Relatório de Laboratório Sistemas Digitais II

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UNIVERSIDADE ANHANGUERA UNIDERP
Engenharia Elétrica
Sistemas Digitais II – N71
 
Relatório de Laboratório
Danilo Ap. Barbosa Silva RA: 40955991413
 Luan Augusto Ap. Palombo RA: 5945243534
 Maria Carolina dos S. Gomes RA: 6021410823
 Hellen Narayana RA: 4016829420
CAMPO GRANDE-MS
Abril / 2017
Dispositivos Latches:
Os dispositivos latches são dispositivos de armazenamento temporário que tem dois estados estáveis. Estes dispositivos, são similares aos flip-flops porque são dispositivos biestáveis e que podem permanecer em um dos dois estados estáveis usando uma configuração de realimentação, na qual as saídas são ligadas as entradas opostas. Porem a principal diferença entre os latches e flip-flops é o método usado para a mudança de estado.
As saídas de suas portas, em condições normais, estão sempre em níveis lógicos inversos. Existem duas entradas: SET é a que seta Q para o estado 1; a entrada CLEAR (ou RESET) é a que reseta Q para o estado 0. Existem duas entradas no latch: SET é a que seta Q para o estado 1; a entrada RESET é a que reseta Q para o estado 0. As entradas estão normalmente em repouso no estado ALTO, e uma delas é pulsada em nível baixo sempre que se deseja alterar as saídas do latch. Inicialmente, se SET = RESET = 1, pode-se levar a duas configurações. Neste tipo de dispositivo, o usuário não tem controle sobre suas entradas. Quando as informações R e S acessam o latch, elas são imediatamente processadas sem nenhum tipo de controle.
Para que possamos obter algum controle, o circuito do latch pode ser modificado, introduzindo-se uma entrada com a função de habilitar (Enable) ou bloquear o latch, desta maneira consideramos o Latch como sendo síncrono.
 
Lactch assíncrono: 
 
Símbolo Lógico Latch SR assíncrono com Nand
Tabela de Operação Latch SR assíncrono com Nand
Latch síncrono:
 
Símbolo Lógico Latch SR Síncrono com Nand
Tabela de Operação Latch SR Síncrono com Nand
Latch síncrono
Flip-Flops:
Flip Flop tipo D:
O flip flop tipo D, pode ser identificado através da percepção de que ele possui apenas uma entrada chamada D, diferentemente dos Flip Flops RS e JK que possuem duas entradas. 
Este dispositivo, também possui um terminal de clock e saídas Q e Q “barrado”. Quando houver variação do clock, o valor guardado no flip-flop será o valor na entrada D (Data) naquele instante.
Diante do fato do Flip Flop tipo D possuir apenas uma entrada faz com que a sua tabela verdade possua somente duas linhas, já que com uma entrada são possíveis apenas dois valores para a entrada D, ou seja, 0 ou 1. Não podemos nos esquecer que esse Flip Flop, por possuir um terminal de clock, terá suas saídas alteradas somente mediante um pulso com borda de subida ou de descida, dependendo do Flip Flop utilizado.
Símbolo Lógico do Flip Flop D
Tabela de operação do Flip Flop D
Flip Flop tipo T:
O flip-flop tipo T, assim como o tipo D, também possui 2 entradas e 2 saídas. As saídas são nomeadas igualmente (Q e Q') e ele também possui uma entrada de clock, apenas trocando a entrada D (Data) por uma entrada tipo T (Toggle), que possui outra função. Consideramos então, que o flip-flop seja acionado pela borda de subida do clock e vamos desconsiderar as entradas assíncronas Preset e Clear, que funcionam exatamente igual às entradas assíncronas do FF tipo D.
Quando houver uma borda de subida, o flip flop tipo T irá ler o valor em sua entrada T. Caso o valor lido seja 0, a saída do flip-flop não irá se alterar. Caso a entrada T seja 1, o flip flop irá inverter suas saídas, ou seja, se Q era 1 irá passar para 0, e se Q era 0, irá passar para 1. Esse é o significado do nome desse flip-flop, pois toggle significa alternar, ou seja, ao ler o valor 1 em sua entrada durante a borda de subida do clock, o flip flop altera seus valores de saída. Sempre lembrando que a saída Q' (Q barrado) sempre terá o valor contrário da saída Q.
Símbolo lógico do flip flop tipo T
Tabela de operação do flip flop T
Flip Flop tipo JK:
O flip-flop JK, que, a princípio, pode ser entendido como um flip-flop SR melhorado. Podemos identificar através das imagens neste trabalho, um flip-flop JK com entrada de clock e é nesta imagem que iremos basear nosso estudo.
Podemos identificar as diferenças entre os flip flops, onde enquanto o Flip-Flop SR não aceitava as duas entradas sendo 1 simultaneamente, o Flip-Flop JK aceita. Quando isso acontece, o Flip-Flop JK inverte o estado das saídas. Assim, se a saída Q era 1 passa a ser 0 e, se a saída Q era 0, passa a ser 1. Neste caso percebemos novamente a importância de um sinal de Clock. Caso não houvesse clock, se colocássemos 1 em ambas as entradas do Flip-Flop JK, a saída ficaria alternando rapidamente, pois não haveria um sinal para sincronizar a operação deste flip-flop.
Flip flop SR melhorado
Estrutura lógica do flip flop tipo JK
Símbolo lógico do flip flop JK
Tabela de operação do flip flop JK
Registradores:
Como visto anteriormente, neste trabalho, o flip-flop isolado é um dispositivo com capacidade de armazenamento de 1 bit. Os sistemas digitais geralmente utilizam barramentos de dados com largura maior que 1 bit, como, por exemplo. 8 bits, ou 16 bits. Para armazenar as informações que circulam por este barramento um flip flop sozinho não dá conta. Por isso se utiliza um conjunto de flip-flops em uma associação conhecida como registrador. Um registrador de 8 bits, por exemplo, é uma associação de, no mínimo, 8 flip flops. Esta associação é capaz de armazenar 8 bits. Abaixo vamos identificar alguns modelos de registradores.
Registrador p-p de 4 bits:
Podemos verificar na imagem abaixo, o esquema de um registrador paralelo de 4 bits, implementado utilizando-se flip flops tipo D. Este registrador recebe uma informação de 4 bits de forma paralela, e permite o acesso dessa informação de forma paralela também.
Registrador s-s de 4 bits:
A próxima imagem, temos um registrador série de 4 bits, implementado utilizando-se também flip flop tipo D. Este registrador recebe a informação de forma série e transmite a informação de forma série. Esse registrador também é conhecido como registrador de deslocamento
Registrador s-p de 8 bits:
Na imagem abaixo está a imagem de um registrador série-paralelo. Podemos considerar que essa configuração é muito próxima da configuração do registrador série. A diferença é que ao invés de remover a informação de forma serial, na saída do último flip flop, tiramos a saída de forma paralela, ou seja, da saída de cada flip flop independente, e depois podemos dar um pulso no Clear (Reset) para zerar todos os flip flop do registrador. Podemos também somente empurrar uma nova informação sem zerar todos os FF. Após "empurrar" 4 novos bits para dentro do registrador, teremos somente a nova informação.
Registrador p-s de 8 bits:
Por último, neste trabalho, temos um registrador paralelo-série, um registrador onde a informação é carregada para dentro do registrador de forma paralela e então deslocada para fora de forma série. A configuração deste registrador está mostrada abaixo: