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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)


Q2Q1Q0

Q Q0J

K

1

1

Q Q1J

K

1

1

Q Q2J

K

1

1


000 001 010 011 100 101 110 111

Q2Q1Q0

Prof. Rodrigo

Contador assíncrono de módulo 8 (23)


1 1 1

Q

CLK

Q Q0J

K

1

1

Q Q1J

K

1

1

Q Q2J

K

1

1


Q0

t1 t2 t4t3

Q1

Q2

000 001 010 011 100

Prof. Rodrigo

Contador assíncrono de módulo 8 (23):Atraso máximo


000

001

010110

111 Atraso por FF

1 x tpff

2 x tpff

tpff1 x tpff

3 x tpff

Atraso do contador 3tpff


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


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



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


JA = KA = 1 JB = KB = A JC = KC = AB

Prof. Rodrigo



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


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



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


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



Q AJ

K

1

1

Q BJ

K

Q CJ

K

Q DJ

K


JD = KD = ABC

JA = KA = 1

JB = KB = A

JC = KC = AB

Prof. Rodrigo


Contadores síncronos | Atraso

CLK

Q AJ

K

1

1

Q BJ

K

Q CJ

K


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


011

100

101

Contador de módulo 2N

Decodificador de contagem

+

BCLR

Prof. Rodrigo

Contador de módulo 6


Q AJ

K

1

1

Q BJ

K

Q CJ

KA B CCLR CLR CLR

C

B


JA = KA = 1 JB = KB = A JC = KC = AB

B

CLR = BC

Prof. Rodrigo

Contador de módulo 6


A

CLK

BC


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




Tabela de excitação de flip -flops JK


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


1 0 1→0 x 11 1 1→1 x 01 1 Q

Prof. Rodrigo

Tabela de excitação de flip -flops D


Estado atualQn

D

0 0

Transição

0→0 00 1 0→1 11 0 1→0 0

D Q0 01 1

Novo estadoQn+1


1 0 1→0 01 1 1→1 1

Prof. Rodrigo

Tabela de excitação de flip -flops SR


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


1 0 1→0 0 11 1 1→1 x 01 1 -

Prof. Rodrigo

Passos de projeto


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


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


Estabelecer a contagemPasso 1 Estabelecer a contagemPasso 1


11

10

01

00


01


São necessários 2 FFs. Serão utilizados FFs do tipo D.

Escolher o tipo de FFs a utilizarPasso 4

Prof. Rodrigo




Estado atual – Qn

B APróximo estado – Qn+1

B A

1 1 1 01 0 0 1

Entradas de controle

DB DA

1 0


1 0 0 10 1 0 00 0 1 1

0 10 01 1

Prof. Rodrigo




A

0 1

0 1 0

Flip-flop B

A

0 1

0 1 0

Flip-flop A


B0 1 0

1 0 1

DB= A B

B0 1 0

1 1 0

DA= A

Prof. Rodrigo




Vide montagem e simulação no Quartus II


Exemplo 2: Contagem específica


Estabelecer a contagemPasso 1 Estabelecer a contagemPasso 1

001

011

101111

000


C B A

0 0 10 1 1

13


101

010

100

110

1110 1 11 0 10 1 01 0 0

3

524

1 1 06

Prof. Rodrigo




São necessários 3 FFs. Serão utilizados FFs do tipo JK.

Escolher o tipo de FFs a utilizarPasso 4




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


0 1 11 0 10 1 0


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



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


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


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




Vide montagem e simulação no Quartus II


Exercícios

Contadores síncronos | Exercícios

Gerar um contador crescente e um decrescente utilizando a ordem dos dígitos de seu número de matrícula.


Contadores síncronos | Fim

Conferir a presença …


Contadores síncronos | Fim

Obrigado


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