Aula 7 - Flip-Flop, Registradores e Contadores.ppt

8/18/2019 Aula 7 - Flip-Flop, Registradores e Contadores.ppt

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Eletrônica DigitalFlip-Flop, Registradores e Contadores

Professor:

Diego Kasuo Nakata da Silva


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Introdução

Eletrônica Digital divide-se em lógica combinacional elógica seqüencial

ircuitos combinacionais a!resentam sa"dasde!endentes das vari#veis de entrada

ircuitos seqüenciais a!resentam sa"das de!endentesdas vari#veis de entrada e de estados anteriores

$s estados anteriores devem ser arma%enados emalgum local !ara uso !osterior

$s elementos de arma%enamento s&o os c'amados()*P-()$Ps


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FLIP-FLOPs

Entrada +

Entrada ,

lock

.Sa"da !rinci!al/

Q

(li!-(lo!

=⇒=

=⇒=

01

10

QQ

QQ


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FLIP-FLOPs

Entrada +

Entrada ,

lock

.Sa"da !rinci!al/

Q

(li!-(lo!

lock 0 + 0 + 0 + 0 +

Para o fli!-flo! assumir um estado1 2 necess#rio 'aver uma

combina3&o das vari#veis e do !ulso de controle .clock/4 5!ós este!ulso1 o fli!-flo! !ermanecer# neste estado at2 a c'egada de umnovo !ulso de clock e1 ent&o1 de acordo com as vari#veis de entrada1mudar# ou n&o de estado4


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Flip-Flop R !"sico

onstruindo o fli!-flo! 6S a !artir de !ortas N5ND

+

0

0

0 $ elos de realimenta3&o

fa%em com que as sa"dasse7am in7etadas 7untamentecom as vari#veis de entrada1ficando claro1 que os estadosque as sa"das ir&o assumir

de!ender&o de ambas4


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Flip-Flop R !"sico


Tabela Verdade

+

0

0

0S 6 a f

0 0 0 00 0 +

0 + 0

0 + +

+ 0 0

+ 0 +

+ + 0

+ + +


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Flip-Flop R !"sico


Tabela Verdade

0

0

0

+S 6 a f

0 0 0 00 0 + +

0 + 0

0 + +

+ 0 0

+ 0 +

+ + 0

+ + +


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Flip-Flop R !"sico


Tabela Verdade

+

0

+

0S 6 a f

0 0 0 00 0 + +

0 + 0 0

0 + +

+ 0 0

+ 0 +

+ + 0

+ + +


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Flip-Flop R !"sico


Tabela Verdade

0-8+

0

+

+-80S 6 a f

0 0 0 00 0 + +

0 + 0 0

0 + + 0

+ 0 0

+ 0 +

+ + 0

+ + +


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Flip-Flop R !"sico


Tabela Verdade

+-80

+

0

0-8+S 6 a f

0 0 0 00 0 + +

0 + 0 0

0 + + 0

+ 0 0 +

+ 0 +

+ + 0

+ + +


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Flip-Flop R !"sico


Tabela Verdade

0

+

0

+S 6 a f

0 0 0 00 0 + +

0 + 0 0

0 + + 0

+ 0 0 +

+ 0 + +

+ + 0

+ + +


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Flip-Flop R !"sico


Tabela Verdade

+

+

+

0-8+S 6 a f

0 0 0 00 0 + +

0 + 0 0

0 + + 0

+ 0 0 +

+ 0 + +

+ + 0 inv#lido

+ + +


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Flip-Flop R !"sico


Tabela Verdade

0-8+

+

+

+S 6 a f

0 0 0 00 0 + +

0 + 0 0

0 + + 0

+ 0 0 +

+ 0 + +

+ + 0 inv#lido

+ + + inv#lido


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Flip-Flop R !"sico

Tabela Verdade

S 6 a f

0 0 0 0

0 0 + +

0 + 0 0

0 + + 0

+ 0 0 +

+ 0 + ++ + 0 inv#lido

+ + + inv#lido

S R Saída0 0 N&o muda

0 + 90

+ 0 9+

+ + inv#lido


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Flip-Flop R !"sico


SE

6ESE

Q

6S


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Flip-Flop R !"sico

5 entrada S 2 denominada Set1 !ois

quando acionada .n"vel +/1 !assa asa"da !ara + .estabelece ou fi;a +/4 5 entrada 6 2 denominada Reset1

!ois quando acionada .n"vel +/1 !assaa sa"da !ara 0 .recom!


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Flip-Flop R !"sico


FLIP-FLOP RSCLOCK Qf

0 a+ =(( 6S

)$K

Set

6eset

Q

(li!-(lo!

6S


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Flip-Flop R !"sico

PROBLEMA: O FF RS NÃO ACEITA TOAS ASCOMBINA!"ES E ENTRAA POSS#VEIS$

S R Saída

0 0 N&o muda

0 + 90

+ 0 9++ + inv#lido


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Flip-Flop #$

)$K>

K

Q

(li!-(lo!

>K

% K Q a S R Qf

0 0 0 0 0 a

0 0 + 0 0 a

0 + 0 0 0 a90

0 + + 0 + 0

+ 0 0 + 0 +

+ 0 + 0 0 a9+

+ + 0 + 0 +

+ + + 0 + 0

0

+

aQ

aQ

5?E)5 @E6D5DE


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Flip-Flop #$

% K Qa S R Qf

0 0 0 0 0 a

0 0 + 0 0 a

0 + 0 0 0 a90

0 + + 0 + 0

+ 0 0 + 0 +

+ 0 + 0 0 a9+

+ + 0 + 0 +

+ + + 0 + 0

0

+

aQ

aQ

5?E)5 @E6D5DE

% K Qf

0 0 a

0 + 0

+ 0 +

+ +aQ

$D5S 5S EN65D5S SA$@B)*D5SC


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Flip-Flop #$ co% PREE& e CLE'R

- 5nalisando o circuito1 com clock igual a 01 !odemos im!or ao

circuito sa"da igual a + atrav2s de Preset de n"vel 04- De forma an#loga1 !odemos fa%er 90 com lear de n"vel 04- om Preset e lear iguais a +1 o circuito funciona normalmentecomo sendo um fli!-flo! >K4


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- 5s entradas Preset e lear n&o !odem assumir o valor 01simultaneamente4


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CLEAR PRESET Qf

0 0 N&o !ermitido

0 + 0+ 0 +

+ + (( >K


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- Na re!resenta3&o em bloco1 temos:

Na simbologia do bloco1 as entradas Preset e lear s&o ativas em 01ou se7a1 funcionam res!ectivamente com n"vel 0 a!licado4


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Flip-Flop #$ (estre-Escra)o

$ (( >K a!resenta uma caracter"stica indese7#vel4 uando o clockfor +1 o circuito funciona como um circuito combinacional1 de modoque qualquer mudan3a em > eou K far# com que a sa"da se altere4

ES6E ES65@$


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5 tabela a seguir resume a o!era3&o do (li!-(lo! >K estre-Escravo:

Notamos que a tabela 2 idFntica G de um fli!-flo! >K b#sico1 !or2ma sa"da ir# assumir valores1 conforme a situa3&o das entradas>K1 somente a!ós a !assagem do clock !ara 04


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5 figura a seguir mostra o bloco >K estre-Escravo e a simbologia!ara identificar o circuito sens"vel G descida de clock .a/ e G subidade clock .b/:


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Flip-Flop #$ (estre-Escra)o co% EntradasPreset e Clear

ES6E ES65@$


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Flip-Flop #$ (estre-Escra)o co% EntradasPreset e Clear


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Flip-Flop &

Pode ser obtido a !artir de um (( >K estre-Escravo1 com asentradas >K curto-circuitadas4

% K T Qf

0 0 00 + H H

+ 0 H H

+ + +

aQ

aQ

T Qf

0

+

aQ

aQ

T de Toggle .omutado/


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Flip-Flop D

Pode ser obtido a !artir de um (( >K estre-Escravo1 com aentrada K invertida em rela3&o a >4

% K Qf

0 0 H H

0 + 0 0

+ 0 + +

+ + H H

Qf 0 0

+ +


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O Registrador de Desloca%ento

Im fli!-flo! 2 ca!a% de arma%enar um Jnico bit4 Se necessitamos arma%enar uma informa3&o contendo mais

de um bit1 o fli!-flo! ser# insuficiente4 Para resolver esse !roblema1 utili%amos o c'amado

Re&'strad(r de esl()a*e+t( ,S'ft Re&'ster.4


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Con)ersor *rie-Paralelo

'amamos de informação paralela a uma informa3&o naqual todos os bits se a!resentam simultaneamente4

Notamos que esta informa3&o necessita de fios !ara sertransmitida ou inserida no bloco


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Con)ersor *rie-Paralelo

Informação em série 2 aquela que utili%a a!enas + fio1 sendo queos bits de informa3&o vFm seqüencialmente1 um a!ós o outro4

Notamos que esta informa3&o necessita de + fios !ara sertransmitida ou inserida no bloco


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$ 6egistrador de Deslocamento !ode ser usado !ara converteruma informa3&o s2rie em !aralela1 ou se7a1 como onversorS2rie-Paralelo4


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Con)ersor Paralelo-*rie

Para entrarmos com uma informa3&o !aralela1 necessitamos de umregistrador que a!resente entradas Preset e lear1 !ois 2 atrav2sdestas que fa%emos com que o 6egistrador arma%ene a informa3&o!aralela4


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Contadores

S&o circuitos digitais que variam seus estados sob o comando deum relógio .clock/1 obedecendo uma sequFncia !r2-determinada4

5!lica3


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Contadores 'ss+ncronos Contage% dePulsos

5 !rinci!al a!lica3&o do contador de !ulsos 2 a!resentar nassa"das o sistema bin#rio em sequFncia


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45/72

Contadores 'ss+ncronos Contage% deD*cada


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Contadores 'ss+ncronos Contage% deD*cada


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Contadores 'ss+ncronos Contage% de 0 a n

Mera-se utili%ando o mesmo !rocesso do contador de d2cadas4

E;em!lo: contagem de 0 a +0


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Contadores 'ss+ncronos Contage% de 0 a n

$ estado seguinte a n ser# o O1 ocasionando nas sa"das: ,9+1+9+ e 090 .++0/4 Devemos ter na entrada da !orta NE1 a liga3&o, e +4


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Contadores 'ss+ncronos Contage%Decrescente

Ima forma de fa%er uma contagem decrescente 2 tomando asa"da com!lementada de cada fli!-flo!


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/0 / / / /+ + + + 0

+ + + 0 +

+, + + 0 0

++ + 0 + +

+0 + 0 + 0

Ima forma de fa%er uma contagem decrescente 2 tomando asa"da com!lementada de cada fli!-flo!


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$utra forma de fa%er uma contagem decrescente 2 usando asa"da com!lementada do fli!-flo! anterior como entrada de clockdo fli!-flo! seguinte


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Contadores 'ss+ncronos Contage%CrescenteDecrescente

(a%-se necess#rio utili%ar uma vari#vel de controle que assuma +quando se requer uma contagem crescente e 0 quando se requeruma contagem decrescente4


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Contadores +ncronos

$s fli!-flo!s !ossuem entradas de clock curto-circuitadas .clocksimultQneo/4

5s entradas > e K de cada fli!-flo! devem ser cuidadosamente

!ro7etadas !ara que 'a7a mudan3as adequadas nos estados4 )ogo1 devemos ter em mente a tabela verdade do (( >K

% K Qf

0 0 a

0 + 0

+ 0 +

+ +aQ

Qa Qf % K

0 0 0 H

0 + + H+ 0 H +

+ + H 0


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Contadores +ncronos

Qa Qf % K

0 0 0 H

0 + + H

+ 0 H ++ + H 0

/.

1.

2.

3.


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Contadores +ncronos


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Contadores +ncronos .erador de C/digo!in"rio de !its

C4 Q2 Q1 Q/ Q5

0 0 0 0 0

+ 0 0 0 +

, 0 0 + 0

0 0 + +

0 + 0 0 0 + 0 +

O 0 + + 0

R 0 + + +

+ 0 0 0

T + 0 0 +

+0 + 0 + 0++ + 0 + +

+, + + 0 0

+ + + 0 +

+ + + + 0

+ + + + +


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5ssumimos um estado inicial !ara os fli!-flo!s4 Por e;em!lo1 00004

Q2 Q1 Q/ Q5 %2 K2 %1 K1 %/ K/ %5 K5

0 0 0 0 5 6 5 6 5 6 / 6

0 0 0 + 5 6 5 6 / 6 6 /

0 0 + 0 5 6 5 6 6 5 / 6

0 0 + + 5 6 / 6 6 / 6 /

0 + 0 0 5 6 6 5 5 6 / 6

0 + 0 + 5 6 6 5 / 6 6 /

0 + + 0 5 6 6 5 6 5 / 6

0 + + + / 6 6 / 6 / 6 /

+ 0 0 0 6 5 5 6 5 6 / 6

+ 0 0 + 6 5 5 6 / 6 6 /

+ 0 + 0 6 5 5 6 6 5 / 6

+ 0 + + 6 5 / 6 6 / 6 /

+ + 0 0 6 5 6 5 5 6 / 6

+ + 0 + 6 5 6 5 / 6 6 /

+ + + 0 6 5 6 5 6 5 / 6+ + + + 6 / 6 / 6 / 6 /

Qa Qf % K

0 0 0 H

0 + + H

+ 0 H +

+ + H 0


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%2 K2 %1 K1 %/ K/ %5 K5

5 6 5 6 5 6 / 6

5 6 5 6 / 6 6 /

5 6 5 6 6 5 / 6

5 6 / 6 6 / 6 /

5 6 6 5 5 6 / 65 6 6 5 / 6 6 /

5 6 6 5 6 5 / 6

/ 6 6 / 6 / 6 /

6 5 5 6 5 6 / 6

6 5 5 6 / 6 6 /

6 5 5 6 6 5 / 66 5 / 6 6 / 6 /

6 5 6 5 5 6 / 6

6 5 6 5 / 6 6 /

6 5 6 5 6 5 / 6

6 / 6 / 6 / 6 /


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$ circuito om!leto deste contador 2:


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Contadores +ncronos Contador de D*cada

Q2 Q1 Q/ Q5 %2 K2 %1 K1 %/ K/ %5 K5

0 0 0 0 0 H 0 H 0 H + H

0 0 0 + 0 H 0 H + H H +

0 0 + 0 0 H 0 H H 0 + H0 0 + + 0 H + H H + H +

0 + 0 0 0 H H 0 0 H + H

0 + 0 + 0 H H 0 + H H +

0 + + 0 0 H H 0 H 0 + H

0 + + + + H H + H + H +

+ 0 0 0 H 0 0 H 0 H + H+ 0 0 + H + 0 H 0 H H +


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Contadores +ncronos Contador de D*cada

%2 K2

0 H

0 H

0 H

0 H

0 H

0 H

0 H

+ H

H 0

H +


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$ circuito om!leto deste contador 2:


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Contadores +ncronos Contador de u%aeu2ncia 3ualuer

Se7a1 !or e;em!lo1 a sequFncia de contagem a seguir:

O R T ++ +, + +

0

+

,

+

+0


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Contadores +ncronos Contador de u%aeu2ncia 3ualuer

O R T ++ +, + +

0

+

,

+

+0


65/72

Contadores +ncronos Contador #o4nson

$ circuito do contador >o'nson 2 visto a seguir:


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68/72



69/72

Contadores 5tili6ados e% Circuitos&e%pori6adores Contador de 0 a 78

uito usado em relógios digitais !ara marcar segundos eminutos4

(ormas de constru3&o:

usando um contador ass"ncrono de 0 a n1 onde n9Tneste caso .usa-se O fli!-flo!s/L

usando um contador s"ncrono que e;ecute a sequFnciade 0 a T .usa-se O fli!-flo!s/L


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usando dois contadores ass"ncronos1 sendo um de 0 a T eoutro de 0 a 1 conectados conforme mostrado a seguir .R fli!-flo!s/L

usando dois contadores s"ncronos1 sendo um de d2cada e

outro de 0 a 1 conectados conforme mostrado a seguir .R fli!-flo!s/L


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uito usado !ara contagem de 'oras4

$ contador s"ncrono 2 o mais utili%ado !ara este caso1 !ois

!ermite facilmente estabelecer o in"cio da contagem


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Rel/gio Digital

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