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ELT502 – Eletrônica Digital IGraduação em Engenharia Eletrônica
Universidade Federal de Itajubá IESTI
Prof. Rodrigo de Paula Rodrigues
Emprego de elementos de memória: Contadores síncronos
Aula 12
Contadores síncronos | Contexto
Flip -flops disparados por borda
Circuitos registradores
Armazenamento de dados
Transferência de dados
Q
Q
CLK
Q
CLK
Versáteis Muitasaplicações
Circuitos seqüências
ELT502 – Eletrônica Digital I
Puramente síncronos
Também assíncronosQ
CLK
Prof. Rodrigo
Contador assíncrono de módulo 8 (23)
Contadores síncronos | Contexto
Q2Q1Q0
Q Q0J
K
1
1
Q Q1J
K
1
1
Q Q2J
K
1
1
ELT502 – Eletrônica Digital I
000 001 010 011 100 101 110 111
Q2Q1Q0
Prof. Rodrigo
Contador assíncrono de módulo 8 (23)
Contadores síncronos | Contexto
1 1 1
Q
CLK
Q Q0J
K
1
1
Q Q1J
K
1
1
Q Q2J
K
1
1
ELT502 – Eletrônica Digital I
Q0
t1 t2 t4t3
Q1
Q2
000 001 010 011 100
Prof. Rodrigo
Contador assíncrono de módulo 8 (23):Atraso máximo
Contadores síncronos | Contexto
000
001
010110
111 Atraso por FF
1 x tpff
2 x tpff
tpff1 x tpff
3 x tpff
Atraso do contador 3tpff
ELT502 – Eletrônica Digital I
011
100
101
1 x tpff
3 x tpff1 x tpff
2 x tpff
Atraso total de Ntpff
Contador assíncrono de N bits
Prof. Rodrigo
Contadores síncronos
Contadores síncronos | O que são?
As entradas de clock são síncronas
Circuitos maiores que os assíncronos
Menos susceptíveis a atrasos
ELT502 – Eletrônica Digital I
Menos susceptíveis a atrasos
Prof. Rodrigo
Idéia de operação
Contadores síncronos | O que são?
Assíncronos SíncronosAssíncronos Síncronos
QQ QQ Q Q
K
K
K
K QQ QQ Q QQ Q
Circuitocombinacional
Circuitocombinacional
ELT502 – Eletrônica Digital I
FFs com excitações fixas Excitações controladas por circuitosadicionais
Prof. Rodrigo
Contador síncrono de módulo 8 (23)
Contadores síncronos | Exemplo
Q AJ
K
1
1
Q BJ
K
Q CJ
K
ELT502 – Eletrônica Digital I
JA = KA = 1 JB = KB = A JC = KC = AB
Prof. Rodrigo
Contador síncrono de módulo 8 (23)
Contadores síncronos | Exemplo
JA = KA = 1 JB = KB = A JC = KC = ABJA = KA = 1 JB = KB = A JC = KC = AB
Estado atual
C B A
Entradas de controle
JA KA JB KB JC KC
Próximo estado
C B A
0 0 0 0 0 11 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 01 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 11 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 01 1 1 1 1 1
ELT502 – Eletrônica Digital I
0 1 1 1 0 01 1 1 1 1 1
1 0 0 1 0 11 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 01 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 11 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 01 1 1 1 1 1
Prof. Rodrigo
Contador síncrono de módulo 16 (24)
Contadores síncronos | Exemplo
Contagem
JA = KA = 1
JB = KB = A
JC = KC = AB
Contagem
D C B A
0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 1
JD = KD = ABC
ELT502 – Eletrônica Digital I
JC = KC = AB1 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 10 0 0 0
Prof. Rodrigo
Contador síncrono de módulo 16 (24)
Contadores síncronos | Exemplo
Q AJ
K
1
1
Q BJ
K
Q CJ
K
Q DJ
K
ELT502 – Eletrônica Digital I
JD = KD = ABC
JA = KA = 1
JB = KB = A
JC = KC = AB
Prof. Rodrigo
Contador síncrono de módulo 8 (23)
Contadores síncronos | Atraso
CLK
Q AJ
K
1
1
Q BJ
K
Q CJ
K
ELT502 – Eletrônica Digital I
ACLK
BC
000 001 010 011 100AB
Prof. Rodrigo
Atrasos em contadores de N bits
Contadores síncronos | Atrasos
Assíncronos Síncronos
Ntpff tpp + tpff
ELT502 – Eletrônica Digital I Prof. Rodrigo
Contagem de módulo < 2N
Contadores síncronos | Contadores de módulo < 2N
000
001
010110
111Procedimento
CCLR
Temporário
ELT502 – Eletrônica Digital I
011
100
101
Contador de módulo 2N
Decodificador de contagem
+
BCLR
Prof. Rodrigo
Contador de módulo 6
Contadores síncronos | Contadores de módulo < 2N
Q AJ
K
1
1
Q BJ
K
Q CJ
KA B CCLR CLR CLR
C
B
ELT502 – Eletrônica Digital I
JA = KA = 1 JB = KB = A JC = KC = AB
B
CLR = BC
Prof. Rodrigo
Contador de módulo 6
Contadores síncronos | Contadores de módulo < 2N
A
CLK
BC
ELT502 – Eletrônica Digital I
C
BC
000 001 010 011 100 101 000 001 010
Prof. Rodrigo
Projeto de contadores síncronos
Contadores síncronos | Projeto de contadores
Excitação Circuito
Seqüência de contagem...
QQ QQ Q QQ Q
Circuitocombinacional
Circuitocombinacional
ELT502 – Eletrônica Digital I Prof. Rodrigo
Tabela de excitação de flip -flops JK
Contadores síncronos | Projeto de contadores
Estado atualQn
J K
0 0
Transição
0→0 0 x0 1 0→1 1 x1 0 1→0 x 1
J K Q0 0 Q0 1 01 0 11 1 Q
Novo estadoQn+1
ELT502 – Eletrônica Digital I
1 0 1→0 x 11 1 1→1 x 01 1 Q
Prof. Rodrigo
Tabela de excitação de flip -flops D
Contadores síncronos | Projeto de contadores
Estado atualQn
D
0 0
Transição
0→0 00 1 0→1 11 0 1→0 0
D Q0 01 1
Novo estadoQn+1
ELT502 – Eletrônica Digital I
1 0 1→0 01 1 1→1 1
Prof. Rodrigo
Tabela de excitação de flip -flops SR
Contadores síncronos | Projeto de contadores
Estado atualQn
S R
0 0
Transição
0→0 0 x0 1 0→1 1 01 0 1→0 0 1
S R Q0 0 Q0 1 01 0 11 1 -
Novo estadoQn+1
ELT502 – Eletrônica Digital I
1 0 1→0 0 11 1 1→1 x 01 1 -
Prof. Rodrigo
Passos de projeto
Contadores síncronos | Projeto de contadores
Estabelecer a contagemPasso 1
Criar o diagrama de estadosPasso 2
Calcular o número de FFs a utilizarPasso 3
Escolher o tipo de FF a utilizarPasso 4
Gerar a tabela de transição de estados e excitaçõesPasso 5
ELT502 – Eletrônica Digital I
Obter as equações de excitação para cada FFPasso 6
Desenhar o esquema elétrico do contadorPasso 7
Prof. Rodrigo
Exemplo 1: Contagem descrescente de 3 a 0
Contadores síncronos | Projeto de contadores
Estabelecer a contagemPasso 1 Estabelecer a contagemPasso 1
Criar o diagrama de estadosPasso 2
11
10
01
00
ELT502 – Eletrônica Digital I
01
Calcular o número de FFs a utilizarPasso 3
São necessários 2 FFs. Serão utilizados FFs do tipo D.
Escolher o tipo de FFs a utilizarPasso 4
Prof. Rodrigo
Exemplo 1: Contagem descrescente de 3 a 0
Contadores síncronos | Projeto de contadores
Gerar a tabela de transição de estados e excitaçõesPasso 5
Estado atual – Qn
B APróximo estado – Qn+1
B A
1 1 1 01 0 0 1
Entradas de controle
DB DA
1 0
ELT502 – Eletrônica Digital I
1 0 0 10 1 0 00 0 1 1
0 10 01 1
Prof. Rodrigo
Exemplo 1: Contagem descrescente de 3 a 0
Contadores síncronos | Projeto de contadores
Obter as equações de excitação para cada FFPasso 6
A
0 1
0 1 0
Flip-flop B
A
0 1
0 1 0
Flip-flop A
ELT502 – Eletrônica Digital I
B0 1 0
1 0 1
DB= A B
B0 1 0
1 1 0
DA= A
Prof. Rodrigo
Exemplo 1: Contagem descrescente de 3 a 0
Contadores síncronos | Projeto de contadores
Desenhar o esquema elétrico do contadorPasso 7
Vide montagem e simulação no Quartus II
ELT502 – Eletrônica Digital I Prof. Rodrigo
Exemplo 2: Contagem específica
Contadores síncronos | Projeto de contadores
Estabelecer a contagemPasso 1 Estabelecer a contagemPasso 1
001
011
101111
000
Criar o diagrama de estadosPasso 2
C B A
0 0 10 1 1
13
ELT502 – Eletrônica Digital I
101
010
100
110
1110 1 11 0 10 1 01 0 0
3
524
1 1 06
Prof. Rodrigo
Exemplo 2: Contagem específica
Contadores síncronos | Projeto de contadores
Calcular o número de FFs a utilizarPasso 3
São necessários 3 FFs. Serão utilizados FFs do tipo JK.
Escolher o tipo de FFs a utilizarPasso 4
ELT502 – Eletrônica Digital I Prof. Rodrigo
Exemplo 2: Contagem específica
Contadores síncronos | Projeto de contadores
Estado atual – Qn
C B A
Excitações
JC KC JB KB JA KA
Próximo estado – Qn+1
C B A
0 0 1 0 x 1 x x 0 0 1 1 1 x x 1 x 0 1 0 1 x 1 1 x x 1
Gerar a tabela de transição de estados e excitaçõesPasso 5
0 1 11 0 10 1 0
ELT502 – Eletrônica Digital I
1 0 1 x 1 1 x x 1
0 1 0 1 x x 1 0 x 0 1 01 0 0
1 0 01 1 00 0 01 1 1
1 1 00 0 10 0 10 0 1
x 0 1 x 0 x x 1 x 1 1 x 0 x 0 x 1 x x 1 x 1 x 0
Prof. Rodrigo
Exemplo 2: Contagem específica
Contadores síncronos | Projeto de contadores
C0 1
00 x x
01 0 1
C0 1
00 1 0
01 x x
JA KA
Flip-flop A
C0 1
00 x x
01 x x
C0 1
00 0 1
01 1 1
JB KB
Obter as equações de excitação para cada FFPasso 6
Flip-flop C
C0 1
00 x 0
01 x 1
C0 1
00 0 x
01 0 x
JC KC
Flip-flop B
BA01 0 1
11 0 0
10 x x
BA01 x x
11 x x
10 0 1
BA01 x x
11 1 1
10 1 1
BA01 1 1
11 x x
10 x x
ELT502 – Eletrônica Digital I
BA01 x 1
11 x 1
10 x 1
BA01 0 x
11 1 1
10 1 x
KC=B+AJC= B KB=1JB= A+C KA=CBJA= B C
Prof. Rodrigo
Exemplo 2: Contagem específica
Contadores síncronos | Projeto de contadores
Desenhar o esquema elétrico do contadorPasso 7
Vide montagem e simulação no Quartus II
ELT502 – Eletrônica Digital I Prof. Rodrigo
Exercícios
Contadores síncronos | Exercícios
Gerar um contador crescente e um decrescente utilizando a ordem dos dígitos de seu número de matrícula.
ELT502 – Eletrônica Digital I Prof. Rodrigo