FUMEP - Fundao Municipal de Ensino de Piracicaba

EEP - Escola de Engenharia de Piracicaba

Engenharia Mecatrnica

Laboratrio Eletrnica Digital II

Contador Binrios

Marco Antonio Bergamaschi

Piracicaba - SP 21 de Agosto de 2011.

FUMEP - Fundao Municipal de Ensino de Piracicaba

EEP - Escola de Engenharia de Piracicaba

QUILAS DA SILVA GRECCHI JEOV JESUS DE SANTANA LUCAS F. PRSPERO

RA 260100470 RA 268101141 RA 264100430 RA 268101045 RA 260100455

MARCELO MINORO NAKAHODO THIAGO PALOTTA DOS REIS

Contadores binrios so circuitos digitais que variam os seus estados, sob o comando de um clock, de acordo com uma sequncia pr-determinada. So utilizados principalmente para contagens, gerao de palavras, diviso de frequncias, medio de frequncia e tempo. So basicamente divididos em duas categorias: contadores assncronos e sncronos.

Piracicaba - SP 21 de Agosto de 2011.

SumrioI. II.

Pg.

Introduo Objetivos ......................................................................................................... 5 Reviso Terica .................................................................................................................. 5 Contadores assncronos ............................................................................................................ 5 Contadores de pulso ................................................................................................................. 6 Contadores de dcada .............................................................................................................. 7 Contador seqencial de O a N................................................................................................... 7 Contadores assncronos decrescentes ...................................................................................... 8 Contadores de pulso crescente/decrescente ........................................................................... 9

III. 3.1 3.2

Materiais e Mtodos ....................................................................................................... 9 Lista de materiais: ..................................................................................................... 9 Circuitos eletrnicos tabelas verdades: ................................................................ 10

Registrador Deslocador ....................................................................................................... 11 3.3 IV. Procedimentos ............................................................................................................ 12 Resultados ..................................................................................................................... 13 Montamos o circuito e realizamos os testes com display de 7 segmenntos decodificador e cintadores e analizamos as saidas indicadas no display de 7 segmantos. ........................................................................................................................ 14 a) Questionrio da aula prtica ........................................................................................... 15 V concluso ............................................................................................................................... 18 VI Fontes de pesquisa ............................................................................................................ 18

ndice de FigurasFigura 1 Contador de pulso ...................................................................................................... 6 Figura 2 Contadores de dcada............................................................................................... 7 Figura 3 Contadores assncronos decrescentes ................................................................... 8 Figura 4 Contadores assncronos decrescentes ................................................................... 8 Figura 5 Contadores de pulso crescente/decrescente ......................................................... 9 Figura 6 materiais utilizados durante os ensaios ................................................................ 10 Figura 7 Contador assncrono ............................................................................................... 10 Figura 8 Circuito integrado 74163.......................................................................................... 11 Figura 9 Registrador de 4 bits ................................................................................................ 11 Figura 10 Registrador Deslocador ......................................................................................... 12 Figura 11 montagem do circuito............................................................................................. 12 Figura 12 Montagem do circuito utilizando decodificador e display 7 segmento ........... 13 Figura 13 Circuito montado para testes TTL 7493.............................................................. 13 Figura 14 Circuito em funcionamento ................................................................................... 14 Figura 15 Osciloscpio e Gerador de funo ...................................................................... 15 Figura 16 Diagrama de entradas e sadas ........................................................................... 15 Figura 17 Forma de onda gerada .......................................................................................... 17 Figura 18 Onda Quadrada ...................................................................................................... 18

ndice de TabelasTabela 1 Tabela de pulsos gerados. ..................................................................................... 16 Tabela 2 Tabela de dados obtidos ........................................................................................ 16 Tabela 3 Tabela de dados obtidos co mais 10 pulsos ....................................................... 17

I.

Introduo ObjetivosAdquirir conhecimentos em contadores binrios ;

Estudo do contador binrios ;

Comprovar seu funcionamento;

II.

Reviso Terica

Contadores binrios so circuitos digitais que variam os seus estados, sob o comando de um clock, de acordo com uma sequncia pr-determinada. So utilizados principalmente para contagens, gerao de palavras, diviso de frequncias, medio de frequncia e tempo. So basicamente divididos em duas categorias: contadores assncronos e sncronos.

Contadores assncronos

Nesse tipo de contador, o pulso de clock aplicado apenas no primeiro bloco flipflop, enquanto para os demais blocos, a sada do bloco anterior que vai servir como clock. Os principais tipos de contadores assncronos so:

Contadores de Pulso Contadores de Dcada Contador Seqencial de O a N Contadores Assncronos Decrescentes Contadores Assncronos Up-Down (crescente/decrescente)

Contadores de pulso

Figura 1 Contador de pulso

A principal caracterstica de um contador de pulso apresentar nas sadas, o cdigo BCD 8421 em sequncia. Seu circuito bsico apresenta um grupo de quatro blocos flip-flop JK mestre-escravo, os quais possuem as entradas J e K iguais e sempre em nvel alto (1). um circuito divisor de frequncia, ou seja, a frequncia dos pulsos na sada igual a metade da frequncia de entrada no bloco, se no bloco entrar uma frequncia de 48 Hz, sair uma frequncia de 24 Hz que alimentar o prximo bloco e assim pr diante. Como divisor o funcionamento se d da seguinte forma, a primeira sada igual a 2 elevado a 1 que igual a dois, a segunda sada igual a 2 elevado a 2 que igual a 4, e assim por diante formando a partir da primeira sada at a ultima os valores de 2,4,8,16,32,64,128,256,512,1024,2048,4096 para um CI com 12 sadas como o CD4040,dividindo a frequncia de entrada pelo valor da sada resulta a nova frequncia, exemplo 1Khz no clock e usando a sada correspondente a 2 teremos 500Hz na sada. A sada dos blocos ser se dar pelas sadas "Q". Esse contador contar uma seqncia de 0 a 15. A sada "Q" de maior frequncia a sada menos significativa LSB (Less Significative Bit) e a sada "Q" de menor frequncia a sada mais significativa MSB (Most Significative Bit).

Contadores de dcada

Figura 2 Contadores de dcada

o circuito que efetua a contagem, em nmeros binrios, de zero a nove (10 algarismos), isso significa seguir uma seqncia do cdigo BCD 8421 de 0000 a 1001. Para construir esse circuito, utilizamos o contador de pulso, interligando as entradas clear dos flip-flops. Para que o contador conte somente de 0 a 9, deve-se jogar um nvel zero na entrada clear assim que surgir o caso (1010), ou seja, no 10 pulso.

Para que isso acontea, ligamos as sadas "Q" dos flip-flops 4 e 2 e as sadas "Q*" (Q barra) dos flip-flops 3 e 1, em uma porta NAND, j que para a combinao descrita, Q4=1, Q2=1, Q*3=1 e Q*1=1 a porta NAND s vai ter entradas 1, e resultar uma sada 0, ativando os clears dos flip-flops.

Contador seqencial de O a NNeste contador, a quantidade de blocos flip-flop depende da quantidade de bits do limite de contagem. Tendo dois blocos podemos contar no mximo de 0 a 3, tendo trs blocos podemos contar no mximo de 0 a 7, tendo quatro blocos podemos contar no mximo de 0 a 15, e assim por diante. Funciona com o mesmo princpio do contador de dcada, porm o nvel zero a ser jogado no clear mudar. Por exemplo, se tivermos 3 flip-flops, a contagem ser feita at 7, sendo que esse ser observado por um tempo mais curto, pois 7 em binrio 111, e teremos que ligar todas as sadas Q na porta NAND para o nvel zero ativar o clear do flip-flops, resultando em um tempo menor de observao para o nmero 7.

Contadores assncronos decrescentesComo o prprio nome sugere, esse contador ir contar de 15 at 0. Existem duas possibilidades para isso acontecer. Uma delas ligando as sadas Q* (Q barra) no clock do prximo bloco e usando a sada Q para observar a contagem

Figura 3 Contadores assncronos decrescentes

ou ligando a sada Q no clock do prximo bloco e usando a sada Q* (Q barra) para observar a contagem.

Figura 4 Contadores assncronos decrescentes

Contadores de pulso crescente/decrescenteSo tambm conhecidos como contadores UP/DOWN. Neste circuito temos um multiplex entre os blocos, que est ligado a um barramento de controle, que ir determinar se a contagem ser crescente (o nvel do barramento for 1) ou decrescente (nvel do barramento for 0).

Figura 5 Contadores de pulso crescente/decrescente

III.

Materiais e Mtodos

3.1 Lista de materiais: Multmetro digital DT830B; Fonte chaveada com sadas, 5Vcc e 12vcc; Chaves montada sob placas eletrnicas para simulao de nveis lgicos 0 ou 1; Circuitos integrados TTL74192 e 74193; Display 7 segmentos; Decodificador 7498; Cabos para ligaes;

Osciloscpio; Gerador de funo;

Figura 6 materiais utilizados durante os ensaios

3.2 Circuitos eletrnicos tabelas verdades:Circuito de um contador assncrono.

Figura 7 Contador assncrono

Figura 8 Circuito integrado 74163

Na figura 9 temos um registrador de 4 bits e seu esquema de funcionamento

TTL 74171 Registrador de 4 bits, FF tipo D, com reset e preset assncronos .

Figura 9 Registrador de 4 bits

Registrador Deslocador

registradores que armazenam e tambm deslocam os bits armazenados servem para serializar/paralelizar dados

Ex. registrador deslocador circular com flip-flops JK

Figura 10 Registrador Deslocador

sem entrada de dados! desloca apenas em uma direo

3.3 ProcedimentosMontagem de circuito eletrnico utilizando os circuitos integrados da famlia TTL 74193 , 74192 e 74193,display 7 segmentos e decodificador 7498 conforme as figuras abaixo:

Figura 11 montagem do circuito

Figura 12 Montagem do circuito utilizando decodificador e display 7 segmento Aps montagem do circuitos foram realizados os testes do circuito. Verificados os estados de entradas e sadas dos contadores decodificadores e display 7 segmento. Testamos as entradas com forme o procedimento que nos foi dado a ser seguido. Observamos o funcionamento das entradas e sadas

IV.

Resultados

Aps montado o circuito conforme figura abaixo realizamos os testes para o circuito integrado TTL 7493

Figura 13 Circuito montado para testes TTL 7493

Montamos o circuito e realizamos os testes com display de 7 segmenntos decodificador e cintadores e analizamos as saidas indicadas no display de 7 segmantos.

Figura 14 Circuito em funcionamento Apos a mostagem e testes manuais com chaves para comutao de saidas do circuito montado foi apliacado no lugar das chaves um gerador de funo onde a saidas comutavam segeuncialmente de ardo com as entradas coamandadas pelo gerador de funo, para verificar as ondas geradas pelo gerador de funo foi utilizado uma osciloscopio conforme figura abaixo.

.

Figura 15 Osciloscpio e Gerador de funo a) Questionrio da aula prtica

2) Coloque as sadas em So, acionando o CLEAR (SW5) verifique as sadas (QA , QB, QC, QD) e desenhe um diagrama com as entradas e sadas. R: Limpa todas as sadas setadas anteriormente em 0

Figura 16 Diagrama de entradas e sadas

3) Selecione as entradas de dados (A B C D ) com Bo e represente no diagrama. R: todas as entradas acionam mas nenhuma sada liga, nvel lgico 0. Idem ao diagrama figura 16

4) Acione a entrada Load (SW1) e verifique se (A B C D = QA QB QC QD) representando no diagrama. R: Todas as sadas mudam para nvel lgico 1

5) Utilize o push-botton UP(SW4) para gerar o primeiro pulso a ser setado . Represente as sadas. R: ao se acionar o push bottom a sada Qa passa para nveis lgicos; Qa=1 Qb=0 Qc= 0 e Qd=0

6) gere mais 10 pulsos e anote as sadas.Tabela 1 Tabela de pulsos gerados.

QA 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1

QB 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1

QC 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1

QD 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1

7) Utilize o push-botton DOWN (SW2) para gerar o primeiro pulso a ser decrementado e anote.Tabela 2 Tabela de dados obtidos

QA 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

QB 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0

QC 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1

QD 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1

8) Gere mais 10 pulsos e anote

Tabela 3 Tabela de dados obtidos co mais 10 pulsos

QA 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

QB 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0

QC 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1

QD 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1

9) Selecione a funo de onda quadrada de um gerador de funes e conecte a sada do pino UP do contador com uma freqncia de 100KHz. R: Selecionado a funo de onda quadrada e conectado

10) Ligue o canal 1 do osciloscpio a entrada do contador. No canal 2 ligue a sada do bit menos significativo. Desenhe a forma de onda. R: Ligado o osciloscpio a entrada do contador onde gerou na tela do osciloscpio a seguinte forma de onda.

Figura 17 Forma de onda gerada

Figura 18 Onda Quadrada

V conclusoAtravs do experimento contadores podemos comprovar o funcionamento dos contadores e suas respectivas bordas de acionamento, bem como tambm aprendemos a manusear o osciloscpio e gerador de funo, onde podemos observar no osciloscpio a forma de onda gerada para acionamento do circuito montado acima. Podemos notar a variao dos seus estados, sob o comando de um clock, de acordo com a sequncia que nos foi imposta em sala de aula. Notamos que contadores binrios so utilizados principalmente para contagens, gerao de palavras, diviso de frequncias, medio de frequncia e tempo e que so basicamente divididos em duas categorias: contadores assncronos e sncronos.

VI Fontes de pesquisa

http://pt.wikipedia.org/wiki/Flip-flop http://pt.wikipedia.org/wiki/Contadores