Contadores e Registradores Capítulo 6 Contadores e Registradores

Conteúdo Programático Capítulo 6 – Contadores e Registradores 6.1 Registradores 6.2 Contadores Assíncronos. 6.3 Contadores Síncronos. 6.4 Contadores com Registradores de Deslocamento.

Introdução Os flip-flops podem ser conectados para operar como contadores ou como registradores de deslocamento, duas de suas aplicações fundamentais.   Contador: Circuito digital cujo objetivo é gerar uma seqüência numérica. Registrador de Deslocamento: Circuito digital cujo objetivo é converter dados binários entre o formato paralelo e o formato serial.

Registradores Os registradores são formados por um conjunto de flip-flops do mesmo tipo e com os mesmos sinais de controle.

Tipos de Registradores Registrador Paralelo: Entradas e saídas simultâneas. Registrador Série: Entradas e saídas com um bit de cada vez.

Registrador de Deslocamento Registrador de deslocamento de 4 bits com entrada serial e saída paralela, feito com flip-flops JK.

Registrador de Deslocamento Registrador de deslocamento de 4 bits com entrada paralela e saída serial. Note que após a borda de descida do primeiro clock, o nível lógico 0 na entrada J do flip-flop A é transferido para sua saída, “seguindo” a palavra binária de entrada que é deslocada para a direita neste registrador.

Contadores Assíncronos Num contador assíncrono apenas o primeiro flip-flop troca de estado em sincronismo com o sinal do clock. Cada saída de flip-flop aciona a entrada clock do próximo flip-flop. Síncronos Num contador síncrono, todos os flip-flops compartilham o mesmo sinal de clock e, portanto, todos os flip-flops ficam habilitados no mesmo instante para que ocorra a troca de estado.

Contador assíncrono de quatro bits Contadores Assíncronos Contador assíncrono de quatro bits

Módulo de um Contador O contador mostrado tem 16 estados distintos (0000 até 1111). Logo, ele é um contador de módulo 16. O módulo do contador é sempre igual ao número de estados que o contador atinge em cada ciclo completo. MODULO = 2N N é o número de flip-flops.

Divisão de Frequência Formas de onda do contador assíncrono de 4 bits mostrando a divisão de freqüências por 2 em cada FF.

Exemplo O primeiro passo para a construção de um relógio digital é acionar um circuito Schmitt-trigger conformador de pulsos para produzir uma onda quadrada, conforme ilustra a figura abaixo. A onda quadrada de 60 Hz é levada para um contador de módulo 60, que é usado para dividir a frequência de 60 Hz exatamente por exatamente 60, para produzir uma forma de onda de 1 Hz. Essa forma de onda de 1 Hz é levada para uma série de contadores, que, então, contam os segundos, minutos, horas e assim por diante. Quantos FF são necessários para o contador de módulo 60. Solução: Não existe nenhuma potência inteira de 2 que seja igual a 60. A mais próxima é 26 = 64. Assim, um contador utilizando 6 FF funcionaria como um contador de módulo 64, o que não resolveria o problema. A solução seria um procedimento que será visto em seguida para construir um contador onde pode ser obtido qualquer módulo, não se limitando a valores de 2N.

Contador com módulo < 2N 110 é o estado temporário necessário para limpar o contador Contador de módulo 6 obtido pelo acionamento do CLEAR de um contador assíncrono de módulo 8 quando a contagem seis (110) ocorre.

Diagrama de transição de estados para o contador de módulo 6 da figura 7-4. (b) LEDs são utilizados frequentemente para indicar os estados de um contador.

Alterando o Módulo do Contador Exemplo: Determine o módulo do contador da figura abaixo. Determine também a frequência na saída D.

Alterando o Módulo do Contador

Alterando o Módulo do Contador Exemplo: Construa um contador de módulo 10, que contará de 0000 (zero) até 1001 (9 decimal)..

Exemplo O primeiro passo para a construção de um relógio digital é acionar um circuito Schmitt-trigger conformador de pulsos para produzir uma onda quadrada, conforme ilustra a figura abaixo. A onda quadrada de 60 Hz é levada para um contador de módulo 60, que é usado para dividir a frequência de 60 Hz exatamente por exatamente 60, para produzir uma forma de onda de 1 Hz. Essa forma de onda de 1 Hz é levada para uma série de contadores, que, então, contam os segundos, minutos, horas e assim por diante. Quantos FF são necessários para o contador de módulo 60.

Exemplo: Contador de módulo 60 Solução: 25 = 32 e 26 = 64, e portanto são necessários seis FFs. O contador deve ser limpado quando ele alcança a contagem 60 (111100). Logo, as saídas dos FFs Q2, Q3, Q4 e Q5 devem ser conectadas na porta NAND. A saída do FF Q5 terá uma frequência de 1 Hz.

Circuitos Integrados de Contadores Assíncronos (a) Diagrama lógico para o CI contador assíncrono 74LS293; (b) Símbolo com o número dos pinos entre parênteses.

Exemplo: Mostre como o CI 74LS293 poderia ser conectado para operar como um contador de módulo 16 com uma entrada de clock de 10 kHz.

Contador Assíncrono Decrescente Contador assíncrono decrescente de módulo 8

Atraso de Propagação em Contadores Assíncronos Formas de onda para um contador assíncrono de três bits ilustrando os efeitos dos atrasos de propagação dos FF para diferentes frequências dos pulsos de entrada. Para uma operação apropriada do contador, onde N = número de FFs. Em termos de frequência de clock, a máxima frequência que pode ser usada é

Contadores Síncronos Contador síncrono de módulo 16. Cada FF é disparado pela descida do sinal de clock de entrada, de modo que todas as transições dos FF ocorrem ao mesmo tempo.

Contadores Síncronos Crescentes/Decrescentes (a) Contador síncrono crescente/decrescente de módulo 8. (b) O contador conta de modo crescente quando a entrada de controle Up/Dowm = 1; ele conta decrescente quando a entrada de controle = 0.

Projeto de Contadores Síncronos Exemplo: Projetar um contador síncrono gerador da seqüência numérica CBA = 000, 001, 010, 011, 100, 000, ... Utilize flip-flops JK disparados pela borda de descida do clock.

CBA = 000, 001, 010, 011, 100, 000, ...

Contadores com Registradores de Deslocamento (a) Contador em anel de 4 bits; (b) formas de onda; (c) tabela de seqüência; (d) diagrama de estados.

Contadores com Registradores de Deslocamento (a) Contador Johnson de módulo 6; (b) formas de onda; (c) tabela de seqüência; (d) diagrama de estados..