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Circuitos sequenciais Latches, Flip-Flops U N I V E R S I D A D E F E D E R A L D O P A R Á I N S T I T U T O D E C I Ê N C I A S E X A T A S E N A T U R A I S F A C U L D A D E D E C O M P U T A Ç Ã O L A B O R A T Ó R I O D E S I S T E M A S D E C O M P U T A Ç Ã O Introdução O circuito digital combinacional é importante para realizar funções em que as saídas são alteradas de forma imediata pelos valores de entradas. Assim, todos os estados de um circuito lógico combinacional pode ser descrito somente pelos valores de suas entradas. Nos sistemas computacionais é necessário que dados sejam propagados de forma controlada para que possam ser processados em etapas. Para que essa propagação ocorra de forma correta são necessários sinais de controle e sincronização. Os circuitos lógicos combinacionais não conseguem fornecer o ferramental necessário para que esse controle seja efetuado de forma correta. Circuitos sequenciais Circuitos lógicos sequenciais possuem sinais de controle que permitem a sincronização e execução em etapas de um processo. Estes elementos são os responsáveis por armazenar dados e propagar esses dados para as próximas etapas de execução. Circuitos sequenciais Um exemplo real do uso de circuitos lógicos sequenciais está presente no ciclo de instrução onde diversas operações devem ser executas em ordem para que a CPU possa executar o comando solicitado. Elementos de memória Os principais elementos de memória conhecidos são os latches e flip-flops. ◦ Os latches são circuitos sequenciais que são sensíveis ao um determinado nível de sinal digital (0 ou 1 lógico). ◦ São os precursores dos flip-flops que atualmente são os elementos principais dos circuitos lógicos sequenciais. Latch RS Latch RS Flip-Flop RS com clock Flip-Flop JK Flip-flop D Flip-Flop no Logisim Apresenta os Flip-Flops tipo: ◦ SR ◦ Mesmo que RS ◦ JK ◦ T ◦D Flip-Flop tipo D no Logisim CLK: entrada de clock D: entrada de dados ENABLE: habilita o flip-flop, quando em 1 PRESET: ajusta para 1 a saída Q, quando em 1 CLEAR: ajusta a saída Q para 0, quando em 1 Q: saída do flip-flop Q/: saída invertida do flip-flop Experiência sobre contadores Uma das aplicações de flip-flops está relacionada a contagem de eventos. Estes eventos são representados por pulsos. Abaixo temos um contador de 4 bits que é classificado como assíncrono, pois o sinal de CLOCK, que é o evento a ser contado, somente é inserido no primeiro flip-flop. Experiência sobre contadores Sintetize o circuito abaixo no Logisim e verifique o seu funcionamento clicando várias vezes na entrada referente ao sinal de CLOCK. Lembre-se que os sinais PRESET e CLEAR devem estar em nível lógico 0 e o ENABLE em nível lógico 1. Tarefa Utilizando como base o circuito contador de 4 bits sintetizado acima, crie um contador de 5/6 bits e conecte este contador ao bloco que faz a conversão de binário para display de 7 segmentos desenvolvido na experiência passada. Contador de 5/6 bits Conversor binário-2x 7-seg 5/6 bits unidade dezena Clock