7-circuitos_sequenciais

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