Eletrônica Digital II

Transcrição

1 FACULDADE SANTO AGOSTINHO - FSA ENGENHARIA ELÉTRICA Eletrônica Digital II Prof. Fábio Leite, Esp

2 Tópicos Procedimento de projeto de circuitos sequenciais Projeto com FFs tipo D Projeto com FFs tipo JK Procedimento de projeto de sistemas sequenciais Critérios para Escolha dos FFs Tarefa de casa

3 Procedimentos de Projeto A partir da especificação, obter o diagrama de estados (modelo de Moore ou Mealy) Atribuir códigos binários a cada estado do diagrama Obter a tabela de estados Escolher o tipo de flip-flop ser a utilizado Obter as equações de entrada de cada flip-flop Obter as equações das saídas Desenhar o circuito

4 Síntese de Redes Sequenciais A síntese de redes sequencias pode ser obtida seguindo-se uma série bem determinada de passos: O primeiro passo consiste em elaborar um diagrama de estados, que seja uma interpretação fiel do problema original; Opcionalmente pode-se minimizar o número de estados no diagrama de estados; Escrever a tabela de estados, com os estados atuais, próximos estados e saídas. Atribuir a cada estado uma combinação de variáveis de estado (flipflops); Contruir a tabela de excitação do tipo de f lip-flop utilizado;

5 Síntese de Redes Sequenciais A síntese de redes seqüencias pode ser obtida seguindo-se uma série bem determinada de passos: Montar o mapa de Karnaugh para cada uma das entradas dos flipflops do circuito, com o auxílo da tabela de excitação; Obter a equação fina de cada entrada de cada um dos flip-flops do circuito a partir da simplificação do mapa de Karnaugh; Fazer o mesmo procedimento para as equações das variáveis de saída. Finalmente, elaboração do diagrama lógico do circuito, lembrando que todos os elementos de memória (flip-flops) recebem o mesmo sinal de relógio.

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8 Projeto com Flip-flops D Pretende-se obter o circuito correspondente ao seguinte diagrama de estados. Vai-se projetar o circuito utilizando flip-flops D. Entrada: X Saída: Y Nº de estados: 4 Nº de flip-flops: 2 Modelo: Mealy

9 Projeto com Flip-flops D Maquina de Mealy CIRCUITO COMBINACIONAL CIRCUITO COMBINACIONAL Como será a tabela de transição de estados?

10 Projeto com Flip-flops D Tabela de estados Estado atual Entrada Próximo estado Saída A B X A ' B ' Y

11 Projeto com Flip-flops D Equações Estado actual Entrada Próximo estado Saída A B X A' B' Y

12 Projeto com Flip-flops D Circuito Como seria o projeto para FF JK?

13 Projeto com Flip-flops JK Projeto com flip-flops JK Quando se projeta circuitos com flip-flops D, as equações de entrada dos flip-flops são obtidas diretamente a partir do próximo estado. Com flip-flops JK, será necessário derivar equações para as entradas J e K de cada flip-flop. Isso poderá ser realizado com base nas tabelas verdade dos flip-flops. Exemplos de como projetar usando flip-flops JK?

14 Exemplo FF JK Detector de sequências Pretende-se projetar um circuito sequêncial com uma entrada série, designada X, em que entram bits ao mesmo ritmo do sinal de relógio. A saída do circuito deverá ser quando é apresentado o valor à entrada durante 3 ou mais impulsos de relógio consecutivos. Nos demais casos, a saída deverá ser. O projeto deverá seguir o modelo de Moore. Quantos estados são necessários? O suficiente para contar a ocorrência de 3 ou mais zeros!

15 Exemplo FF JK J FF A K CIRCUITO COMBINACIONAL CIRCUITO COMBINACIONAL J FF B K Como será o diagrama de estados?

16 Exemplo FF JK Diagrama de estados / / Codificação dos estados: / 2 / 4 estados 2 Flip-flops Como seria a tabela de transições correspondente?

17 Exemplo FF JK Tabela de transições de estados Estado atual Próximo estado A B X A B Mas... Para realizar essas transições, quais devem ser as entradas J e K?

18 Exemplo FF JK Estado Anterior Próximo Estado X X X X J K Assim, podemos unir essa informação à tabela de transição!

19 Exemplo FF JK Projeto com flip-flops JK Estado atual Próximo estado A B X A B J A K A J B K B x x x x x x x x x x x x x x x x São 2 expressões lógicas para cada FF JK!

20 Exemplo FF JK Equações de entrada nos flip-flops X J A X K A X J B X K B AB AB AB AB x x x x x x x x x x x x x x x x J A BX K A X J B X K B X A Mas, e a saída do circuito?

21 Exemplo FF JK Equação da saída Como a máquina projetada segue o modelo de Moore, a equação da saída depende apenas do estado. Estado actual Saída / / A B Y 3 / 2 / 2 3

22 Exemplo FF JK Equação da saída Como a máquina projetada segue o modelo de Moore, a equação da saída depende apenas do estado. Estado actual Saída A B Y Y = A.B

23 Exemplo FF JK Circuito resultante J A BX K A X J B X K B X A Y AB X J FF A J FF B K K CLK Y Mais um exemplo... Voltando ao FF D...

24 Exemplo FF D Divisor de frequência Pretende-se projetar um circuito sequencial com duas entradas, designadas por S e S, segundo o modelo de Moore. Conforme os valores de S S apresentados na entrada, a saída deverá seguir uma das seguintes sequências binárias: Entradas Sequência Entradas Sequência Entradas Sequência Entradas Não especificado. Na prática, e considerando-se as formas de onda da saída, este circuito comporta-se como um divisor da freqüência de relógio.

25 Diagrama de transição de estados Entradas Sequência Entradas Sequência Entradas Sequência Entradas Não especificado, Entrada Quantos bits são necessários para representar os estados dessa máquina de estados? / / Entradas: S e S, Saída: Y Variáveis de estado: Q e Q, /, / A/B A- Estado B - Saída

26 Tabela de Estados Estado Actual Entradas Próximo Estado Q Q S S Q Q X X X X X X X X / / /,,,, /

27 Equações de entrada dos flip-flops D D S S S S Q Q Q Q X X X X X X X X D Q Q S S Q Q Q Q QQ S S Q Q S D QQ QS QQ S

28 Exemplo FF D Equação da saída Estado actual Saída Q Q Y

29 Exemplo FF D Circuito resultante D Q Q Q Q S S D QQ QS QQ S Y Q Q S S D CP Q D Q CP CLK O que aconteceria se o circuito usasse FF JK? Y

30 Tabela de Estados FF JK Estado Actual Entradas Próximo Estado Q Q S S Q Q X X X X X X X X J K X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X J K X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X

31 Tabela de Estados FF D Estado Actual Entradas Próximo Estado Q Q S S Q Q X X X X X X X X Qual conclusão se pode tirar?

32 Critérios para Escolha dos FFs No caso de FFs JK, a existência de don t care, como regra geral, facilita a obtenção de equações mais simplificadas em relação àquelas obtidas para FFs D. No caso de FFs D, estes exigem metade das conexões entre a lógica combinacional e sua entrada em relação ao que seria exigido com as duas entradas dos FFs JK. Portanto, as vantagens relativas destes dois FFs precisam ser pesadas em cada situação particular, em termos de uma otimização global do circuito.

33 Exercício: (MEALY x MOORE)

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43 Bibliografia Básica Tocci, R. J., Widmer, N. S., Moss, G. L.; Sistemas Digitais - Princípios e Aplicações - ª Ed, Editora Pearson, 27. Baptista, Carlos Pedro; Fundamental dos Sistemas Digitais 4ª Ed, FCA Editora de Informática Lda. 28p. ISBN Notas de Aula, Prof Dr. Paulo Praça. Universidade Federal do Ceará.