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Eletrônica Digital II ELT013

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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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eletr nica digital ii elt013

Eletrônica Digital IIELT013

Engenharia de Computação

contadores parte ii
Aula 8Contadores – 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.

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

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

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

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.

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

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

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

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

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

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

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

contador de m ltiplos est gios
Contador de Múltiplos estágios

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

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.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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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