CL M10

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right shiftReset’
Reset’
Shift
CLK CLK CLK CLK
Shift Registers - Registradores de deslocamento :
pode circular dados entre os elementos
Aplicações com flip-flops
Serial Inputs: LSI, RSI
Parallel Inputs: D, C, B, A
Parallel Outputs: QD, QC, QB, QA
Clear Signal
Positive Edge Triggered Devices
S1,S0 determine the shift function
S1 = 1, S0 = 1: Load on rising clk edge
synchronous load
S1 = 1, S0 = 0: shift left on rising clk edge
LSI replaces element D
S1 = 0, S0 = 1: shift right on rising clk
edge ;RSI replaces element A
S1 = 0, S0 = 0: hold state
CI 74194
QA
QB
QC
QD
S1
S0
LSI
D
C
B
A
RSI
CLK
CLR
QA
QB
QC
QD
S1
S0
LSI
D
C
B
A
RSI
CLK
CLR
D7
D6
D5
D4
transmissor
D3
D2
D1
D0
QA
QB
QC
QD
S1
S0
LSI
D
C
B
A
RSI
CLK
CLR
QA
QB
QC
QD
S1
S0
LSI
D
C
B
A
RSI
CLK
CLR
receptor
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
Clock
194 194
194194
entradas
paralelas
transmissão
serial
saídas
paralelas
Aplicações com flip-flops : shift register
Conversão paralela - serial - paralela
Projeto de Circuitos Sequenciais
Par 
[0]
Ímpar
[1]
Reset
0
0
1 1
Estado atual
Par 
Par 
Ímpar
Ímpar
Entrada
0 
1 
0 
1
Próx. estado
Par 
Ímpar
Ímpar
Par
Saída
0 
0 
1 
1
Symbolic State Transition Table
Saída
0 
0 
1 
1
Próx. estado
0 
1 
1 
0
Entrada
0 
1 
0 
1
Estado atual
0 
0 
1 
1
Exemplo : detetor de paridade ímpar numa série de bits
D
R
Q
Q
CLK Saída
\Reset
T
R
Q
Q
Entrada
CLK
Saída
\Reset
Clk
Saída
1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 
1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 
Projeto de Circuitos Sequenciais
Algorítmo básico
1 - Entendimento do problema
2 - Análise das informações
3 - Diagrama de estados
3.1 - Minimização de estados
3.2 - Identificação de estados
3.3 - Escolha do elemento de memória
4 - Implementação da lógica combinacional
4.1 - Minimização da função
4.2 - Redução do circuito
State Register Clock
State 
Feedback
Combinational 
Logic for 
Outputs and 
Next State
X 
Inputs
i Z Outputs
k
Clock
state 
feedback
Combinational 
Logic for 
Next State 
(Flip-flop 
Inputs)
State 
Register
Comb. 
Logic for 
Outputs
Z 
Outputs
k
X 
Inputs
i
Máquina de Mealy
Máquina de Moore
Funcionamento geral
•entrega o chiclete para cada 15 centavos
•entrada de moedas de 10 (D) e 5 (C) centavos
•não há troco
Passo 1. Entendimento do problema …
desenhe um diagrama de blocos
Controle
da
Máquina
C
D
Reset
Clk
Abre
Sensor
de
moedas
Projeto de Circuitos Sequenciais
Mecanismo
de
abertura
Passo 2. Análise das informações …
verificar as possíveis sequências de entrada
e respectivas saídas
C + C + C
C + D
D + C
D + D
C + C + D
Possibilidades :
Reset
C
C
C
D
D
C D
[abrir]
[abrir] [abrir] [abrir]
S0
S1 S2
S3 S4 S5 S6
S8
[abrir]
S7
D
Entradas: C, D, reset
Saída: abrir
Reset
C
C
C, D
[abrir]
15c
0c
5c
10c
D
D
Estado
Atual
0c 
5c 
10c 
15c 
D 
0 
0 
1 
1 
0 
0 
1 
1 
0 
0 
1 
1 
X 
C 
0 
1 
0 
1 
0 
1 
0 
1 
0 
1 
0 
1 
X 
Entradas
Estado
0c 
5c 
10c 
X 
5c 
10c 
15c 
X 
10c 
15c 
15c 
X 
15c 
Saída
abrir
0 
0 
0 
X 
0 
0 
0 
X 
0 
0 
0 
X 
1 
Passo 3.1 - Minimização de estados … reutilização de estados
Próximo
Prox. estado
D 1 D 0 
0 0 
0 1 
1 0 
X X 
0 1 
1 0 
1 1 
X X 
1 0 
1 1 
1 1 
X X 
1 1 
1 1 
1 1 
X X 
Estado atual
Q 1 Q 0 
0 0 
0 1 
1 0 
1 1 
D 
0 
0 
1 
1 
0 
0 
1 
1 
0 
0 
1 
1 
0 
0 
1 
1 
C 
0 
1 
0 
1 
0 
1 
0 
1 
0 
1 
0 
1 
0 
1 
0 
1 
Entradas Saída
abrir
0 
0 
0 
X 
0 
0 
0 
X 
0 
0 
0 
X 
1 
1 
1 
X 
Passos 3.2 e 3.3 - Identificação de estados …
Escolha do flip-flop …
Q1 Q0 Q1
Q0
C
Q1 Q0
D C
Q1
Q0
D
C
Q1 Q0
D C
Q1
Q0
D
Passos 4.1 Minimização da função …
D1 D0 abrir
D1 = Q1 + D + Q0 C
D0 = C’Q0 + Q0’C + Q1 C + Q1 D
abrir = Q1 Q0
Projeto de Circuitos Sequenciais
Reset/0
C/0
C/0
C+D/1
15c
0c
5c
10c
D/0
D/1
(C’ D’ + Reset)/0
Reset/0
Reset/1
C’ D’/0
C’ D’/0
Máquina
de Mealy
Reset
C
C
C+D
[1]
15c
0c
5c
10c
D
[0]
[0]
[0]
D
C’ D’ + Reset
Reset
Reset
Máquina
de Moore
C’D’
C’D’
1
1
0
1
2
0
0
[0]
[0]
[1]
1/0
0
1
0/0
0/0
1/1
1
0
A máquina de Mealy tem, geralmente, menos estados que a 
de Moore, para a mesma sequência de saída.
Exercício : Identificação de padrões em sequências finitas
Seja um identificador de entrada X e saída Z.
Z=1 sempre que a sequência …010… for observada,
enquanto não aparecer a sequência …100… .
passo 1 : entendimento do problema
X: 00101010010…
Z: 00010101000…
X: 11011010010…
Z: 00000001000…
passo 2 : fazer o diagrama de estados para as 
sequências que devem ser reconhecidas, isto é, 
010 and 100. 
obs.: reutilizar estados sempre que possível.
Máquina de Moore
S0 
[0]
S1 
[0]
S2 
[0]
S3 
[1]
S4 
[0]
S5 
[0]
S6 
[0]
Reset
Redução de estados
Algorítmo de redução por classes
1 - fazer a tabela de estados inicial ;
2 - dividir os estados em classes, de acordo com as 
saídas apresentadas, isto é, estados que têm a mesma
saída estarão na mesma grupo (classe) ;
3 - estabelecer, baseado nos próximos estados, as próximas
classes de cada estado ;
4 - reagrupar em novas classes, de acordo com as próximas
classes apresentadas ;
5 - repetir os ítens 3 e 4 até que, em cada classe, todos os
estados tenham as mesmas próximas classes ; estes
estados são equivalentes.
Dois estados são equivalentes se, partindo-se destes, 
obtivermos as mesmas sequências de saída. Podemos,
assim, fazer uma prévia redução de estados por simples
inspeção visual.
Exemplo :
x=0 x=1
a b/0 c/0
b c/0 d/0
c d/0 e/1
d d/0 e/1
e d/0 a/1
x=0 x=1
a 1 2
b 2 2
c 2 2
d 2 2
e 2 1
1
2
x=0 x=1
a 1 2
b 2 2
c 2 2
d 2 2
e 2 1
I II III
Em III todos os estados pertencentes a uma classe têm as
mesmas próximas classes; c e d são equivalentes.
Identificação de estados
Algorítmo para a determinação de adjacências
R1 - dois ou mais estados que têm os mesmos próximos
estados devem ter identificações adjacentes ;
R2 - dois ou mais estados que são os próximos estados de 
um mesmo estado devem ter identificações adjacentes.
Do exemplo anterior :
x=0 x=1
a b/0 c/0 
b c/0 c/0
c c/0 e/1 
e c/0 a/1
anterior atual próximo
a
b
c
e
e
a
a , b, c, e
c
b, c
c
c, e
a, c
R1 R2
R1 : (ab), (ac), (ae), (bc), (be), (ce)
R2 : (bc), (ce), (ac)
0 1
0
1
a c
be
Problema 1 : 
Implementar um contador de 3 bits que tenha um controle
M e aja da seguinte forma :
M = 0 a contagem é ascendente na sequência binária;
M = 1 a contagem é ascendente em código de Gray
Problema 2 :
Deseja-se colocar um sinal de trânsito no cruzamento de duas
ruas. Sensores C detetam a presença de carros na rua secundária.
Se não há carros nesta rua, o sinal permane verde para a rua
principal. Se há carros naquela, o sinal passa de verde para amarelo
e para vermelho, permitindo então o sinal verde na rua secundária, 
por um intervalo TL. Após este intervalo, o sinal passa de verde para
amarelo e para vermelho, retornando o sinal da rua principala verde.
Mesmo que existam veículos na rua secundária, a principal deve ter
sinal verde pelo menos por TL.
Assumir a existência de um temporizador que gere os tempos TL,
para os sinais verdes, e TS dos sinais amarelos, ambos em resposta
a um set (ST) dos respectivos tempos.
Entendimento do problema
. entradas :
reset
C
TS
TL
. saídas
HG, HY, HR
FG, FY, FR
ST
coloca a máquina em seu estado inicial
sensor de veículos na rua secundária
fim do períododo sinal amarelo
fim do períododo sinal verde
ativam as luzes verde, amarela e vermelha, principal
ativam as luzes verde, amarela e vermelha, secundária
começa um período Tl ou TS.
• Estados : algumas configurações de luzes implicam em outras
estado
S0
S1
S2
S3
principal verde, secundária vermelho
principal amarelo, secundária vermelho
secundária verde, principal vermelho
secundária amarelo, principal vermelho Reset
TL + C
S0
TL•C/ST
TS
S1 S3
S2
TS/ST
TS/ST
TL + C/ST
TS
TL • C