de Deslocamento com Entrada Paralela/Saída Serial Registrador de deslocamento de 8 bits (74ALS166 / 74HC166). 25

26 Registradores de Deslocamento com Entrada Paralela/Saída Serial Registrador de deslocamento de 8 bits com carga paralela (74HC165). 26

27 Registradores de Deslocamento com Entrada Paralela/Saída Serial Exercícios: Explique a função da entrada SHIFT/LOAD A operação de carga paralela no CI registrador de deslocamento 74HC165 é síncrona ou assíncrona? O que isso significa? 27

28 Registradores de Deslocamento com Entrada e Saída Paralela 28

29 Registradores de Deslocamento com Entrada e Saída Paralela Registrador de deslocamento de 4 bits com entrada paralela síncrona e acesso paralelo (74HC195). 29

30 Registradores de Deslocamento com Entrada e Saída Paralela Registrador de deslocamento de 6 bits (74ALS174 / 74HC174). Como construir um contador com entrada e saída serial utilizando um 74ALS174? 30

31 Registradores de Deslocamento Bidirecionais Os dados podem ser deslocados para a esquerda ou para a direita. 31

32 Exercícios Exercícios recomendados do Tocci 11ª Ed