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Objetivos deste capítulo Desenhar o circuito de um registrador de deslocamento com carga serial utilizando flip-flops D. Definir termos como deslocamento à direita, deslocamento à esquerda, carga paralela e carga série e descrever os procedimentos que permitem aos vários registradores de deslocamento desempenhar tais funções. Interpretar folhas de dados de diversos CIs registradores de deslocamento TTL e CMOS. Prever a operação de CIs registradores de deslocamento TTL e CMOS com base em uma série de entradas. Analisar a operação de um jogo de roleta digital contendo um oscilador controlado por tensão, um contador em anel, um circuito de energização e um amplificador de áudio. Encontrar falhas em um registrador de deslocamento defeituoso. Um registrador é um conjunto de células de memória arranjadas como um único dispositivo. Por exemplo, um registrador de 8 bits pode ser utilizado para armazenar informações que serão posteriormente utilizadas, ou o registrador pode ser projetado para manipular os dados, como no caso do registrador de deslocamento. Este último dispositivo pode modificar o conteúdo dos dados, deslocando-os para a direita ou para a esquerda. Registradores de deslocamento capítulo 9 Tokheim_09.indd 269Tokheim_09.indd 269 10/12/12 13:2310/12/12 13:23 270 S is te m a s S e q u e n c ia is O termo latch pode usado para descrever o regis- trador que armazena dados. Diversos latches trans- parentes foram empregados no volume 1, sendo normalmente constituídos por flip-flops (como o flip-flop D). Um registrador buffer consiste na aplicação específica de um dispositivo de arma- zenamento que mantém dados que serão poste- riormente transferidos. Por exemplo, um buffer é utilizado para armazenar dados temporariamente, os quais serão enviados em seguida para uma im- pressora. Um exemplo típico de registrador de deslocamen- to é encontrado em uma calculadora. À medida que cada dígito é inserido no teclado, os números se deslocam para a esquerda do display. Em ou- tras palavras, o seguinte procedimento deve ser adotado para inserir o número 268. Primeiramen- te, a tecla 2 é pressionada e liberada, enquanto o dígito 2 aparece na extrema direita do display. Em seguida, a tecla 6 é pressionada e liberada, sendo que o dígito 2 desloca-se uma casa para a esquer- da e o número 6 aparece à direita do display; o número 26 é então exibido. Finalmente, a tecla 8 é pressionada e liberada, o número completo 268 é exibido no display. Esse exemplo mostra duas características importantes do registrador de deslocamento: (1) trata-se de um dispositivo de memória temporária e, desta forma, os números são mantidos no display (mesmo que uma tecla seja liberada) e (2) os números são deslocados para esquerda sempre que um novo dígito é inse- rido no teclado. Estas CARACTERÍSTICAS DE MEMÓRIA E DESLOCAMENTO tornam os registradores de deslo- camento extremamente importantes na maioria dos sistemas eletrônicos digitais. Este capítulo dedica-se ao estudo de registradores de desloca- mento e à explicação de seu respectivo princípio de funcionamento. REGISTRADORES DE DESLOCAMENTO são implementa- dos a partir da conexão de flip-flops entre si. An- teriormente, mencionou-se que um flip-flop possui característica de memória, que por sua vez é uti- lizada nos registradores de deslocamento. Em dis- positivos digitais de larga escala (como microcon- troladores e microprocessadores), os registradores são integrados no mesmo encapsulamento. Registradores em geral são frequentemente em- pregados no armazenamento de dados. A Figura 9-1 mostra um exemplo típico de como esses dis- positivos são utilizados em um sistema digital, o qual nesse caso pode ser uma calculadora. Note que registradores são utilizados para manter os dados provenientes do codificador, que serão en- viados para a unidade de processamento. Um re- gistrador também é empregado para armazenar os dados entre a unidade de processamento e o deco- dificador. Registradores também são utilizados em outros pontos de um sistema digital. Outro método utilizado para descrever as carac- terísticas de um registrador de deslocamento consiste em analisar como os dados são carrega- dos e lidos a partir de uma unidade de armaze- namento. Quatro categorias de registradores de deslocamento são ilustradas na Figura 9-2, onde cada dispositivo de armazenamento corresponde a um registrador de 8 bits. Os registradores são classificados desta forma: 1. ENTRADA SERIAL E SAÍDA SERIAL [Figura 9-2(a)] 2. ENTRADA SERIAL E SAÍDA PARALELA [Figura 9-2(b)] Codificador Registrador Unidade de processamento Registrador Decodificador 9 6 3 8 5 2 0 7 4 1 Figura 9-1 Sistema digital utilizando registradores. Tokheim_09.indd 270Tokheim_09.indd 270 10/12/12 13:2310/12/12 13:23 c a p ít u lo 9 R e g is tr a d o re s d e d e sl o c a m e n to 271 3. ENTRADA PARALELA E SAÍDA SERIAL [Figura 9-2(c)] 4. ENTRADA PARALELA E SAÍDA PARALELA [Figura 9-2(d)] Os diagramas da Figura 9-2 representam o concei- to básico relacionado a cada tipo de registrador, e essas classificações são normalmente adotadas por fabricantes. Registradores de deslocamento com carga serial Um registrador de deslocamento básico é mostra- do na Figura 9-3, construído a partir de quatro flip- -flops. Esse dispositivo é denominado registrador 1 0 0 1 0 1 1 0 (a) 0 1 1 1 0 1 1 1 (b) (c) 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 Entrada paralela MSB LSB Entrada paralela MSB LSB Entrada serial 1 0 Saída paralela MSB LSB 1 1 0 0 1 0 1 0 Saída paralela 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 (d ) 1 1 1 0 0 1 1 1 Entrada serial Saída serial 0 1 01 Saída serial 01 Figura 9-2 Características de um registrador de deslocamento. (a) Entrada serial e saída serial. (b) Entrada serial e saída paralela. (c) Entrada paralela e saída serial. (d) Entrada paralela e saída paralela. Tokheim_09.indd 271Tokheim_09.indd 271 10/12/12 13:2310/12/12 13:23 272 S is te m a s S e q u e n c ia is de DESLOCAMENTO DE 4 BITS porque possui quatro va- lores posicionais para o armazenamento de dados: A, B, C, D. Com o auxílio da Tabela 9-1 e da Figura 9-3, esse registrador de deslocamento pode ser operado. Primeiramente, todas as saídas (A, B, C, D) são reinicializadas (entrada CLR em 0) para 0000, o que é mostrado na linha 1 da Tabela 9-1. As saí- das permanecem em 0000 enquanto aguardam a aplicação de um pulso de clock. Um pulso é aplicado na entrada CLK e a saída se torna 1000 (linha 3 da Tabela 9-1), pois o nível 1 proveniente da entrada D de FF A foi transferido para a saída Q durante o pulso de clock. Agora, níveis 1 são in- seridos na entrada de dados (pulsos de clock 2 e 3 na Tabela 9-1), os quais são deslocados para a direita no display. Então, níveis 0 são inseridos na A B C D D Q CLK FF A CLR D Q CLK FF B CLR D Q CLK FF C CLR D Q CLK FF D CLR Entrada de dados Clock Reinicializar ENTRADAS SAÍDAS Figura 9-3 Registrador de deslocamento com carga serial de 4 bits utilizando flip-flops D. Tabela 9-1 Operação de um registrador de deslocamento serial de 4 bits Prefixo Entradas Número do pulso de clock Saída FF A FF B FF C FF D Reinicializar Dados A B C D 1 0 0 0 0 0 0 0 2 1 1 0 0 0 0 0 3 1 1 1 1 0 0 0 4 1 1 2 1 1 0 0 5 1 1 3 1 1 1 0 6 1 0 4 0 1 1 1 7 1 0 5 0 0 1 1 8 1 0 6 0 0 0 1 9 1 0 7 0 0 0 0 10 1 0 8 0 0 0 0 11 1 1 9 1 0 0 0 12 1 0 10 0 1 0 0 13 1 0 11 0 0 1 0 14 1 0 12 0 0 0 1 15 1 0 13 0 0 0 0 Tokheim_09.indd 272Tokheim_09.indd 272 10/12/12 13:2310/12/12 13:23 c a p ít u lo 9 R e g is tr a d o re s d e d e sl o c a m e n to 273 entrada de dados (pulsos de clock 4 a 8 na Tabela 9-1), de modo que é possível constatar que esses níveis são deslocados para a direita (linhas 6 a 10 da Tabela 9-1). Durante o pulso de clock 9 (Tabela 9-1), um nível 1 é inserido na entrada de dados. No pulso 10, a entrada de dados possui nível0 novamente. Os pulsos 9 e 10 mostram um único dígito 1 no display sendo deslocado para a direita. A linha 15 mostra que o valor 1 é deslocado para a extrema direita do registrador de deslocamento e é perdido. Lembre-se que o flip-flop D também é denomina- do flip-flop com atraso, sendo capaz de transferir os dados da entrada D para a saída Q após o atraso correspondente a um pulso de clock. O circuito representado na Figura 9-3 é denomina- do registrador de deslocamento com carga serial. O termo “carga serial” refere-se ao fato de que um único bit de dados pode ser inserido por vez no re- gistrador. Por exemplo, para inserir 0111 no regis- trador, deve-se repetir a sequência representada nas linhas 3 a 6 da Tabela 9-1. Assim, são neces- sários quatro passos para carregar 0111 em série no dispositivo. Para inserir 0001, de acordo com a Tabela 9-1, é necessário seguir as linhas 11 a 14. Segundo as classificações da Figura 9-2, esse seria um registrador com entrada serial e saída paralela. Entretanto, se os dados forem retirados apenas de FF D, o dispositivo se torna um registrador com en- trada serial e saída serial. O dispositivo da Figura 9-3 pode se tornar um registrador de deslocamento de 5 bits adicionan- do-se um flip-flop D. Os registradores de deslo- camento normalmente possuem 4, 5 e 8 bits, po- dendo ser implementados a partir da utilização de outros tipos de flip-flops, como R-S e J-K. Teste seus conhecimentos (Figura 9-4) Acesse o site www.grupoa.com.br/tekne para fazer os testes sempre que passar por este ícone. Registradores de deslocamento com carga paralela O registrador de deslocamento com carga serial es- tudado na última seção possui duas desvantagens: apenas um único bit de informação pode ser inse- rido por vez e todos os dados são perdidos quando há o deslocamento à direita. A Figura 9-5(a) mostra um sistema que permite CARGA PARALELA de 4 bits simultaneamente. Esse sistema também pode incorporar uma CARACTERÍSTICA RECIRCULANTE, que pode levar os dados da saída novamente à entrada de modo que estes não sejam perdidos. O diagrama do REGISTRADOR DE DESLOCAMENTO RECIR- CULANTE COM CARGA PARALELA DE 4 BITS é mostrado na Figura 9-5(b). Note que há linhas de recircula- ção que conectam as saídas Q e Q do FF D às en- tradas J e K do FF A. Essas linhas de realimentação permitem aos dados que seriam normalmente perdidos em FF D recircularem no registrador de deslocamento. A entrada CLR reinicializa as saí- das para 0000 quando é ativada com um nível 0. As entradas de carga paralela de dados A, B, C e D são conectadas às entradas de pré-ajuste (PS) ativas-BAIXAS dos flip-flops para atribuir níveis 1 a qualquer posição de saída (A, B, C e D). Se as cha- ves conectadas nas entradas de carga paralela de dados forem temporariamente abertas assumindo níveis 0, a saída será pré-ajustada em um nível lógi- co 1. O pulso de clock aplicado às entradas CLK dos flip-flops J-K provocará o deslocamento dos dados para a direita. Os dados existentes em FF D recircu- larão novamente para FF A. A Tabela 9-2 auxilia a compreensão do funciona- mento do registrador de deslocamento com carga paralela. Quando o dispositivo é ligado, as saídas podem assumir qualquer combinação. A linha 2 mostra que o registrador é reinicializado por meio www Tokheim_09.indd 273Tokheim_09.indd 273 10/12/12 13:2310/12/12 13:23 274 S is te m a s S e q u e n c ia is da entrada CLR. A linha 3 mostra que o valor 0100 é carregado no registrador por meio de chaves de carga paralela de dados. A carga paralela assíncro- na ocorre quando uma entrada de carga paralela se torna BAIXA. Note na linha 3 que a entrada B é levada ao nível 0, de modo que a saída B corres- pondente é ajustada em 1. As linhas 4 a 8 da Tabela 9-2 mostram cinco pulsos de clock (t1�t5) deslocando dados para a direita. Analisando as saídas nas linhas 5 e 6, constata-se que o nível 1 proveniente de FF D (à direita) na li- nha 5 é recirculado novamente para FF A à esquer- da na linha 6. A linha 9 mostra o registrador sendo novamente reinicializado pela entrada CLR. Os novos dados (0110) são carregados nas entradas de dados na linha 10. As linhas 11 a 15 mostram que o registra- dor desloca os dados cinco vezes em virtude dos pulsos de clock. Note que são necessários quatro pulsos de clock para que os dados originais retor- nem ao registrador (compare as linhas 11 e 15 ou as linhas 4 e 8 na Tabela 9-2). O dispositivo da Figu- ra 9-5 pode ser classificado como registrador com entrada paralela e saída paralela. A característica recirculante do registrador de des- locamento da Figura 9-5(b) pode ser desativada ao A B C D J Q FF A CLK CLR J Q FF B CLK CLR J Q FF C CLK CLR J Q FF D CLK CLR Clock Reinicializar SAÍDAS PS PS PS PSQA QB QC QD D C B A Dados Carga paralela ENTRADAS (b) Clock Reinicializar A B C D SAÍDAS Q A Q B Q C Q D A B C D ENTRADAS (a) Dados Registrador de deslocamento recirculante com carga paralela de 4 bits Q Q Q QK K K K Figura 9-5 Registrador de deslocamento recirculante com carga paralela de 4 bits. (a) Diagrama de blocos. (b) Diagrama esquemático. Tokheim_09.indd 274Tokheim_09.indd 274 10/12/12 13:2310/12/12 13:23 c a p ít u lo 9 R e g is tr a d o re s d e d e sl o c a m e n to 275 eliminar as duas conexões de recirculação. Como foi mencionado, esse registrador possui entrada paralela e saída paralela. Entretanto, se apenas a saída de FF D é considerada, o dispositivo então se torna um registrador com entrada paralela e saída serial. Teste seus conhecimentos (Figura 9-6) Registrador de deslocamento universal Ao analisar folhas de dados de fabricantes, verifica- -se que há muitos registradores de deslocamen- to na forma de CIs. Nesta seção, o CI REGISTRADOR DE DESLOCAMENTO BIDIRECIONAL UNIVERSAL DE 4 BITS 74194 será estudado. O CI 74194 é um registrador de deslocamento ver- sátil que possui praticamente todas as caracterís- ticas apresentadas até o momento em um único encapsulamento. Um CI registrador 74194 pode deslocar dados para a direita ou esquerda, com car- ga de dados serial ou paralela. Diversos CIs 74194 de 4 bits podem ser conectados em cascata para gerar um registrador de deslocamento com 8 ou mais bits, de modo que a característica recirculante pode ser agregada ao dispositivo. Leia a descrição do registrador de deslocamento 74194 na Figura 9-7(a) para descobrir quais são ca- racterísticas de um dispositivo desse tipo. O diagrama lógico do registrador 74194 é mostra- do na Figura 9-7(b). Como se trata de um registra- dor de 4 bits, há quatro flip-flops. Alguns circuitos de disparo adicionais podem ser necessários para que o registrador de deslocamento universal de- sempenhe outras funções. O diagrama de pinos da Figura 9-7(c) apresenta a descrição das entra- www Tabela 9-2 Operação de um registrador de deslocamento recirculante com carga paralela de 4 bits Modo de operação Número da linha Entradas Saída Reinicializar Carga paralela Pulso de clock FF A FF B FF C FF D A B C D A B C D Energização 1 1 1 1 1 1 Saídas aleatórias Reinicialização (assíncrona) 2 0 1 1 1 1 0 0 0 0 Carga paralela (assíncrona) 3 1 1 0 1 1 0 1 0 0 Deslocamento à direita 4 1 1 1 1 1 t1 0 0 1 0 Deslocamento à direita 5 1 1 1 1 1 t2 0 0 0 1 Deslocamento à direita 6 1 1 1 1 1 t3 1 0 0 0 Deslocamento à direita 7 1 1 1 1 1 t4 0 1 0 0 Deslocamento à direita 8 1 1 1 1 1 t5 0 0 1 0 Reinicialização (assíncrona) 9 0 1 1 1 1 0 0 0 0 Carga paralela (assíncrona) 10 1 1 0 0 1 0 1 1 0 Deslocamento à direita 11 1 1 1 1 1 t6 0 0 1 1 Deslocamento à direita 12 1 1 1 1 1 t7 1 0 0 1 Deslocamento à direita 13 1 1 1 1 1 t8 1 1 0 0 Deslocamento à direita 14 1 1 1 1 1 t9 0 1 1 0 Deslocamento à direita 15 1 1 1 1 1 t10 0 0 1 1 Tokheim_09.indd 275Tokheim_09.indd 275 10/12/12 13:2310/12/12 13:23 276 S is te m a s S e q u e n c ia is Q A Clock Reinicializar(11) (1) Controle de modo L H H H H H H H X X H L L H H L X X H H H L L L X L X X X X X X H L X X X X H L X X X X X a X X X X X X X b X X X X X X X c X X X X X X X d X X X X X A B C D L H L Q A0 Q A0 Q B0 Q B0 Q C0 Q C0 Q D0 QA QB QC QD Q D0 Q Bn Q An Q An Q Cn Q Cn Q Cn Q Cn Q Dn Q Dn Q Bn Q Bn Q Bn a b c d H L L L L (d) Tabela verdade Reinicializar VCC Q A Q C Q D Clock S1 S0 Reinicializar H L H L (e) Reinicialização típica, sequência de deslocamento e carga. H � nível ALTO (regime permanente) L � nível BAIXO (regime permanente) X � condição irrelevante (qualquer entrada, incluindo transições) � transição de nível BAIXO para ALTO a,b,c,d, � nível da entrada de regime permanente em A, B, C ou D, respectivamente níveis de Q AO, Q BO, Q CO, Q DO, respectivamente, anteriores ao estabelecimento das condições de regime permanente indicadas níveis de Q AO , Q BO , Q CO , Q DO , respectivamente, anteriores à última transição do pulso de clock. (9) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (10) S0 S1 Entrada serial de deslocamento à direita Entrada serial de deslocamento à esquerda Entradas paralelas Saídas paralelas A B C D CLR CLK R S Q A CLR CLK CLK R S Q B CLR R S Q C CLK CLR R S Q D Q B Q C QD(15) (14) (13) (12) (b) Diagrama lógico (a) Descrição ENTRADAS SAÍDAS MODO SERIAIS PARALELAS S1 S0 CLOCK ESQUERDA DIREITA 1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 13 12 11 10 9 Q BA B C D Entrada serial (deslocamento à direita) Entrada serial (deslocamento à esquerda) Entradas paralelas GND (c) Diagrama de pino REINICIALIZAR Clock Entradas de controle de modo S 0 S 1 Entradas seriais de dados R L A B C D Entradas paralelas de dados Saidas Deslocamento à direita Deslocamento à esquerda Inibição Reinicializar Q A Q B Q C Q D Reinicializar carga O registrador de deslocamento bidirecional é projetado para incorporar virtualmente todas as características desejáveis em um dispositivo registrador. O circuito utiliza 45 portas equivalentes e possui entradas paralelas, saídas paralelas, entradas seriais com deslocamento à direita, entradas para controle do modo de operação e um terminal de reinicialização. O registrador possui diversos modos de operação: Carga paralela; Deslocamento à direita (De Q A para Q D ); Deslocamento à esquerda (De Q D para Q A ); Inibir clock (sem ação). O carregamento paralelo síncrono ocorre ao se aplicar 4 bits de dados e manter ambas as entradas de controle de modo S0 e S1 em nível ALTO. Os dados são carregados nos flip-flops associados e são transferidos à saída após a transição positiva da entrada de clock. Durante o carregamento paralelo, o fluxo serial de dados é interrompido. O deslocamento à direita ocorre de forma síncrona com a borda positiva do pulso de clock quando S0 é ALTA e S1 é BAIXA. Neste modo, os dados seriais são inseridos na entrada de dados com deslocamento à direita. Quando S0 é BAIXA e S1 é ALTA, os dados são deslocados sincronamente à esquerda e novos dados são inseridos na entrada serial de deslocamento à esquerda. O pulso de clock do flip-flop é desativado quando ambas as entradas de controle de modo são BAIXAS. O modo de operação do CI S54194/N74194 só deve ser modificado quando a entrada de clock é ALTA. Figura 9-7 Registrador de deslocamento TTL universal de quatro bits (74194). (a) Descrição. (b) Diagrama lógico. (c) Configuração dos pinos. (d) Tabela de funções (tabela verdade). (e) Formas de onda. Tokheim_09.indd 276Tokheim_09.indd 276 10/12/12 13:2310/12/12 13:23 c a p ít u lo 9 R e g is tr a d o re s d e d e sl o c a m e n to 277 das e saídas. O uso deste diagrama é fundamental para a utilização do CI 74194. A tabela verdade e os diagramas de forma de onda mostrados na Figura 9-7(d) e (e), respectivamente, são muito úteis na análise do funcionamento do CI registrador 74194, onde os modos de operação de reinicialização, carga, deslocamento à direita, deslocamento à esquerda e inibição são repre- sentados. Quando o registrador de deslocamento universal 74194 for utilizado, deve-se analisar cui- dadosamente a tabela verdade e os diagramas de forma de onda respectivos. Teste seus conhecimentos Utilização do CI registrador de deslocamento 74194 Nesta seção, o registrador de deslocamento univer- sal 74194 será utilizado de diversas formas. A Figura 9-8(a) e (b) mostra o CI 74194 utilizado como um re- gistrador com carga serial. Um registrador de deslo- camento com DESLOCAMENTO À DIREITA E CARGA SERIAL é representado na Figura 9-8(a), o qual opera da mes- ma maneira que o dispositivo da Figura 9-3. A Ta- bela 9-1 também pode ser empregada para analisar o funcionamento desse registrador. Note que as EN- TRADAS DE CONTROLE DE MODO DE OPERAÇÃO (S0, S1) de- vem possuir os níveis lógicos mostrados no diagra- ma para que o registrador opere com deslocamento à direita. O deslocamento à direita é definido pelo fabricante como o deslocamento de QA para QD. O registrador da Figura 9-8(a) desloca os dados para a direita, os quais são perdidos após deixarem QD. Na Figura 9-9, o CI 74194 é utilizado como um re- gistrador de deslocamento à direita/à esquerda com carga paralela. Com um único pulso de clock, os dados das entradas de carga paralela A, B, C e D são exibidos no display. A carga ocorre apenas quando ambas as entradas de controle de modo de operação (S0, S1) possuem nível 1. Há três mo- dos de operação possíveis: deslocamento à direita, deslocamento à esquerda ou inibição. As entradas seriais de deslocamento à direita e à esquerda de- vem possuir níveis 0 para que estes sejam inseridos no registrador nos respectivos modos de funciona- mento. Quando a entrada de controle do modo de funcionamento encontra-se na posição de inibição www Orientando a construção de fibra óptica Guias de luz utilizadas em telecomunicações (cabos de fibra óptica) devem ser unidas cuidadosamente de modo que a menor quantidade de luz possível escape na junção. Na figura a seguir, tem-se uma guia de luz pronta para ser unida a outra fibra. A fibra é mantida fixa pelas ranhuras existentes em um par de pastilhas de silício. Dessa forma, a junção das fibras ocorre com alinhamento quase perfeito. Sobre a eletrônica Tokheim_09.indd 277Tokheim_09.indd 277 10/12/12 13:2310/12/12 13:23 278 S is te m a s S e q u e n c ia is (S0�0, S1�0), os dados não são deslocados para a esquerda ou direita, permanecendo estáticos no registrador. Quando o CI 74194 é utilizado, deve-se atentar às entradas de controle do modo de fun- cionamento, que por sua vez controlam a operação do registrador. A entrada CLR reinicializa o registra- dor para 0000 quando é ativada por um nível 0. A entrada assíncrona CLR sobrescreve os estados de todas as demais entradas. Dois CIs registradores de deslocamento 74194 são conectados entre si na Figura 9-10 formando um REGISTRADOR DE DESLOCAMENTO COM CARGA PARALELA DE 8 BITS. A entrada CLR reinicializa as saídas para 0000 0000. As entradas de carga paralela A a H per- mitem a inserção de todos os 8 bits de dados em um único pulso de clock (controle de modo: S0�1, S1�1). No modo de deslocamento à direita (S0�1, S1�0), o registrador provoca o deslocamento para A B C D SAÍDAS ENTRADAS ENTRADAS Entrada serial de deslocamento à direita Clock Reinicializar Registrador de deslocamento à direita com carga serial (74194) Controle de modo Q A Q B Q C Q D S0 S1 (Posição do deslocamento à direita) 1 0 (a) SAÍDAS A B C D Entrada serial de deslocamento à esquerda Clock Reinicializar Registrador de deslocamento à esquerda com carga serial (74194) Controle de modo Q A Q B Q C Q D S0 S1 (Posição do deslocamento à esquerda) 0 1 (b) CLR CLR Figura 9-8 (a) CI 74194 utilizado como um registrador de deslocamento à direita com carga serial. (b) CI74194 utilizado como um registrador de deslocamento à esquerda com carga serial. Tokheim_09.indd 278Tokheim_09.indd 278 10/12/12 13:2310/12/12 13:23 c a p ít u lo 9 R e g is tr a d o re s d e d e sl o c a m e n to 279 SAÍDAS ENTRADAS A A B C D Registrador de deslocamento 1 (74194) Q A Q B Q C Q D B C D A B C D CLK Entrada serial de deslocamento à direita E E F G H Registrador de deslocamento 2 (74194) Q A Q B Q C Q D S0 S0 S1 S1 S0 S1 F G H A B C D CLK Entrada serial de deslocamento à direita Carga paralela Clock Limpar Controle de modo Linha de recirculação CLR CLR Figura 9-10 Dois CIs 74194 utilizados como um registrador de deslocamento com carga paralela de 8 bits. SAÍDAS ENTRADAS AA B C D Registrador de deslocamento com carga paralela CLK (74194) Controle de modo Q A Q B Q C Q D S 0 S 1 B C D Entradas de carga paralela Entrada serial de deslocamento à direita 0 Entrada serial de deslocamento à esquerda 0 Clock Reinicializar S 0 � 0, S 1 � 0 Deslocamento à direita Deslocamento à esquerda Inibição Carga paralela S 0 � 1, S 1 � 1 S 0 � 1, S 1 � 0 S 0 � 0, S 1 � 1 CLR Figura 9-9 CI 74194 utilizado como um registrador de deslocamento à direita/à esquerda com carga paralela. Tokheim_09.indd 279Tokheim_09.indd 279 10/12/12 13:2310/12/12 13:23 280 S is te m a s S e q u e n c ia is a direita a cada pulso de clock. Note que a linha re- circulante conecta a saída H (saída QD do registra- dor 2) à entrada serial de deslocamento à direita do registrador 1. Os dados que normalmente seriam perdidos na saída H recirculam novamente para a posição A do registrador. Quando ambas as entra- das S0 e S1 possuem nível 0, o deslocamento de dados será desativado no registrador. Como foi visto, o registrador de deslocamento universal bidirecional de 4 bits é muito útil. Os circuitos apresentados nesta seção mostram al- guns exemplos de sua utilização. Lembre-se que todos os registradores de deslocamento utilizam flip-flops que possuem característica de memória. Esses dispositivos também podem ser emprega- dos na conversão de dados seriais em paralelos e vice-versa, sendo também adequados para pro- mover atrasos na informação (linhas de atraso). Registradores de deslocamento também são uti- lizados em alguns circuitos aritméticos. Sistemas microprocessados e microcontrolados também empregam registradores de deslocamento seme- lhantes àqueles que foram apresentados neste capítulo. Há modelos semelhantes ao CI 74194, como é o caso dos CIs 74S194, 74LS194A, 74F194 e 74HC194. Teste seus conhecimentos Registrador de deslocamento CMOS de 8 bits Esta seção apresenta a operação de um dos vários registradores de deslocamento CMOS existentes comercialmente. As informações sobre o REGISTRA- DOR DE DESLOCAMENTO COM ENTRADA SERIAL E SAÍDA PA- RALELA DE 8 BITS 74HC164 são mostradas na Figura 9-11. O CI CMOS 74HC164 é um registrador de 8 bits dis- parado pela borda. Há saídas paralelas disponíveis a partir de cada flip-flop D. O diagrama lógico deta- lhado da Figura 9-11(a) mostra a utilização de oito flip-flops D com as respectivas saídas paralelas de dados (Q0 a Q7). O CI 74HC164 da Figura 9-11 possui entrada serial, de modo que os dados são inseridos em série por meio de uma das duas entradas (Dsa e Dsb). Obser- ve na Figura 9-11(a) que as entradas de dados (Dsa e Dsb) são interligadas por meio de uma porta AND. As entradas de dados podem ser conectadas entre si como um único terminal, ou uma delas pode ser mantida com nível ALTO enquanto os dados são in- seridos na outra entrada. A entrada de reinicialização mestre (MR) do CI 74HC164 é mostrada na parte superior à esquerda da Figura 9-11(a) e é do tipo ativa-BAIXA. A tabela verdade da Figura 9-11(b) mostra que a entrada MR se sobrepõe aos estados das demais entradas e reinicializa todos os flip-flops para 0 quando é ativada. O CI 74HC164 desloca os dados uma posição para a direita a cada transição do pulso de clock do nível BAIXO para ALTO aplicado na entrada CP. O pulso de clock ainda insere os dados provenientes das entradas de dados (Dsa e Dsb) na saída Q0 de FF 1, de acordo com a Figura 9-11(a). O diagrama de pinos do CI 74HC164 é reproduzi- do na Figura 9-11(c). A tabela útil da Figura 9-11(d) descreve a função de cada pino desse CI CMOS. Teste seus conhecimentos (Figura 9-12) www www Tokheim_09.indd 280Tokheim_09.indd 280 10/12/12 13:2310/12/12 13:23 c a p ít u lo 9 R e g is tr a d o re s d e d e sl o c a m e n to 281 EN TR AD AS SA ÍD AS L D ES CR IÇ ÃO D O S PI N O S N Ú M ER O D O P IN O SÍ M BO LO N O M EN CL AT U RA E F U N ÇÃ O 1, 2 3, 4 , 5 , 6 , 10 , 1 1, 1 2, 1 3 7 8 9 14 D sa ,D sb Q 0 t o Q 7 G N D CP M R V c c En tr ad as d e da do s Sa íd as Te rr a (0 V ) En tr ad as d e cl oc k (d is pa ra da s p el a bo rd a, m ud an ça d o ní ve l B AI XO p ar a AL TO ) En tr ad as m es tr e de re se t (a tiv as -B AI XA S) Te ns ão d e al im en ta çã o po si tiv a (c ) (d ) Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 (a ) (b ) M od os d e op er aç ão Re in ic ia liz ar (l im pa r) D es lo ca m en to à d ire ita M R CP D sa D sb Q 0 Q 1– Q 7 q 0 –q 6 q 0 –q 6 q 0 –q 6 q 0 –q 6 L H H H H X X X L– L l l h h l h l h L L L H 1 2 3 4 5 6 7 14 13 12 11 10 9 8 D sa D sb Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 G N D V c c Q 7 Q 6 Q 5 Q 4 M R CP 16 4 D Q CP FF 8 R D D Q FF 7 CP R D D Q FF 6 CP R D D Q FF 5 CP R D D Q CP FF 4 R D D Q FF 3 CP R D D Q FF 2 CP R D D Q FF 1 CP R D H � n ív el d e te ns ão A LT O h � t em po d e aj us te d o ní ve l d e te ns ão A LT O a nt er io r à m ud an ça de e st ad o do p ul so d e cl oc k de B AI XO p ar a AL TO L � n ív el d e te ns ão B AI XO l � t em po d e aj us te d o ní ve l d e te ns ão B AI XO a nt er io r à m ud an ça de e st ad o do p ul so d e cl oc k de B AI XO p ar a AL TO q � le tr as m in ús cu la s i nd ic am o e st ad o da a nt er io r à m ud an ça d e es ta do d o pu ls o de c lo ck d e BA IX O p ar a AL TO � t ra ns iç ão d o pu ls o de c lo ck d e ní ve l B AI XO p ar a AL TO D sa D sb CP M R Ta be la v er da de – R eg is tr ad or d e D es lo ca m en to 7 4H C1 64 Fi gu ra 9 -1 1 Re gi st ra do r d e de sl oc am en to C M O S co m e nt ra da se ria l e sa íd a pa ra le la d e 8 bi ts (7 4H C1 64 ). (a ) D ia gr am a ló gi co d et al ha do . ( b) Ta be la v er da de . ( c) D ia gr a- m a de p in os . ( d) D es cr iç õe s d os p in os . Tokheim_09.indd 281Tokheim_09.indd 281 10/12/12 13:2310/12/12 13:23 282 S is te m a s S e q u e n c ia is Utilização de registradores de deslocamento – roleta digital O jogo da roleta costuma fascinar pessoas de todas as idades, e formas variadas desse jogo são utili- zadas em programas de televisão e cassinos. Esta seção apresenta uma versão eletrônica do jogo da roleta e é um dos projetos favoritos dos estudantes de eletrônica digital. O diagrama de BLOCOS DE UMA ROLETA DIGITAL é repre- sentado na Figura 9-13. Essa versão simples utiliza a marcação de apenas oito números. Um único LED (correspondendo a um número) deverá permane- cer aceso por vez. Um CONTADOR EM ANEL é um circui- to que permitirá acender um LED de cada vez de forma sequencial. Esse dispositivo consiste em um registrador de deslocamento associado a alguns circuitos adicionais. Ao energizar o circuito, o registrador de desloca- mento da Figura 9-13 deve ser inicialmente reini- cializado para zero. Note que a chaveliga-desliga não é representada no diagrama de blocos. Em seguida, quando a chave que “gira a roleta” é acio- nada, um único nível ALTO deve ser carregado na Dispositivos para os “cegos” O sistema pessoal de visualização NOMAD™ consiste em um visor de alta resolução que pode ser utilizado de forma fixa na cabeça. O dispositivo permite que uma pessoa em movimento visualize informações em uma tela independentemente das condições de iluminação do ambiente. O sistema NOMAD impõe imagens de alto con- traste no campo de visão do usuário. As informações podem consistir em diagramas, registros de manutenção ou manuais de forma geral. Assim, equipes de manutenção podem acessar informações mesmo trabalhando em andaimes ou posições críticas sem utilizar propriamente as mãos para a consulta de dados. Sobre a eletrônica Tokheim_09.indd 282Tokheim_09.indd 282 10/12/12 13:2310/12/12 13:23 c a p ít u lo 9 R e g is tr a d o re s d e d e sl o c a m e n to 283 posição 0 do display a LEDs 0. O OSCILADOR CONTRO- LADO POR TENSÃO emite uma sequência de pulsos de clock que progressivamente reduzem a frequên- cia até parar. Os pulsos de clock são aplicados no contador em anel (registrador de deslocamento) e no AMPLIFICADOR DE ÁUDIO da roleta. A sequência de iluminação deve ser 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 0, 1, e assim por diante, até que o oscilador interrompa o fornecimento dos pulsos. Quando isso ocorre, um único LED deve permanecer aceso na roleta em uma posição aleatória. O oscilador controlado por tensão também en- via pulsos de clock para o amplificador de áudio, sendo que cada pulso é amplificado de modo a soar como o movimento da roleta. A frequência progressivamente é reduzida até que a sequência seja interrompida, simulando a parada de um dis- positivo mecânico em uma determinada posição numérica. O bloco contador em anel do jogo de roleta di- gital é representado detalhadamente na Figura 9-14(a). Note que o contador em anel utiliza um CI registrador de deslocamento com entrada serial e saída paralela de 8 bits 74HC164, o qual foi anteriormente estudado. Quando o circuito é energizado, o bloco de inicialização reinicializa todas as saídas em zero (todos os LEDs estão apa- gados). Quando se pressiona o botão para “girar a roleta”, o primeiro pulso carrega um único nível ALTO no registrador de deslocamento, como mos- tra a Figura 9-14(a). Os pulsos de clock seguintes movem a única luz existente ao longo do display, de acordo com a Figura 9-14(b). Note que a cada transição de nível BAIXO para ALTO do pulso de clock um único nível ALTO no CI registrador de deslocamento de 8 bits 74HC164 desloca uma po- sição para a direita. Quando o nível ALTO chega à saída Q7 (após o oitavo pulso de clock na Figura 9-14(b)), a LINHA DE RECIRCULAÇÃO (REALIMENTAÇÃO) transfere o nível ALTO para as entradas de dados de modo a acender o LED à esquerda (saída Q0). No exemplo da Figura 9-14(b), a chave é aberta após o décimo segundo pulso, de modo que a luz para em Q3 e este é o “número vencedor” do jogo para esta rodada. O CI REGISTRADOR DE DESLOCAMENTO DE 8 BITS 74HC164 é utilizado como um contador em anel na Figura 9-14(a). Esse circuito possui duas carac- terísticas que o tornam um contador em anel. Pri- meiro, existe uma realimentação do último flip-flop (Q7) para o primeiro (Q0). Segundo, o dispositivo é carregado com um dado padrão de níveis 1 e 0 que recirculam à medida que pulsos de clock são aplicados na entrada CP do registrador de desloca- mento. Nesse caso, um único nível 1 é carregado no registrador de deslocamento e é recirculado. �5 V Oscilador controlado por tensão Entrada da roleta Amplificador de áudio Circuitos de energização Contador em anel Registrador de deslocamento de oito bits 1 2 3 4 5 6 7 0 Figura 9-13 Diagrama de blocos simplificado de uma roleta eletrônica digital. Tokheim_09.indd 283Tokheim_09.indd 283 10/12/12 13:2310/12/12 13:23 284 S is te m a s S e q u e n c ia is Em resumo, o circuito da Figura 9-14(a) consiste em um jogo de roleta eletrônica muito simples. Quando se pressiona o botão para girar a roleta, uma única luz circula pelos LEDs. Quando a chave é aberta, a roleta para. Para melhorar o jogo, o circuito da Figura 9-14 pode ser modificado incluindo-se um pulso clock de modo que a roleta continue a girar mesmo de- pois que o botão é liberado. É possível incluir sons para tornar a simulação mais realista. A Figura 9-15 mostra que ambas as características supracitadas foram adicionadas ao circuito. O versátil CI temporizador 555 é utilizado como um oscilador controlado por tensão na Figura 9-15. Ao Clock Botão para girar a roleta (a) (b) Após o primeiro pulso (inicialização) Após o segundo pulso Após o terceiro pulso Após o quarto pulso Após o quinto pulso Após o sexto pulso Após o sétimo pulso Após o oitavo pulso Após o nono pulso Após o décimo pulso Após o décimo primeiro pulso Após o décimo segundo pulso "Vencedor"PARADA Q 0 Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 7 Energização do circuito Carregar um único nível ALTO Inicialização da limpeza CP D sa D sb (74HC164) GND V CC �5 V MR Contador em anel LEDs indicadores de saída Linha de realimentação Figura 9-14 (a) Circuito contador de anel em uma roleta digital. (b) Saída do contador de anel para os primei- ros 12 pulsos de clock. Tokheim_09.indd 284Tokheim_09.indd 284 10/12/12 13:2310/12/12 13:23 c a p ít u lo 9 R e g is tr a d o re s d e d e sl o c a m e n to 285 � 5 V 1 k� � 5 V En tr ad a da ro le ta 10 0 � 2N 39 04 N PN C E B Q 2 Q 0 Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 7 In ic ia liz aç ão d o ci rc ui to Ca rr eg ar u m ún ic o ní ve l A LT O In ic ia liz aç ão da li m pe za Li nh a de re al im en ta çã oC P D sa D sb (7 4H C1 64 ) G N D V C C � 5 V M R Co nt ad or em a ne l LE D s i nd ic ad or es d e sa íd a � 5 V 47 k � 10 0 k� 4 8 O sc ila do r co nt ro la do po r t en sã o 7 6 2 (5 55 ) 3 � � 47 � F 10 � F 0, 01 � F 2N 39 04 N PN C Q 1 E B 5 1 Fi gu ra 9 -1 5 Ci rc ui to o sc ila do r c on tr ol ad o po r t en sã o ut ili za do e m u m a ro le ta d ig ita l. Tokheim_09.indd 285Tokheim_09.indd 285 10/12/12 13:2310/12/12 13:23 286 S is te m a s S e q u e n c ia is pressionar o botão para girar a roleta, o transistor Q1 é ligado. O CI 555 opera como um MV astável, de modo que a onda quadrada em sua saída aciona tanto a entrada CP do contador em anel quanto o amplificador de áudio. Os pulsos provenientes do oscilador ligam e desligam o transistor Q2 de forma alternada, acionando o alto-falante. Quando a chave que gira a roleta é aberta, o capa- citor de 47 μF mantém uma carga positiva durante certo tempo, a qual é aplicada à base (B) do transis- tor Q1. Assim, o transistor permanece ligado por vá- rios segundos antes de o capacitor se descarregar totalmente. À medida que isso ocorre, a tensão na base de Q1 torna-se menor e a resistência do tran- sistor (entre emissor e coletor) aumenta. Por sua vez, isso reduz a frequência do oscilador e reduz a velocidade de deslocamento da luz na roleta. O som proveniente do alto-falante também tem sua respectiva frequência reduzida. Dessa forma, simu- la-se a redução da velocidade da esfera girante em uma roleta real. Revisando o procedimento, tem-se que o CIRCUITO DE ENERGIZAÇÃO E INICIALIZAÇÃO da Figura 9-15 primei- ramente reinicializa o registrador de deslocamento e depois ajusta apenas a primeira saída com nível ALTO. Esses dois circuitos foram adicionados à role- ta digital na Figura 9-16. Um CIRCUITO DE REINICIALIZAÇÃO AUTOMÁTICA foi in- cluído na Figura 9-16, consistindo em uma combi- nação entre resistor e capacitor (R7 e C4). Quando o circuito é energizado, a tensão noterminal superior do capacitor de 0,01 μF assume inicialmente nível BAIXO, mas rapidamente atinge nível ALTO à me- dida que é carregado através de R7. A entrada de reinicialização mestre (MR) do registrador 74HC164 é mantida em um nível BAIXO por um tempo su- ficiente para que a saída do registrador de deslo- camento seja reinicializada para 00000000. Neste ponto, todos os LEDs permanecem desligados. O circuito que carrega um único nível 1 no con- tador em anel consiste em quatro portas NAND e dois resistores (R5 e R6). As portas NAND são conec- tadas como um flip-flop R-S. Os dois resistores (R5 e R6) levam a saída da porta NAND (CIa) a assumir nível ALTO quando o circuito é inicialmente ener- gizado. Esse nível ALTO é aplicado às entradas de dados (Dsa e Dsb) do CONTADOR EM ANEL. Na primeira transição de nível BAIXO para ALTO do pulso de clo- ck, o nível ALTO nas entradas de dados é transferi- do para a saída Q0 do CI 74HC164. Imediatamente, esse nível ALTO é realimentado na entrada de CId e reinicializa o latch, de modo que um nível BAIXO passa a ser aplicado nas entradas de dados (Dsa e Dsb). Um único nível ALTO foi carregado no conta- dor em anel. Os pulsos de clock repetidos deslocam o nível ALTO (luz) ao longo do display até que a saída Q7 do contador em anel se torne ALTA, sen- do que este nível é realimentado na entrada de CIc inicializando o latch. Assim, um nível 1 surge nas entradas de dados do contador em anel. Portanto, verifica-se que um único nível ALTO recircula nova- mente para Q0. Teste seus conhecimentos Encontrando problemas em um registrador de deslocamento Considere o registrador de deslocamento com carga serial defeituoso da Figura 9-17. Quatro flip- -flops D (dois CIs 7474) são conectados entre si for- mando um registrador de 4 bits. Após a busca de problemas óbvios relacionados às características mecânicas e térmicas, a seguinte sequência de testes é realizada para identificar a natureza do problema: www Tokheim_09.indd 286Tokheim_09.indd 286 10/12/12 13:2310/12/12 13:23 c a p ít u lo 9 R e g is tr a d o re s d e d e sl o c a m e n to 287 � 5 V 1 k� � 5 V En tr ad a da ro le ta 10 0 � 2N 39 04 N PN C E B Q 2 Q 0 Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 7 Li nh a de re al im en ta çã oCP D sa D sb (7 4H C1 64 ) G N D V C C � 5 V M R Co nt ad or em a ne l LE D s i nd ic ad or es d e sa íd a � 5 V � 5 V C 4 C 3 C 2 C 1R 1 R 3 R 7 R 6 R 5 R 4 R 2 CI c CI a CI b CI d � 5 V 47 k � 10 0 k� 10 0 k� 10 k � 10 k � 4 8 O sc ila do r co nt ro la do po r t en sã o 7 6 2 (5 55 ) 3 � �47 � F 10 � F 0, 01 � F 0, 01 � F 2N 39 04 N PN C Q 1 E B 5 1 Fi gu ra 9 -1 6 Re pr es en ta çã o de u m a ro le ta d ig ita l c om pl et a, o nd e ci rc ui to s d e in ic ia liz aç ão fo ra m in cl uí do s. Tokheim_09.indd 287Tokheim_09.indd 287 10/12/12 13:2310/12/12 13:23 288 S is te m a s S e q u e n c ia is 1. Ação: Reinicializar a entrada para 0 e depois novamente para 1. Resultado: Indicadores de saída�0000 (não acendem). Conclusão: Reinicialização funcionando corre- tamente. 2. Ação: Entrada de dados�1. Um único pulso é aplicado por um gerador de pulsos na entrada CLK dos flip-flops. Resultado: Indicadores de saída�1000. Conclusão: FF A carrega os níveis 1 adequada- mente. 3. Ação: Entrada de dados�1. Um único pulso é aplicado por um gerador de pulsos na entrada CLK dos flip-flops. Resultado: Indicadores de saída�1100. Conclusão: FF A e FF B carregam os níveis 1 adequadamente. 4. Ação: Entrada de dados�1. Um único pulso é aplicado por um gerador de pulsos na entrada CLK dos flip-flops. Resultado: Indicadores de saída�1110. Conclusão: FF A, FF B e FF C carregam os níveis 1 adequadamente. 5. Ação: Entrada de dados�1. Um único pulso é aplicado por um gerador de pulsos na entrada CLK dos flip-flops. Resultado: Indicadores de saída�1110. Conclusão: Suspeita-se da ocorrência de pro- blemas nas proximidades de FF D ou neste próprio componente, pois um nível ALTO não foi carregado adequadamente. 6. Ação: Ponteira lógica utilizada na entrada D de FF D para verificar se D�1. Resultado: D�1 em FF D. Conclusão: O nível ALTO é corretamente apli- cado na entrada D de FF D. 7. Ação: Um pulso é aplicado por um gerador de pulsos na entrada CLK (pino 11) do flip-flop D. Resultado: Os indicador de saída permanece em 1110. Conclusão: Não há transferência de dados da entrada D de FF D para a saída Q durante um pulso de clock. 8. Ação: Ponteira lógica utilizada na saída Q de FF D (pino 9). Resultado: Ambos os indicadores ALTO e BAI- XO da ponteira lógica não acendem. Conclusão: A saída Q de FF D (pino 9) flutua entre os níveis ALTO e BAIXO. Provavelmente, há um FF D defeituoso no segundo CI 7474. 9. Ação: Remove-se o segundo CI 7474 (FF C e FF D), substituindo-o por um componente com as mesmas características. A B CC D 11 113 �5 V INDICADORES DE SAÍDA ENTRADAS CLK CLR CLK CLK CLK Clock Reinicialização Dados FF A (7474) CLR FF B (7474) CLR FF D (7474) CLR FF C (7474) 2 3 1 5 12 9 2 5 12 9 4 410 14 10 14 13 7 13 71 D Q D Q D Q PSPS PS D Q PSV cc V cc G N D G N D Figura 9-17 Registrador de deslocamento à direita com carga serial defeituoso mencionado no exemplo. Tokheim_09.indd 288Tokheim_09.indd 288 10/12/12 13:2310/12/12 13:23 c a p ít u lo 9 R e g is tr a d o re s d e d e sl o c a m e n to 289 10. Ação: Testa-se o circuito novamente, iniciando no passo 1. Resultado: Todos os flip-flops carregam níveis 1 e 0. Conclusão: O registrador de deslocamento agora está funcionando corretamente. De acordo com a sequência de testes, a saída Q de FF D parece apresentar um nível BAIXO cons- tante, quando na verdade esse nível flutuava en- tre BAIXO e ALTO. Esse fato invalida a conclusão obtida no passo 1, pois a falha era ocasionada por um circuito aberto no interior do próprio CI 7474. Novamente, o conhecimento técnico sobre o fun- cionamento do circuito e a capacidade de obser- vação ajudaram a localizar o problema. A ponteira lógica e o gerador de pulsos digitais são ferramen- tas auxiliares que ajudam a obter conclusões sig- nificativas. Algumas vezes, dúvidas sobre o nível lógico apro- priado podem persistir. Em um CIRCUITO COM REDUN- DÂNCIA (onde a utilização de componentes é repe- tida continuamente), pode-se retornar para FF A e FF B e comparar as leituras dos níveis lógicos com aquelas obtidas para FF C e FF D. Sistemas digitais muitas vezes apresentam circuitos redundantes e essa técnica é útil na localização de falhas. Teste seus conhecimentoswww Tokheim_09.indd 289Tokheim_09.indd 289 10/12/12 13:2310/12/12 13:23 290 S is te m a s S e q u e n c ia is QUESTÕES DE REVISÃO DO CAPÍTULO Resumo 1. Registrador é o termo genérico utilizado para descrever um grupo de células de memória (como flip-flops) considerado como um único dispositivo. Outros termos utilizados para representar registradores são registrador de buffer, registradores de deslocamento e latches. 2. Flip-flops são conectados entre si para formar registradores de deslocamento. 3. Um registrador de deslocamento possui as características de memória e deslocamento de dados. 4. Um registrador de deslocamento com carga serial permite que apenas um único bit de dados seja inserido a cada pulso de clock. 5. Um registrador de deslocamento com carga paralela permite que apenas todos os bits de dados sejam inseridos de uma única vez (considerando um pulso de clock). 6. Um registrador recirculante realimenta os dados da saída na entrada. 7. Registradores de deslocamento podem ser projetados para deslocar dados para a direita ou para a esquerda. 8. Fabricantes disponibilizam muitos registra- dores de deslocamentouniversais versáteis comercialmente. 9. Registradores de deslocamento são am- plamente utilizados como dispositivos de memória temporária e deslocamento de dados, possuindo também outras aplicações em sistemas eletrônicos digitais. 10. Um contador em anel é um registrador de des- locamento que (1) possui linha de recirculação e (2) é carregado com um padrão de níveis 0 e 1, o qual se repete continuamente ao longo do pulso de clock. Questões de revisão do capítulo (Figura 9-19) Questões de pensamento crítico 9-1 O registrador de deslocamento da Figura 9-5(b) requer a aplicação de pulsos de clock para carregar dados através das entradas de dados paralelas? Se sim, quantos pulsos de clock são necessários? 9-2 O registrador de deslocamento da Figura 9-5(b) pode carregar quais níveis através das entradas de dados paralelas? 9-3 Cite diversas aplicações de registradores de deslocamento em sistemas digitais. 9-4 Determine o conteúdo do registrador da Figura 9-18 após a aplicação de cada um dos oito pulsos de clock (A�bit à esquerda, D�bit à direita). 9-5 Descreva de forma geral a natureza da saída do oscilador controlado por tensão na Figura 9-13. 9-6 Observe a Figura 9-5. Descreva o procedimen- to que deve ser adotado ao se carregar os dados 1101 no registrador de deslocamento com carga paralela de 4 bits. Dica: lembre-se de reinicializar o registrador antes de ativar as entradas paralelas assíncronas. 9-7 Observe a Figura 9-9. Quando o CI registrador de deslocamento 74194 é utilizado, a carga paralela de dados é uma operação de que tipo? 9-8 O que é um contador em anel? 9-9 Desenhe o diagrama de blocos de uma roleta digital de 16 bits utilizando blocos represen- tativos do oscilador controlado por tensão, amplificador de áudio, circuito de inicialização e energização e contador em anel. O circuito deve ser semelhante à roleta eletrônica de 8 bits da Figura 9-13. 9-10 A critério do seu instrutor, utilize o aplicativo de simulação de circuitos elétricos e eletrônicos www Tokheim_09.indd 290Tokheim_09.indd 290 10/12/12 13:2310/12/12 13:23 c a p ít u lo 9 R e g is tr a d o re s d e d e sl o c a m e n to 291 Electronics Workbench® (EWB) ou MultiSIM® para (1) desenhar o registrador de deslocamen- to com carga serial de 8 bits mostrado na Figura 9-20, (2) testar a operação do registrador de deslocamento e (3) salvar o circuito e mostrar o funcionamento para seu instrutor. 9-11 A critério do seu instrutor, utilize o aplica- tivo de simulação de circuitos elétricos e A B C D Q A Q B Q C Q D INDICADORES DE SAÍDA A B C D A B C D 1 1 0 0 Registrador de deslocamento (74194) SR (Deslocamento à direita) Entradas seriais (Deslocamento à esquerda) Reinicialização Clock CLR S 0 S 1 CLK SL Dados paralelos 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0110 00 0 10 1 1 0 0 1 1 1 S 0 S 1 Controle de modo t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 t 7 t 8 Figura 9-18 Registrador de deslocamento mencionado no enunciado da Questão de pensamento crítico 4. A B QA QB QC QD GND V CC QH QG QF QE CLR CLK 74HC164 Reinicialização � 0 Deslocamento � 1 Entrada de clock Entrada de dados �5 V � � 1 Hz, 5 V Gerador de funções A B C D E F G H Figura 9-20 Circuito simulador no aplicativo EWB (utilizando a versão 5 do Electronics Workbench®). Tokheim_09.indd 291Tokheim_09.indd 291 10/12/12 13:2310/12/12 13:23 292 S is te m a s S e q u e n c ia is eletrônicos Electronics Workbench® (EWB) ou MultiSIM® para (1) adicionar uma linha de recirculação ao registrador de deslocamen- to com carga serial de 8 bits projetado na Questão 9-10 (Dica: Utilize uma porta OR para conectar a linha de recirculação e a entrada de dados), (2) testar a operação do registrador de deslocamento com a linha de recirculação e (3) salvar o circuito e mostrar o funcionamento para seu instrutor. Respostas dos testeswww Tokheim_09.indd 292Tokheim_09.indd 292 10/12/12 13:2310/12/12 13:23