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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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Eletrônica Digital II ELT013

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Presentation Transcript


Eletr nica digital ii elt013

Eletrônica Digital IIELT013

Engenharia de Computação


Contadores parte ii

Aula 8

Contadores – Parte II

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


Circuitos integrados de contadores s ncronos

Circuitos integrados de contadores síncronos

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


S ries 74als160 163 74hc160 163 1

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.

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S ries 74als160 163 74hc160 163 2

Séries 74ALS160-163/74HC160-163 (2)

  • Tabela de funções

    • CLR – habilita reset/clear

    • LOAD – habilita carga

    • ENP e ENT – habilita contagem

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S ries 74als160 163 74hc160 163 3

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.

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S ries 74als190 191 74hc190 191 1

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

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S ries 74als190 191 74hc190 191 2

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

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S ries 74als190 191 74hc190 191 3

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

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Contador de m ltiplos est gios

Contador de Múltiplos estágios

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Contador de m ltiplos est gios1

Contador de Múltiplos Estágios

  • Circuitos integrados contadores foram concebidos para tornar mais fácil conectar múltiplos chips

    • Criam circuitos com uma gama maior de contagem.

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Contador de m ltiplos est gios exemplo 1

Contador de Múltiplos EstágiosExemplo (1)

  • Circuito com dois 74ALS163

    • Sequência de 0 – 255 (8 bits – Q0...Q7)

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Contador de m ltiplos est gios exemplo 2

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

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Contador de m ltiplos est gios exemplo 3

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

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Contador de m ltiplos est gios exemplo 31

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?

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Decodifica o de um contador

DECODIFICAÇÃO DE UM CONTADOR

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Decodifica o da contagem 1

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

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Decodifica o da contagem 2

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.

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Decodificador contador m dulo 8 1

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

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Decodificador contador m dulo 8 2

Decodificador Contador Módulo 8 (2)

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Decodificador de um contador bcd

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.

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Analisando contadores s ncronos

Analisando contadores síncronos

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An lise de contadores s ncronos

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

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Tabela de estado atual pr ximo estado passo a passo

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

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Exemplo 1

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

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Exemplo 11

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

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Exemplo 12

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

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Exemplo 2

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.

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Exemplo 3

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

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Exemplo 4

Exemplo (4)

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Exemplo 41

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

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Exemplo 5

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

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Circuitos contadores em plds

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)

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Tabela de estado atual pr ximo estado

Tabela de estado ATUAL/PRÓXIMO estado

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Projeto de contadores s ncronos

Projeto de contadores síncronos

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Projeto de contadores s ncronos1

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)

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Procedimento b sico

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

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Tabela de transi o j k

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.

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Procedimento de projeto

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.

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Procedimento de projeto exemplo 1

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.

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Procedimento de projeto exemplo 2

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.

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Procedimento de projeto exemplo 3

Procedimento de ProjetoExemplo (3)

  • Passo 3: Utilize a tabela de transição de estados para listar os estados ATUAIS e os PRÓXIMOS estados

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Procedimento de projeto exemplo 4

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

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Procedimento de projeto exemplo 5

Procedimento de ProjetoExemplo (5)

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Procedimento de projeto exemplo 6

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

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Procedimento de projeto exemplo 7

Procedimento de ProjetoExemplo (7)

  • Repetir o passo 6 para todas as entradas

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Procedimento de projeto exemplo 8

Procedimento de ProjetoExemplo (8)

  • Passo 6: Implemente as expressões finais.

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Exerc cios propostos

Exercícios Propostos

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Exerc cios propostos1

Exercícios Propostos

  • Recomendo fortemente que:

    • Estudem os exemplos de contadores do capítulo 7

  • Façam do livro texto da seção 7.7 a 7.10

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