Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
SISTEMAS LÓGICOS Universidade Federal da Bahia Escola Politécnica CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA PROF. EDSON PINTO SANTANA edsonps@ufba.br Sistemas Lógicos 2 SUMÁRIO 7. CIRCUITOS SEQUENCIAIS 7.1. Características gerais 7.2. Análise 7.3. Síntese 7.4. Temporização 7.5. Datapath: registradores 7.6. Datapath: contadores 7.7. Aplicações de contadores: frequencímetro 7.8. Aplicações de contadores: relógio digital Sistemas Lógicos 3 7.1. Características Gerais ● As saídas externas são funções das entradas externas e das informações armazenadas nos elementos de memória Fig. 7.1..1. Circuito sequencial genérico Sistemas Lógicos 4 7.1. Características Gerais ● Circuitos cujas saídas dependem do estado atual das entradas e do resultado de um evento anterior. ● Executam processos seqüenciais. Ex.: operações em caixa eletrônico. ● Seqüência das operações são determinadas pelas conexões entre os blocos lógicos e elementos de memória. ● Elementos de estado: Sistemas Lógicos 5 7.2. Análise ● Exemplo A ● Passo 1 → Equações para saída e próximo estado Fig. 7.1. Circuito sequencial canônico para exemplo A Equações: f =x.A+y a=x.A+y Sistemas Lógicos 6 7.2. Análise ● Exemplo A ● Passo 2 → Descrever tabela de estados Tab. 7.1. Tabela de estados para exemplo A Estado Atual Entrada Atual Saída Atual Próximo Estado A x y f a 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 f =x.A+y a=x.A+y Equações: Sistemas Lógicos 7 7.2. Análise ● Exemplo A ● Passo 3 → Representar o diagrama de estados Fig. 7.1. Diagrama de estados para o exemplo A Sistemas Lógicos 8 7.2. Análise ● Exemplo B ● Passo 1 Fig. 7.1. Circuito sequencial canônico para o exemplo B Equações: a=S+X b=S+X+Y x=X=a y=Y=b Sistemas Lógicos 9 7.2. Análise ● Exemplo B ● Passo 2 Tab. 7.2. Tabela de estados para exemplo B Equações: Entrada Atual Estados Atuais Saídas Atuais Próximos Estados A X Y a b x y 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 a=S+X b=S+X+Y x=X=a y=Y=b Sistemas Lógicos 10 7.2. Análise ● Exemplo B ● Passo 3 Fig. 7.1. Diagrama de estados para o exemplo B Sistemas Lógicos 11 7.3. Síntese ● Passo 1 → Especificação do diagrama de estados Fig. 7.1. Diagrama de estados especificado Sistemas Lógicos 12 7.3. Síntese ● Passo 2 →Descrição da tabela de estados Tab. 7.1. Tabela de excitação para o diagrama de estados especificado Valores Atuais Próximo Estado Entrada do Flip-Flop A x f a D 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 Sistemas Lógicos 13 7.3. Síntese ● Passo 3 →Determinar equações para a saída e para as entrada dos elementos de memória como função das entradas e do estado atual 1 0 1 1 1 0 1 1 A x A x f =A +̄x DA=A+x Sistemas Lógicos 14 7.3. Síntese ● Passo 4 → Estabelecer diagrama esquemático para circuito sequencial Fig. 7.1. Circuito sequencial canônico para o diagrama de estados especificado Sistemas Lógicos 15 7.3. Síntese ● Contador síncrono não-canônico ● Passo 1 Fig. 7.1. Diagrama de estados especificado Sistemas Lógicos 16 7.3. Síntese ● Passo 2 →Descrição da tabela de estados Tab. 7.1. Tabela de excitação para o diagrama de estados especificado Sistemas Lógicos 17 7.3. Síntese ● Passo 3 Tab. 7.1. (a) Seção da tabela de excitação e (b) Mapa de Karnaugh para determinação das entradas do flip-flop. Sistemas Lógicos 18 7.3. Síntese ● Passo 3 Fig. 7.1. Mapas de Karnaugh para (a) Entradas do flip-flop C e (b) Entradas do flip-flop B Sistemas Lógicos 19 7.3. Síntese ● Passo 4 Fig. 7.1. Circuito sequencial não-canônico para o diagrama de estados especificado Sistemas Lógicos 20 7.5. Datapath: Registradores ● Elementos que armazenam ou transferem dados e informações. ● Transferência de dados: – Síncrona – Assíncrona – Serial – Paralela Sistemas Lógicos 21 7.5. Datapath: Registradores ● Transferência síncrona – Flip-flop D é mais usual por requerer um número menor de conexões Sistemas Lógicos 22 7.5. Datapath: Registradores ● Transferência assíncrona (interferência) Sistemas Lógicos 23 7.5. Datapath: Registradores ● Transferência serial (registrador de deslocamento) – tH < tPLH, tPHL Sistemas Lógicos 24 7.5. Datapath: Registradores ● Transferência paralela – Maior velocidade – Requer um número maior de conexões Sistemas Lógicos 25 7.5.1. Registradores: Circuitos Integrados ● Classificação: – Entrada paralela / saída paralela – Entrada serial / saída serial – Entrada paralela / saída paralela – Entrada serial / saída paralela Sistemas Lógicos 26 7.5.1.1. Entrada Paralela / Saída Paralela ● Exemplo: Sistemas Lógicos 27 7.5.1.1. Entrada Paralela / Saída Paralela ● Conexão como registrador de deslocamento Sistemas Lógicos 28 7.5.1.2. Entrada Serial / Saída Serial ● Exemplo: Sistemas Lógicos 29 7.5.1.2. Entrada Serial / Saída Serial ● Criação de atraso em sinal digital Sistemas Lógicos 30 7.5.1.3. Entrada Paralela / Saída Serial ● Exemplo: Sistemas Lógicos 31 7.5.1.4. Entrada Serial / Saída Paralela ● Exemplo: Sistemas Lógicos 32 7.5.2. Registradores: Simbologia IEEE Sistemas Lógicos 33 7.6. Datapath: Contadores ● Princípio de funcionamento (contadores assíncronos): Sistemas Lógicos 34 7.6. Datapath: Contadores ● Tabela de estados: Sistemas Lógicos 35 7.6. Datapath: Contadores ● Diagrama de estados: Sistemas Lógicos 36 7.6. Datapath: Contadores ● Características Gerais: – Divisão de freqüência. Freqüência do MSB de saída igual à 1 / N da freqüência de clock e simétrica. – Módulo do contador : N = 2q – Valor máximo da contagem: 2q -1 Onde: N - Número de possíveis estados; q - Número de Flip-Flop's. Sistemas Lógicos 37 7.6.1. Contadores de Módulo Qualquer ● Alguns estados são pulados ● Presença de estados transitórios (glitches) ● Sinal do MSB de saída perde simetria, mantendo, no entanto, o fator de divisão em freqüência (módulo) Fig. 7.3.1.1. Contador de módulo 6 Sistemas Lógicos 38 7.6.1. Contadores de Módulo Qualquer ● Imprevisibilidade dos estados à saída quando o contador é iniciado Fig. 7.3.1.2. Contador de módulo 6 – Diagrama de estados Sistemas Lógicos 39 7.6.1. Contadores de Módulo Qualquer ● Exemplos: Fig. 7.3.1.3. (a) Contador de módulo 14 (b) Contador de módulo 10 Sistemas Lógicos 40 7.6.2. Contadores Assíncronos ● Também denominados de contadores ondulantes ● Introduz atrasos acumulativos de propagação T clock ≥ q x t pd f max = 1 / (q x t pd ) ● Mais adequado em aplicações que requerem um baixo módulo de contagem ● Presença de glitches à saída Sistemas Lógicos 41 7.6.2. Contadores Assíncronos ● Decodificação Sistemas Lógicos 42 7.6.2. Contadores Assíncronos ● Strobing Sistemas Lógicos 43 7.6.2. Contadores Assíncronos ● Contador decrescente Sistemas Lógicos 44 7.6.2.1. Contadores Assíncronos: CI ● O circuito integrado 74LS293 Sistemas Lógicos 45 7.6.2.1. Contadores Assíncronos: CI ● Circuito integrado 74LS93: expansão do módulo de contagem Sistemas Lógicos 46 7.6.2.1. Contadores Assíncronos: CI ● Circuito integrado 74LS293: módulo qualquer Sistemas Lógicos 47 7.6.3. Contadores Síncronos ● Contador em anel: – Módulo de contagem (N) igual ao número de flip-flops. – Frequência em qualquer uma das saídasé igual a f clock / N – Não necessita de decodificadores – Circuito adicional de inicialização Sistemas Lógicos 48 7.6.3. Contadores Síncronos ● Contador Johnson – 50% duty cycle – Número de flip flops é igual a N/2 – Frequência em qualquer uma das saídas é igual a f clock / N – Independente do módulo de contagem, o número máximo de entradas da porta decodificadores é 2 Sistemas Lógicos 49 7.6.4. Simbologia IEEE ● Circuito integrado 74LS293 Sistemas Lógicos 50 7.7. Aplicação de contadores: Frequencímetro ● Circuito capaz de medir a freqüência de um sinal desconhecido Sistemas Lógicos 51 7.7. Aplicação de contadores: Frequencímetro ● Geração precisa do pulso de amostragem Sistemas Lógicos 52 7.7. Aplicação de contadores: Frequencímetro ● Separação dos intervalos de contagem e apresentação do valor da freqüência medida Sistemas Lógicos 53 7.8. Aplicação de contadores: Relógio Digital Sistemas Lógicos 54 7.8. Aplicação de contadores: Relógio Digital ● Seção HORAS Slide 1 Slide 2 Slide 3 Slide 4 Slide 5 Slide 6 Slide 7 Slide 8 Slide 9 Slide 10 Slide 11 Slide 12 Slide 13 Slide 14 Slide 15 Slide 16 Slide 17 Slide 18 Slide 19 Slide 20 Slide 21 Slide 22 Slide 23 Slide 24 Slide 25 Slide 26 Slide 27 Slide 28 Slide 29 Slide 30 Slide 31 Slide 32 Slide 33 Slide 34 Slide 35 Slide 36 Slide 37 Slide 38 Slide 39 Slide 40 Slide 41 Slide 42 Slide 43 Slide 44 Slide 45 Slide 46 Slide 47 Slide 48 Slide 49 Slide 50 Slide 51 Slide 52 Slide 53 Slide 54
Compartilhar