Aula 8 – Contadores – Parte II – ELT013ECO2013

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Eletrônica Digital II
ELT013
Engenharia de Computação
Aula 8
CONTADORES – PARTE II
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CIRCUITOS INTEGRADOS DE
CONTADORES SÍNCRONOS
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Séries 74ALS160-163/74HC160-163 (1)
 Contadores autorrecicláveis de quatro
bits
 Saídas QD (MSB), QC, QB e QA (LSB)
 Contador contém quatro FFs.
 FFs são disparados por uma borda de
subida na entrada CLK.
 Função CLEAR é ativa em nível baixo sendo
assíncrona.
 Podem ser pré-configurado para
qualquer valor inicial
 Entrada LOAD ativa em baixo para A, B, C,
D e entradas.
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Séries 74ALS160-163/74HC160-163 (2)
 Tabela de funções
 CLR – habilita reset/clear
 LOAD – habilita carga
 ENP e ENT – habilita contagem
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Séries 74ALS160-163/74HC160-163 (3)
 Pino de saída – RCO
 Saída para detectar (decodificar) o
último ou o estado terminal do
contador.
 Caso decádico, módulo 10, 1001 (9)
 Caso binário, módulo 16, 1111 (15)
 Utilizado para acoplamento ligação
entre dois ou mais chips
contadores
 Arranjo de multiplataformas para
criação de contadores maiores de
mais estágios.
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Séries 74ALS190-191/74HC190-191 (1)
 Contadores autorregressivos de quatro bits




Saídas QD (MSB), QC, QB e QA (LSB)
Clock na borda de subida
Contadores crescentes/decrescentes
Carga assíncrona – carga tem precedência na contagem
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Séries 74ALS190-191/74HC190-191 (2)
 CTEN – habilita contagem
 D/U – habilita o sentido da contagem
 D/U em alto a contagem é decrescente
 D/U em baixo a contagem é crescente
 Ambos contadores reciclam automaticamente não
importando o sentido da contagem
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Séries 74ALS190-191/74HC190-191 (3)
 MAX/MIN – decodifica o estado terminal do contador
 Ativo em nível ALTO e depende do sentido da contagem
 RCO – similar a MAX/MIN mas depende do clock
 RCO fica BAIXO quando clock é BAIXO
 “Simula” um clock para o próximo estágio da contagem imitando o
clock no estado terminal do contador
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CONTADOR DE MÚLTIPLOS
ESTÁGIOS
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Contador de Múltiplos Estágios
 Circuitos integrados contadores foram concebidos para
tornar mais fácil conectar múltiplos chips
 Criam circuitos com uma gama maior de contagem.
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Contador de Múltiplos Estágios
Exemplo (1)
 Circuito com dois 74ALS163
 Sequência de 0 – 255 (8 bits – Q0...Q7)
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Contador de Múltiplos Estágios
Exemplo (2)
 Habilitação do contador de 8 bits é EN,
 Ligado ao pino ENT do estágio 1
 RCO do estágio 1 é ligado ao ENT do estágio 2
 Estágio 2 é acionando sempre que a contagem do estágio 1 chega
a 1111
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Contador de Múltiplos Estágios
Exemplo (3)
 Habilitação do contador de 8 bits é EN,
 Ligado ao pino ENT do estágio 1
 RCO do estágio 1 é ligado ao ENT do estágio 2
 Estágio 2 é acionando sempre que a contagem do estágio 1 chega
a 1111
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Contador de Múltiplos Estágios
Exemplo (3)
Quantos vezes o Estágio 2 será acionado pelo Estágio 1
antes que o contador de 8 bits reinicie a contagem?
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DECODIFICAÇÃO DE UM CONTADOR
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Decodificação da contagem (1)
 Contadores digitais devem representar a contagem do
estado dos FFs.
 Um dos meios mais simples para exibir o conteúdo de um
contador é conectar a saída FF a um LED.
 O método que utiliza LEDs para visualização se torna
inconveniente quando o tamanho (número de bits) do contador
aumenta.
 É muito mais difícil decodificar a exibição mentalmente
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Decodificação da contagem (2)
 A decodificação é a conversão da saída binária para um
valor decimal
 Decimal é uma forma imediatamente reconhecida.
 Tipos de decodificação
 Decodificador ativo em nível ALTO – portas AND
 Decodificador ativo em nível BAIXO – portas NAND
 Ambos podem ser usados para acender um LED,
representando cada número decimal.
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Decodificador
Contador Módulo 8 (1)
 Decodificação é a conversão de uma saída binária para um
valor decimal, uma forma reconhecida imediatamente
 Saídas dos FFs são conectas em portas ANDs que podem controlar
LEDs
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Decodificador
Contador Módulo 8 (2)

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Decodificador de um Contador BCD
 Contador BCD tem 10 estados, decodificados para fornecer
10 saídas correspondentes aos digitos decimais de 0 – 9.
 As 10 saídas podem controlar 10 LEDs, indicadores individuais
para uma apresentação visual.
 Ou terem sua contagem exibida em um único dispositivo de
exposição como o display de 7 segmentos.
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ANALISANDO CONTADORES
SÍNCRONOS
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Análise de Contadores Síncronos
 Contadores síncronos podem ser personalizados para gerar
qualquer sequência de contagem desejada.
 Porém, antes do projeto deve-se compreender a análise
 A ferramenta de análise é conhecida como tabela de
estado ATUAL/PRÓXIMO estado
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Tabela de estado ATUAL/PRÓXIMO estado
Passo a Passo
1. Escrever a expressão lógica para a entrada de controle de
cada FF
2. Estabelecer um estado ATUAL para o contador e aplicar
essa combinação de bits às expressões lógicas de controle
3. Saída das expressões lógicas de controle permitirão prever
os comandos para cada FF e o PRÓXIMO estado resultante
para o contador depois da aplicação do clock
4. Repetir o processo até que a contagem seja determinada
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Exemplo (1)
 Seja o contador síncrono com diferentes entradas de
controle da figura
1. Escrever a expressão lógica para a entrada de controle de cada
FF
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Exemplo (1)
 Seja o contador síncrono com diferentes entradas de
controle da figura
1. Escrever a expressão lógica para a entrada de controle de cada
FF
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Exemplo (1)
 Seja o contador síncrono com diferentes entradas de
controle da figura
1. Escrever a expressão lógica para a entrada de controle de cada
FF
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Exemplo (2)
2. Estabelecer um estado ATUAL para o contador e aplicar
essa combinação de bits às expressões lógicas de controle



Suponha que o estado atual do contador é CBA = 000
Temos JC KC = 0 0, JB KB = 0 0 e JA KA = 1 1
Com essa entradas temos que os FF B e C irão manter o estadoe
FF A irá comutar na próxima borda de descida do clock.
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Exemplo (3)
3. Saída das expressões lógicas de controle permitirão prever
os comandos para cada FF e o PRÓXIMO estado resultante
para o contador depois da aplicação do clock

Para o exemplo, o PRÓXIMO estado previsto é 001
4. Repetir o processo até que a contagem seja determinada
 Montando a tabela de estado ATUAL/PRÓXIMO
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Exemplo (4)
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Exemplo (4)
• Contador de módulo 5
• Três combinações não são utilizadas
• Caso o contador possa ser pré configurado com as combinações não
usadas, pode-se determinar qual o PRÓXIMO estado da contagem
utilizada
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Exemplo (5)
 Esse é um contador de autocorreção
 Estados não usados retornam para estados da contagem normal
 Quando um contador não consegue voltar a contagem normal a
partir de um estado não utilizado é dito como não autocorretor
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Circuitos Contadores em PLDs
 PLDs são construídos com FFs do tipo D
 Logo os contadores em PLDs são construído scom FFs do tipo D
 O controle de circuito será tipicamente mais complexo do que um
contador J-K equivalente
 Número de entradas síncronos para controlar é reduzido pela
metade (FF J-K duas entradas e FF D possui uma entrada)
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Tabela de estado ATUAL/PRÓXIMO estado
D C  C B  C A  C BA
DB  BA  B A
DA  A
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PROJETO DE CONTADORES
SÍNCRONOS
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Projeto de Contadores Síncronos
 Existem situações em que um contador deve seguir uma
sequência que não é a binária normal
 Exemplo: 000, 010, 101, 110, 000...
 Será apresentado um método de projeto para contadores
síncronos utilizando flip-flops J-K
 Esse vários procedimentos de projeto que pertencem a área de
projeto de circuitos sequências (curso avançado)
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Procedimento Básico
 Condições de contorno
 Todos os flip-flops devem ser disparados ao mesmo tempo
 As entradas do FF J-K devem estar no nível correto
 Processo trata do projeto de circuitos lógicos que
decodifica vários estados do contador para fornecer os
níves lógicos das entradas J-K
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Tabela de Transição J-K
 O comportamento do FF J-K deve ser avaliado se
observando as transições
 Qn → estado atual
 Qn + 1 → próximo estado
 As colunas J e K relacionam os níveis lógicos necessários
nas entradas J e K para gerar cada uma das transições.
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Procedimento de Projeto
1. Determinar o número desejado de bits (FFs) para a
sequência de contagem desejada
2. Desenhar o diagrama de transição de estado mostrando
todos os estados possíveis
 Incluindo aqueles que não fazem parte da sequência de contagem
desejada.
3. Usar o diagrama de transição de estados para criar uma
tabela que liste todos os estados ATUAIS e os PRÓXIMOS.
4. Adicionar uma coluna para cada entrada J e K e indicar os
níveis necessários para produzir a transição para o PRÓXIMO
estado.
5. Projetar os circuitos lógicos para gerar os níveis exigidos em
cada entrada.
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Procedimento de Projeto
Exemplo (1)
 Seja a seguinte contagem desejada:
 Passo 1: Determine o número FFs para realizar a
contagem desejada e os estados não utilizados:
 3 flip-flops
 Estados não utilizados: 101, 110, 111.
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Procedimento de Projeto
Exemplo (2)
 Passo 2: Desenhar o diagrama de transição de
estados mostrando todos os estados possíveis
 Inclusive os que não são parte da contagem
desejada
É opcional ao projetista
tratar os casos de
contagem indesejada
(simplifica o projeto).
Porém o não tratamento
pode apresentar
problema durante a sua
aplicação.
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Procedimento de Projeto
Exemplo (3)
 Passo 3: Utilize a tabela de transição de estados
para listar os estados ATUAIS e os PRÓXIMOS
estados
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Procedimento de Projeto
Exemplo (4)
 Passo 4: Acrescente uma coluna a essa tabela para cada
entrada J e K. Para cada estado ATUAL, indique os níveis
exigidos em cada entrada J e K para produzir a transição
para o PRÓXIMO estado
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Procedimento de Projeto
Exemplo (5)
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Procedimento de Projeto
Exemplo (6)
 Passo 5: Projetar os circuitos lógicos para gerar os níveis
requeridos em cada entrada J e K.
 Seis entradas ( JC, KC, JB, KB, JA e KA)
 Saídas provenientes do FF ( A, not A, B, not B, C e not C)
 Passo 5.1: Observar o estado atual dos FF A, B e C e o níveis
desejados para JÁ
 Passo 5.2: Determinar
as expressões lógicas para
entrada JA em termos de
A, B e C.
 Mapas de Karnaugh
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Procedimento de Projeto
Exemplo (7)
 Repetir o passo 6 para todas as entradas
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Procedimento de Projeto
Exemplo (8)
 Passo 6: Implemente as expressões finais.
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EXERCÍCIOS PROPOSTOS
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Exercícios Propostos
 Recomendo fortemente que:
 Estudem os exemplos de contadores do capítulo 7
 Façam do livro texto da seção 7.7 a 7.10
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