Circuitos Lógicos Sequenciais

Apresentação em tema: "Circuitos Lógicos Sequenciais"— Transcrição da apresentação:

1 Circuitos Lógicos Sequenciais
Aula 22 Máquinas de Estado

2 Sumário Análise de circuitos sequenciais
Tabela de transição de estados Diagrama de estados Projeto de circuitos sequenciais Máquinas de Moore e Mealy Procedimentos de projeto Projeto com flip-flops D Projeto com flip-flops JK

3 Tabelas Características
Relembrando a aula sobre flip-flops... As tabelas características dos flip-flops são fundamentais para a análise e o projeto de circuitos sequenciais.

4 Tabelas Características
Relembrando a aula sobre flip-flops...

5 Tabelas Características
Relembrando a aula sobre flip-flops...

6 Tabelas Características
Relembrando a aula sobre flip-flops...

7 Análise de Circuitos Sequenciais
Ferramentas para análise e projeto de circuitos sequenciais Tabela de estados do circuito Equações de entrada dos flip-flops e das saídas do circuito Diagrama de estados

8 Análise de Circuitos Sequenciais
Exemplo 1: Entradas: X e Y Saídas: Z Flip-flop D

9 Análise de Circuitos Sequenciais
Tabela de estados 1 2 3 4 5 6 7 8

10 Análise de Circuitos Sequenciais
Exemplo 1: Estado 1 do sistema Entradas: X e Y Saídas: Z 𝐴 𝑡 =0 𝑋=0 𝑍=0 𝐴 𝑡+1 =0 𝑌=0

11 Análise de Circuitos Sequenciais
Exemplo 1: Estado 2 do sistema Entradas: X e Y Saídas: Z 𝐴 𝑡 =0 𝑋=0 1 𝑍=0 1 𝐴 𝑡+1 =1 𝑌=1

12 Análise de Circuitos Sequenciais
Exemplo 1: Estado 3 do sistema Entradas: X e Y Saídas: Z 𝐴 𝑡 =0 𝑋=1 1 𝑍=0 1 𝐴 𝑡+1 =1 𝑌=0

13 Análise de Circuitos Sequenciais
Exemplo 1: Estado 4 do sistema Entradas: X e Y Saídas: Z 𝐴 𝑡 =0 𝑋=1 𝑍=0 𝐴 𝑡+1 =0 𝑌=1

14 Análise de Circuitos Sequenciais
Exemplo 1: Estado 5 do sistema Entradas: X e Y Saídas: Z 𝐴 𝑡 =1 1 𝑋=0 1 𝑍=1 𝐴 𝑡+1 =1 𝑌=0

15 Análise de Circuitos Sequenciais
Exemplo 1: Estado 6 do sistema Entradas: X e Y Saídas: Z 𝐴 𝑡 =1 1 𝑋=0 𝑍=1 1 𝐴 𝑡+1 =0 𝑌=1

16 Análise de Circuitos Sequenciais
Exemplo 1: Estado 7 do sistema Entradas: X e Y Saídas: Z 𝐴 𝑡 =1 1 𝑋=1 𝑍=1 1 𝐴 𝑡+1 =0 𝑌=0

17 Análise de Circuitos Sequenciais
Exemplo 1: Estado 8 do sistema Entradas: X e Y Saídas: Z 𝐴 𝑡 =1 1 𝑋=1 1 𝑍=1 𝐴 𝑡+1 =1 𝑌=1

18 Análise de Circuitos Sequenciais
Equações Entrada dos Flip-flops: Saídas do circuito: Diagrama de estados

19 Análise de Circuitos Sequenciais
Diagrama de estados Estado vai de 𝐴 𝑡 =0  𝐴 𝑡+1 =0 Estado vai de 𝐴 𝑡 =1  𝐴 𝑡+1 =0 Estado vai de 𝐴 𝑡 =0  𝐴 𝑡+1 =1

20 Projeto de Circuitos Sequenciais
Máquinas de Estado

21 Modelos de Circuitos Sequenciais
Máquina de Moore As saídas dependem apenas do estado No diagrama de estados, o valor das saídas é representado junto ao estado Os valores das saídas só se podem alterar após uma transição de estados, ou seja, quando há um impulso de relógio

22 Modelos de Circuitos Sequenciais
Máquina de Mealy As saídas dependem do estado e das entradas No diagrama de estados, o valor das saídas é representado junto às entradas (na transição de estados) Os valores das saídas podem se alterar imediatamente após serem alterados os valores das entradas

23 Modelos de Circuitos Sequenciais
Máquina de Mealy Exemplo de diagrama de estados

24 Procedimentos de Projeto
A partir da especificação, obter o diagrama de estados (máquina de Moore ou Mealy) Atribuir códigos binários a cada estado do diagrama Obter a tabela de estados Escolher o tipo de flip-flops a utilizar Obter as equações de entrada de cada flip-flop Obter as equações das saídas Desenhar o circuito É necessário um flip-flop por cada bit do código de estado.

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

26 Projeto com Flip-flops D
Tabela de estados At Bt X At+1 Bt Y

27 Projeto com Flip-flops D
Equações 𝐷 𝐵 = 𝐴 .𝑋+ 𝐵 .𝑋+𝐴.𝐵. 𝑋 𝐷 𝐵 = 𝐴 .𝑋+𝑌+𝐴.𝐵. 𝑋

28 Projeto com Flip-flops D
Circuito: 𝐷 𝐴 𝑌 𝐷 𝐵 𝑌= 𝐵 .𝑋

29 Projeto com Flip-flops JK
Quando se projetam circuitos com flip-flops D, as equações à 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 de excitação dos flip-flops.

30 Projeto com Flip-flops JK
Tabelas de excitação

31 Projeto com Flip-flops JK
Tabelas de excitação

32 Projeto com Flip-flops JK
Pretende-se realizar um circuito correspondente ao diagrama de estados anterior, mas utilizando flip-flops JK.

33 Projeto com Flip-flops JK
Tabela de estados

34 Projeto com Flip-flops JK
Circuito: 𝑌= 𝐵 .𝑋 𝐽 𝐴 𝐾 𝐴 𝐽 𝐵 𝐾 𝐵

35 Considerações Finais Flip-flops D vs. flip-flops JK
Flip-flops D – o projeto do circuito é mais simples, mas o circuito resultante é geralmente mais complexo (mais portas lógicas e mais ligações). Flip-flops JK – o projeto do circuito é mais complicado, mas o circuito resultante é geralmente mais simples.

36 Exercícios Apartir do circuito abaixo obtenha: B A
As equações das variáveis de entrada dos flip-flops; A sua respectiva tabela de estados; Seu diagrama de estados; B A

37 Exercícios Apartir do circuito abaixo obtenha:
As equações das variáveis de entrada dos flip-flops; A sua respectiva tabela de estados; Seu diagrama de estados;

38 Exercícios As equações das variáveis de entrada dos flip-flops;
𝑁 1 = 𝑆 1 . 𝐶 + 𝐷⊕ 𝑆 1 ⊕ 𝑆 0 .𝐶 𝐷⊕ 𝑆 1 ⊕ 𝑆 0 𝐷⊕ 𝑆 1 ⊕ 𝑆 0 .𝐶 𝑆 1 ⊕ 𝑆 0 𝑆 1 . 𝐶

39 Exercícios A sua respectiva tabela de estados;