Relatório Projeto-Relógio-Síncrono

8/14/2019 Relatrio Projeto-Relgio-Sncrono

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TECNOLOGIA EM MECATRNICA INDUSTRIALDISCIPLINA: ELETRNICA DIGITAL

PROFESSOR: EMILSON ROCHA

ALUNOS: LUIZ PAULO OLIVEIRABRUNO RAFAEL

PROJETO RELGIO DIGITAL SNCRONO DE 12 HORAS

1- Caractersticas do projeto: Relgio Digital no formado HH:MM:SS; Sncrono;

Somente com Flip-Flops JK (no permitido uso de CIs); 0 a 12 horas; Atravs de simulao pelo Digital Works; Usar decodificadores prontos; Displays de 7 segmentos.

2- Contadores:Para fazer o circuito dos contadores, usamos primeiramente a tabela verdade do

FF JK que diz os valores (0 ou 1) que devemos colocar na entrada para obter as sadas

especficas desejadas. Como exemplo, se queremos que a sada de um FF saia de 0 (Qa)

para 1 (Qf), basta que o J deste mesmo FF seja J=1 e o K pode ser de qualquer valor, ou

seja, irrelevante. A Tabela 02 mostra as condies de mudana (Qa QF) gerada a partir

da anlise da Tabela 01, que a tabela do FF JK mestre escravo, e os valores de J e K que

devem ser inseridos na entrada.


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Tabela 1 - Tabela Verdade FF JK

J K Qf0 0 Qa0 1 0

1 0 11 1 /Qa

Tabela 2 - Relao dos estados de sada e as entrdas J e K

Qa Qf J K0 0 0 X0 1 1 X

1 0 X 11 1 X 0

2.1Contador de Dcadas:

Sabe-se que para fazer a parte unitria dos segundos e minutos dos displays so

necessrio contadores de dcada, ou seja, de 0 a 9. Ento para que isso fosse feito,

contadores de 4 bits so mais que suficientes, pois eles contam de 0 at 15.

Foi feito uma tabela com as respectivas sadas dos 4 bits do contador de dcada,

onde S0 o bit menos significativo e S3o mais significativo (MSB). A ordem da tabela

justamente a ordem que o contador de dcada deve obedecer, a ordem cronolgica

normal.

Quando um valor fica armazenado em S0, este multiplicado por 20; e se for em

S1, aquele multiplicado por 21. E assim por diante. Sendo que os valores resultantes

dessa multiplicao so somados e assim resultam no valor geral do contador. A tabela 3

est com a ordem desejada para o caso de 0 a 9.

Tabela 3 - Contador de Dcada (entradas necessrias para a ordem de 0 a 9)

S3 S2 S1 S0 J3 K3 J2 K2 J1 K1 J0 K0

0 0 0 0 0 X 0 X 0 X 1 X

0 0 0 1 0 X 0 X 1 X X 1

0 0 1 0 0 X 0 X X 0 1 X

0 0 1 1 0 X 1 X X 1 X 1

0 1 0 0 0 X X 0 0 X 1 X

0 1 0 10 X X 0 1 X X 1

0 1 1 0 0 X X 0 X 0 1 X


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0 1 1 1 1 X X 1 X 1 X 1

1 0 0 0 X 0 0 X 0 X 1 X

1 0 0 1 X 1 0 X 0 X X 1

As entradas ento so determinadas para cada descida ou subida (depende se naentrada houver uma porta inversora ou no) de Clock. Para cada pulsao do Clock, tem-

se que definir quais entradas J e K devem ser estabelecidas para o nmero de baixo.

Para depois da 1 subida de Clock (1 linha da Tabela 3), S 3tem que passar do 0

e permanecer no 0, ento Qa3=0 e Qf3=0. A Tabela 2 auxiliou-nos que nessas condies,

J3deve ser igual a 0 e K3pode ter qualquer valor, ou seja, irrelevante (X).

A sada S2tambm deve permanecer no 0, igual a caso de S 3. Logo, as entradas

J2e K2so iguais a 0 e X, respectivamente.Para esta mesma subida do pulso de Clock, S1tambm deve ser igual aos casos

anteriores.

J em S0, Qa deve sair de 0 para o valor 1. Ento Qf=1 para este pulso de Clock.

A Tabela 2 usada para preencher todos os casos e neste, nos diz que J 0=1 e K0=X

satisfazem a mudana de sada do bit correspondente a S0. O valor total igual a 1, por

isso somente este bit alterado, pois saiu do 0 para o 1.

Todo o resto da tabela foi sendo preenchida dessa forma, sendo que a ultimalinha, ou seja, aps a 10 pulsao do Clock, os valores de S3a S0mudam para o estado

inicial (de 1001 para 0000) e nesta linha as entradas J e K das sadas so feitas

analogamente.

2.1.1Diagramas para simplificao do contador:

Para cada entrada de FF, fizemos um diagrama de Veitch Karnaugh para a

mxima simplificao do contador, obedecendo a ordem desejada para ele.Os diagramas deste primeiro tipo de contador usado no relgio podem ser

conferidos na Figura 1.
https://www.google.com.br/search?espv=210&es_sm=93&q=veitch+karnaugh&spell=1&sa=X&ei=pzJ9UvqVO7b94AO-t4GwBg&ved=0CCsQvwUoAAhttps://www.google.com.br/search?espv=210&es_sm=93&q=veitch+karnaugh&spell=1&sa=X&ei=pzJ9UvqVO7b94AO-t4GwBg&ved=0CCsQvwUoAA


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J3=S2S1S0

K3=S0J2=S1S0

K2=S1S0

J1=S0/S3

K1=S0

J0=1

K0=1

Os dados das tabelas foram colocados em um software (Karnaugh Map

Minimizer) que resolve automaticamente a simplificao dos diagramas, um por um,

bastando apenas preencher a tabela do programa como est na Tabela 3, entrada por

entrada. Logo foram oito mapas criados, como mostra a figura 1.

2.1.2Contador pronto:

O contador de dcada foi feito apenas ligando os pontos respectivos de acordo

com o resultado dos diagramas. A figura 2 mostra um printscream do contador feito no

Digital Works.

Figura 1 - Diagramas de Karnaugh

Figura 2 - Circuito montado no simulador digital


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O Vcc representa o 1.

LEDs foram inseridos nas entradas para melhor visualizar a questo de qual

sada est sendo alta, antes de colocar devidamente o decodificador e o display.

2.2Contador sncrono de 0 a 5:

O contador sncrono de 0 a 5 importante para a parte das dezenas dos segundos

e minutos do relgio. Este contador mais simples pois s so necessrios 3 bits de sada

para contar em loop de 0 a 5.

A Tabela 4 mostra a ordem em que os bits devem mudar de acordo com a ordem

de pulsao do Clock e as entradas J e K necessrias para isso, analogamente como foi

com o contador de dcadas.

Tabela 4- Contador (entradas necessrias para a ordem de 0 a 5)

S2 S1 S0 J2 K2 J1 K1 J0 K0

0 0 0 0 X 0 X 1 X

0 0 1 0 X 1 X X 1

0 1 0 0 X X 0 1 X

0 1 1 1 X X 1 X 1

1 0 0 X 0 0 X 1 X

1 0 1 X 1 0 X X 1

2.2.1Diagramas de Veith Karnaugh para contador de 0 a 5:

J2 = S1 S0 K2= S0

J1 = S2 S0 K1 = S0

J0 = 1 K0= 1


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2.2.2Circuito do contador pronto:

2.3Contador de 0 e 1:

O primeiro display s precisa, na verdade, contar de 0 a 1, pois ele s sernecessrio para as horas 10, 11 e 12, assumindo 1. E necessrio o 0 para o restante dacontagem das horas.

Usando apenas um FF tipo T e mantendo o valor 1 na entrada, a cada pulso deClock, o FF ir mudar seu estado sempre entre 0 e 1.

Ser decido quando este 0 e 1 entraro no display atravs de outras portas

lgicas.

3Montando a parte dos segundos:

Com os contadores prontos, apenas vamos montando os contadores a partir daparte do display que representa as unidades de segundo.

Junto s quatro sada do primeiro contador, coloca-se um decodificador BDCpara displays de 7 segmentos j pronto pelo programa em forma de circuito integrado. Na

sada do decodificador, encontram-se terminais para a conexo dos sete terminais dodisplay e a conexo segue conforme a figura 3.

Figura 3 - Decodificador e Display


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Todos os displays seguem essa mesma lgica.

Junto com os Clocks comutados, coloca-se o gerador de pulso (clock) do

programa que pode ser variado de 1Hz at 50Hz. Apenas este primeiro contador que vai

receber o clock principal, os outros contadores apenas recebero um pulso na entrada

Clock quando a porta lgica permitir isso. Como o caso do segundo display que

pertence ao contador de 0 a 5. O pulso de clock que este contador vai receber, atravs

da sada de uma porta lgica AND de duas entradas. Estas entradas esto exatamente no

S0e no S3para fazer com que apenas quando o contador de dcada chegar em 9 (1001)

que a porta AND possibilitar apenas um pulso de clock no contador de 0 a 5. Em outras

palavras, a cada 9 dos display de segundos que o contador das dezenas de segundos vai

poder pulsar para somar mais um minuto depois da subida de clock permitida, no mesmo

momento em que o display das unidades de segundo zera.

4Montando a parte dos minutos:

A maneira que se monta a parte dos minutos praticamente idntica dossegundos, pois se trata dos mesmos contadores envolvidos.

Depois de fazer uma cpia exata do bloco dos segundos, pode-se colar logo allado. Ento os outros dois displays copiados funcionaram identicamente, porm,dependendo do pulso de clock do contador de 5 dos segundos. E quem dependediretamente dele o contador de dcada da parte dos minutos. Muito parecida com a

outra situao, coloca-se uma porta AND perto das sadas S0e S2e faz-se delas as duasentradas desta porta. A sada dela mandada diretamente para o Clock de entrada docontador de dcada dos minutos.

Assim est terminado a parte dos segundos e minutos.

5Montando a parte das horas:

A figura 4 mostra a parte das horas toda montada.


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Figura 4 - Parte das horas no Digital Works

Sem dvidas que esta a parte mais difcil do projeto, pois alm de ter que

comear preferencialmente de 12:00:00hs que a forma mais comum de se encontrar em

relgios de 12 horas, o segundo display deve ter uma sequncia diferente da qual no d

para obt-la simplesmente usando o diagrama de Veith Karnaugh, pois usa-se repeties

e o loop no funciona.

Um jogo de portas lgicas necessrio. O pulso de que sai de S0 e S2 do

contador de 5 dos minutos vai para a entrada (evidentemente somente quando 5) de uma

porta AND (1) e sua sada vai para a entrada do Clock de todos os FF do contador, pois

obrigatoriamente so comutadas. Mas os Clears (4) do contador nem todos devem ser

comutados, para que numa rodada depois de 12h, a sada S0deste contador esteja livre

para contar a partir de 01h. Para isso, estes Clears esto conectados na sada de uma porta

OR (8). Duas entradas existem para esta porta poder passar o valor 1: A sada da porta

AND (3) e a sada de outra porta AND (2) de trs entradas.

A porta (2) tem suas entradas ligadas a S0e S1e o Q do FF isolado. Isso para

que impea o 13 aparecer no contador, pois envia um sinal 1 pela sada desta porta

quando todas estas entradas esto altas, levando assim o Clear a zerar todas menos a

primeiraas sadas do contador das horas (7) . Fazendo com que fique 01h, pois tambm

a sada da porta (2) est ligada no Clear do primeiro FF JK das horas para que zere

quando o outro display passar para 1.

Na teoria, a porta NOT (5) no deveria estar no circuito. Mas s pde funcionar

de forma satisfatria com ela. Acredita-se que por algum problema do programa isso

tenha acontecido, mas de qualquer forma, o que muda muito pouco em relao todalgica do sistema para fazer o pulso chegar at aquele FF. At porque as entradas, com ou


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sem, portas NOT no Clock s alteram a questo de onde ocorrer a mudana de estado no

contador, pois da subida ou da descida do pulso.

Talvez devido falta de tempo, no foi possvel dar um jeito do Contador de

horas comear de 12h, pois ele tem seu estado inicial em 00h. Entretanto, a partir do

segundo ciclo, este erro no se repete mais, estabilizando assim as horas do relgio. Em

outras palavras, o relgio criado aqui s no funciona como deveria no primeiro meio-

dia, pois reseta em 00:00:00hs.

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