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Eletrônica Digital II ELT013 Engenharia de Computação.

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Apresentação em tema: "Eletrônica Digital II ELT013 Engenharia de Computação."— Transcrição da apresentação:

1 Eletrônica Digital II ELT013 Engenharia de Computação

2 CONTADORES – PARTE II Aula 8 2ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II

3 CIRCUITOS INTEGRADOS DE CONTADORES SÍNCRONOS ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II3

4 Séries 74ALS /74HC (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 II4

5 Séries 74ALS /74HC (2)  Tabela de funções  CLR – habilita reset/clear  LOAD – habilita carga  ENP e ENT – habilita contagem ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II5

6 Séries 74ALS /74HC (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 multiplataformas para criação de contadores maiores de mais estágios. ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II6

7 Séries 74ALS /74HC (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 II7

8 Séries 74ALS /74HC (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 II8

9 Séries 74ALS /74HC (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 II9

10 CONTADOR DE MÚLTIPLOS ESTÁGIOS ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II10

11 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 II11

12 Contador de Múltiplos Estágios Exemplo (1)  Circuito com dois 74ALS163  Sequência de 0 – 255 (8 bits – Q0...Q7) ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II12

13 Contador de Múltiplos Estágios Exemplo (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 ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II13

14 Contador de Múltiplos Estágios Exemplo (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 II14

15 Contador de Múltiplos Estágios Exemplo (3) ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II15 Quantos vezes o Estágio 2 será acionado pelo Estágio 1 antes que o contador de 8 bits reinicie a contagem?

16 DECODIFICAÇÃO DE UM CONTADOR ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II16

17 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 ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II17

18 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. ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II18

19 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 ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II19

20 Decodificador Contador Módulo 8 (2) ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II20

21 Decodificador de um Contador BCD  Contador BCD tem 10 estados, decodificados para fornecer 10 saídas correspondentes aos digitos decimais 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 exposição como o display de 7 segmentos. ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II21

22 ANALISANDO CONTADORES SÍNCRONOS ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II22

23 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 ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II23

24 Tabela de estado ATUAL/PRÓXIMO estado Passo a Passo 1.Escrever a expressão lógica para a entrada de controle de cada FF 2.Estabelecer um estado ATUAL para o contador e aplicar essa combinação de bits às expressões lógicas de controle 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 4.Repetir o processo até que a contagem seja determinada ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II24

25 Exemplo (1)  Seja o contador síncrono com diferentes entradas de controle da figura 1.Escrever a expressão lógica para a entrada de controle de cada FF ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II25

26 Exemplo (1)  Seja o contador síncrono com diferentes entradas de controle da figura 1.Escrever a expressão lógica para a entrada de controle de cada FF ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II26

27 Exemplo (1)  Seja o contador síncrono com diferentes entradas de controle da figura 1.Escrever a expressão lógica para a entrada de controle de cada FF ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II27

28 Exemplo (2) 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 J C K C = 0 0, J B K B = 0 0 e J A K A = 1 1  Com essa entradas temos que os FF B e C irão manter o estadoe FF A irá comutar na próxima borda de descida do clock. ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II28

29 Exemplo (3) 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 Repetir o processo até que a contagem seja determinada  Montando a tabela de estado ATUAL/PRÓXIMO ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II29

30 Exemplo (4) ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II30

31 Exemplo (4) ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II31 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 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

32 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 ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II32

33 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) ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II33

34 Tabela de estado ATUAL/PRÓXIMO estado ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II34

35 PROJETO DE CONTADORES SÍNCRONOS ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II35

36 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,  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) ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II36

37 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 ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II37

38 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. ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II38

39 Procedimento de Projeto 1.Determinar o número desejado de bits (FFs) para a sequência de contagem desejada 2.Desenhar o diagrama de transição de estado mostrando todos os estados possíveis  Incluindo aqueles que não fazem parte da sequência de contagem desejada. 3.Usar o diagrama de transição de estados para criar uma tabela que liste todos os estados ATUAIS e os PRÓXIMOS. 4.Adicionar uma coluna para cada entrada J e K e indicar os níveis necessários para produzir a transição para o PRÓXIMO estado. 5.Projetar os circuitos lógicos para gerar os níveis exigidos em cada entrada. ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II39

40 Procedimento de Projeto Exemplo (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. ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II40

41 Procedimento de Projeto Exemplo (2)  Passo 2: Desenhar o diagrama de transição de estados mostrando todos os estados possíveis  Inclusive os que não são parte da contagem desejada ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II41 É opcional ao projetista tratar os casos de contagem indesejada (simplifica o projeto). Porém o não tratamento pode apresentar problema durante a sua aplicação. É opcional ao projetista tratar os casos de contagem indesejada (simplifica o projeto). Porém o não tratamento pode apresentar problema durante a sua aplicação.

42 Procedimento de Projeto Exemplo (3)  Passo 3: Utilize a tabela de transição de estados para listar os estados ATUAIS e os PRÓXIMOS estados ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II42

43 Procedimento de Projeto Exemplo (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 ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II43

44 Procedimento de Projeto Exemplo (5) ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II44

45 Procedimento de Projeto Exemplo (6)  Passo 5: Projetar os circuitos lógicos para gerar os níveis requeridos em cada entrada J e K.  Seis entradas ( J C, K C, J B, K B, J A e K A )  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 J Á  Passo 5.2: Determinar as expressões lógicas para entrada J A em termos de A, B e C.  Mapas de Karnaugh ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II45

46 Procedimento de Projeto Exemplo (7)  Repetir o passo 6 para todas as entradas ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II46

47 Procedimento de Projeto Exemplo (8)  Passo 6: Implemente as expressões finais. ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II47

48 EXERCÍCIOS PROPOSTOS ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II48

49 Exercícios Propostos  Recomendo fortemente que:  Estudem os exemplos de contadores do capítulo 7  Façam do livro texto da seção 7.7 a 7.10 ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II49


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