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Circuitos sequenciais

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EEP – ESCOLA DE ENGENHARIA DE PIRACICABA 
FUMEP – FUNDAÇÃO MUNICIPAL DE ENSINO DE 
PIRACICABA 
 
 
 
 
 
Circuitos Sequenciais 
 
 
 
 
 
 
 
GRUPO : 
Carlos Eduardo Vaz RA: 201200697 
Daniel Rodrigues Carlos RA:201200716 
 
 
 
 
 
 
Aplicações em Eletrônicas Industrial 
Piracicaba 
Junho 2015 
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Circuitos Seqüênciais 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
GRUPO : 
Carlos Eduardo Vaz RA: 201200697 
Daniel Rodrigues Carlos RA: 201200716 
 
 
 
Prof. Antônio Augusto T. P. de Moraes 
 
 
 
 
 
 
 
 
Relatório da Aula Circuitos Seqüênciais 
 apresentado para avaliação da 
Disciplina Aplicações em Eletrônicas Industrial 
com orientação do Prof. Antônio Augusto T. P. de Moraes. 
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SUMÁRIO 
 
 
 
 
 
1. Objetivos....................................................................................................... 
2. Introdução...................................................................................................... 
2.1 Modelo geral de um circuito.................................................................. 
2.2. Flip-Flops .............................................................................................. 
 2.2.1 - Flip-Flop Tipo RS Básico.......................................................... 
2.2.2 – Flip-Flop Tipo RS com Entrada Clock....................................... 
2.2.3 – Flip-Flop Tipo JK....................................................................... 
2.2.4 – Flip-Flop Tipo JK com Preset e Clear........................................ 
2.2.5 – Flip-Flop Tipo JK Mestre-Escravo............................................. 
2.2.6 – Flip-Flop Tipo T.......................................................................... 
2.2.7 – Flip-Flop Tipo D......................................................................... 
2.3 – Registradores....................................................................................... 
2.3.1 – Registradores de Deslocamento (shift registers)................... 
2.3.2 – Registrador de deslocamento com sinal de carga paralela..... 
2.3.3 – Registrador Contador Assíncrono......................................... 
 2.4 – Unidade Lógica e Aritmética (ULA)................................................... 
2.4.1 – Meio-somador (half-adder)................................................... 
2.4.2 - Somador inteiro .................................................................... 
3. – MATERIAL........................................................................................... 
4. Procedimento ............................................................................................... 
5. Resultados ...................................................................................................... 
6. Conclusão ................................................................................................... 
7. Bibliografia ................................................................................................. 
 
 
 
 
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1 – Objetivo 
Montar os circuitos combinacionais apresentado pelo professor no programa 
Multisim 
 
2 - Introdução 
Cicuitos sequenciais, que como o nome indica, são circuitos que função da 
sequência de valores que as variáveis de entrada foram tomando ao longo do tempo 
adquirem diferentes comportamentos (diferentes valores nas saídas) para uma mesma 
combinação das variáveis de entrada, ou seja, o circuito reage às entradas função de 
acontecimentos passados. 
Tal comportamento implica a existência de memória pois o sistema guarda 
informação de acontecimentos passados. 
 
2.1 – Modelo Geral de um Circuito Sequencial 
Os circuitos sequenciais são constituídos por circuitos combinatórios e elementos de 
memória, cujo modelo geral é apresentado na Figura 1. 
Figura 1 – Modelo geral de um circuito sequencial 
 
A informação binária guardada no elemento de memória num determinado instante 
define o estado do sistema sequencial. O circuito de comportamento combinatório na 
Figura 1 desempenha duas funções: gera as saídas do sistema e gera o estado seguinte. Na 
Figura 2 é apresentado o diagrama de blocos do modelo geral que toma em conta esta 
divisão entre função geradora de estado seguinte e função geradora de saídas. 
 
 
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Figura 2 – Diagrama de blocos do modelo geral de um circuito sequencial 
 
Como se pode observar na Figura 2, as saídas do sistema e o estado seguinte, 
dependem do estado presente e do valor lógico das entradas. 
Os circuitos sequenciais são classificados em dois tipos: os circuitos sequenciais 
assíncronos e os sequenciais síncronos. Está classificação é atribuída, função do instante 
temporal em que as entradas são observadas e o momento em que o estado do circuito se 
altera. Nos circuitos sequenciais assíncronos, o estado muda no momento em que as 
entradas mudam, nos circuitos sequenciais síncronos a observação das entradas e 
subsequente evolução de estado, realiza-se em sincronismo com a transição de um sinal de 
entrada específico denominado por clock (relógio). A designação de clock advém do fato 
deste sinal ser normalmente periódico. Como podemos concluir existe um novo fator que é 
o tempo, e que importa por isso analisar o comportamento dos componentes que constituem 
os sistemas digitais no domínio do tempo. 
 
2.2 – Flip-Flops 
Flip-Flops são circuitos sequênciais lógicos desenvolvidos para inúmeras 
aplicações, como por exemplo o controle de alguma produção industrial, onde temos várias 
entradas que devem funcionar de acordo com uma determinada lógica para que a produção 
possa ser otimizada e nunca parar. Os Flip-Flops tem em seu circuito suas variáveis de 
entrada, uma entrada para o clock e duas saídas, normalmente denominadas com Q e Q’. 
 
 
 
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2.2.1 – Flip-Flop Tipo RS Básico 
Consiste no tipo mais básico de Flip-Flop, onde temos as duas saídas Q e Q’ e suas 
variáveis de entrada são um Set e um Reset, onde o Set seleciona o nível lógico 1 na saída 
do circuito (Q) e o Reset que seleciona o nível lógico 0 n a saída (Q’). Abaixo temos seu 
circuito equivalente. Adotado Qa como a entrada atual do circuito. 
Figura 3 – Flip-Flop Tipo RS Básico: A) Circuito, B) Representação e C) Tabela Verdade 
 
2.2.2 – Flip-Flop Tipo RS com Entrada Clock 
Partindo da mesma lógica do tipo de Flip-Flop RS Básico, a única alteração em sua 
composição é a entrada de um clock, que é a peça fundamental para o circuito, pois quando 
ativo ele altera a saída de acordo com as variáveis de entrada. Abaixo segue o circuito 
equivalente. 
 
Figura 4 - Flip-Flop Tipo RS Básico com Entrada Clock: A) Circuito, B) Representação e C) Tabela Verdade 
 
Porém, aqui temos a entrada do clock, que quando possui nível lógico 1 permite o 
funcionamento do RS Básico em si e quando ele apresenta nível lógico 0 ele apresenta na 
saída o último estado das entradas. 
 
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2.2.3 – Flip-Flop Tipo JK 
O funcionamento do JK nada mais é que um Flip-Flop RS realimentado, conforme a 
ilustração abaixo: 
 
 
Figura 5 – Flip-Flop Tipo JK: A) Circuito e B) Tabela Verdade 
 
2.2.4 – Flip-Flop Tipo JK com Preset e Clear 
Aqui temos a entrada de duas novas variáveis, o Preset e Clear, que determinam o 
funcionamento do Flip-Flop. Onde o Preset seleciona o nível lógico 1 na saída, 
independente do que está nas entradas, assim como o Clear seleciona o nível lógico 0 na 
saídaindependente do que está nas entradas. Abaixo segue a tabela de como funciona o 
esquema Preset e Clear. 
Figura 6 – Flip-Flop JK com Preset e Clear 
 
Uma importante observação é o uso de portas inversoras antes das entradas Preset e 
Clear e por isso tivemos os resultados obtidos acima. 
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Podemos então concluir que quando as entradas Preset e Clear forem iguais a 1, o 
Flip-Flop apresentará as mesmas características de um Flip-Flop Tipo JK. Abaixo o circuito 
equivalente: 
 
Figura 7 – Flip-Flop Tipo JK com Preset e Clear: Circuito equivalente 
 
2.2.5 – Flip-Flop Tipo JK Mestre-Escravo 
Este tipo de Flip-Flop foi desenvolvido para resolver um problema característico do 
Flip-Flop tipo JK, que é a alteração das entradas enquanto o sinal do clock for 1, alterando 
as saídas até que o clock seja 0. Visando corrigir este erro foi desenvolvido um circuito que 
conforme é dado o pulso no clock suas entradas são bloqueadas, e a saída só é fornecida 
quando o pulso deste clock é 0. Abaixo segue o esquema do circuito em questão: 
Figura 8 – Flip-Flop JK Mestre-Escravo: Esquema do Circuito 
 
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2.2.6 – Flip-Flop Tipo T 
Este Flip-Flop é obtido a partir de um Flip-Flop JK Mestre-Escravo, onde temos as 
entradas J e K curto-circuitadas, assim o circuito só pode assumir dois estados lógicos, 
conforme a Figura 9 abaixo: 
Figura 9 – Flip-Flop Tipo T: Esquema do Circuito 
 
Este Flip-Flop é utilizado como célula principal dos contadores assíncronos, além 
de serem divisores de frequências. 
 
2.2.7 – Flip-Flop Tipo D 
Muito parecido com o Flip-Flop Tipo T, este apresenta a semelhança de curto-
circuitar as entradas, porém ao invés disso, temos a presença de uma porta inversora entre 
as duas entradas, como mostrado o exemplo do circuito abaixo: 
Figura 10 – Flip-Flop Tipo D: Esquema do Circuito 
 
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O Flip-Flop Tipo D é utilizado principalmente como registradores de deslocamento, 
devido a sua capacidade de armazenar dados. 
 
2.3 – Registradores 
Um registrador é um circuito digital formado por n Flip-Flops, de modo a poder 
armazenar simultaneamente (e de maneira independente) n bits. Trata-se de um tipo de 
elemento de armazenamento básico: um processador possui um conjunto de registradores 
que pode variar de três a algumas dezenas. A existência de registradores dentro do 
processador acelera o processamento, pois os dados que estão sendo manipulados ficam 
armazenados próximo dos recursos de processamento, o que reduz os acessos feitos à 
memória. A Figura 11 mostra um registrador de 4 bits feito com Flip-Flops D (disparados 
pela borda ascendente). 
Figura 11 – Um registrador de 4 bits, com carga paralela 
 
2.3.1 – Registradores de Deslocamento (shift registers) 
Uma operação muito importante na aritmética binária é o deslocamento de bits. Essa 
operação consiste em deslocar o conteúdo de um flip-flop para o seu adjacente. A operação 
pode se dar da esquerda para a direita (deslocamento à direita) ou da direita para a esquerda 
(deslocamento à esquerda). 
No primeiro caso, cada flip-flop recebe o conteúdo do seu vizinho imediatamente à 
esquerda. O flip-flop mais à esquerda recebe o dado de uma “fonte” externa pela “entrada 
serial”. Já o conteúdo do flip-flop mais à direita é descartado. 
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No segundo caso, cada flip-flop recebe o conteúdo do seu vizinho imediatemente à 
direita. O flip-flop mais à direita recebe o dado de uma “fonte” externa pela “entrada 
serial”. Já o conteúdo do flip-flop mais à esquerda é descartado. 
 
Figura 12 – Registrador de deslocamento à direita de 4 bits 
Repare que há uma ligação entre a saída de cada flip-flop e a entrada do seu vizinho 
imediatamente à direita (adjacente a direita). 
Um registrador de deslocamento à esquerda deve apresentar uma ligação entre a 
saída de cada flip-flop e a entrada do flip-flop imediatamente à esquerda. Um tal registrador 
é mostrado na Figura 13. Note que a entrada serial está conectada ao flip-flop mais à direita 
(flip-flop que armazena o bit menos significativo). 
Figura 13 – Registrador de deslocamento à esquerda de 4 bits 
 
 
 
 
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2.3.2 – Registrador de deslocamento com sinal de carga paralela 
Um registrador muito útil é aquele que, além de permitir a carga paralela por meio 
de sinal de carga, ainda permite deslocamentos à direita e à esquerda. Isso é possível se, na 
entrada de cada flip-flop houver um seletor capaz de escolher de onde vem o dado a ser 
armazenado no flip-flop corrente: de uma fonte externa (no caso de uma carga paralela), da 
direita, da esquerda ( nocaso de deslocamento) ou do próprio flip-flop (no caso de 
simplesmente se querer manter o conteúdo inalterado). 
Figura 14 - Um registrador-deslocador de 4 bits com sinal de carga e reset assíncrono 
 
2.3.3 – Registrador Contador Assíncrono 
Um contador (ou incrementador) é um registrador que “conta” em binário. Ou seja, 
a cada sinal de relógio, o conteúdo do registrador é incrementado de uma unidade. Logo, 
um registrador contador de 4 bits é capaz de contar de 0 (0000) até 15 (1111). 
Figura 15 – Contador de um bit (com reset assíncrono) 
 
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Um circuito contador de mais bits possui uma conexão entre cada flip-flop vizinho, 
de modo que cada flip-flop de maior ordem é responsável pela ordem de incremento de seu 
vizinho de menor ordem. 
Figura 16 – Contador assíncrono de 3 bits (com reset assíncrono) 
 
2.4 – Unidade Lógica e Aritmética (ULA) 
Uma unidade Lógica Aritmética (ULA) pode ser encontrada em diversos 
processadores de dados. Está é a parte do processador que realmente efetua cálculos 
aritméticos. 
A ULA foi proposta pelo matemático John von Neumann em 1946. Desde então os 
desenvolvimento destas tem sido de vial importância para o aceleramento do 
processamento de dados e a realização de cálculos matemáticos mais rapidamente. Hoje em 
dia uma unidade lógica aritmética pode realizar as seguintes operações: 
 Operações aritméticas com inteiros; 
 Operações lógicas bit a bit And, Not, Or, Xor; 
 Operações de deslocamento de bits (deslocamento, rotação por um número 
específico de bits para esquerda ou direita, com ou sem sinal); 
 Operações de divisão e multiplicação. 
 
 
 
 
 
 
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2.4.1 – Meio-somador (half-adder) 
Um meio-somador recebe dois bits de entrada A e B e produz dois bits de saída: o 
bit de soma somatória = A+B e o bit de carry Cout. 
Figura 17 – Símbolo lógico de um meio-somador 
 
Figura 18 – Tabela Verdade de um meio-somador 
Figura 19 – Diagrama lógico de um meio-somador 
 
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2.4.2 - Somador inteiro 
Um somador inteiro recebe 3 bits de entrada A, B e Cin (o último correspondendo a 
eventual carry gerado na operação com bits menos significativos) e produz dois bits de 
saída: o bit de soma somatório = A+ B e o bit de carry Cout. 
Figura 20 – Símbolo lógico de um somador inteiro 
Figura 21 – Tabela verdade de um somador inteiro 
 
 
 
 
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Figura 22 – Lógica necessária para formar a soma dos bits de entrada A e B com o carry de entrada 
 
3 - MATERIAL 
- National Instruments™ Multisim ver. 11.0 
 
4 – PROCEDIMENTO 
Foi montado os circuitos sequenciais apresentado pelo professor no programa 
Multisim, estes circuitos foram montados com portas lógicas. 
 
5 – Resultados 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig.1 FlipFlop D Fig.2 FlipFlop JK 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Fig.3 FlipFlop T 
 
 
 
 
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 Fig.4 Circuito Somados 
 
 
7- Conclusão: 
 
 Concluímos à partir do experimento realizadoa importância dos 
circuitos sequenciais, pois com eles é possível fazer diversas aplicações 
independente da área de atuação, que pode ser desde sistemas simples até 
sistemas complexo 
 
 
8- Referencia Bibliográfica 
https://adeetc.thothapp.com/classes/ACp/1213i/LI21N-LT31N/resources/613 
http://escolaindustrial.com.br/escolaindustrial.com.br/Apostilas/M-1113a-1100-Aluno-Por.pdf 
http://www.inf.ufsc.br/~guntzel/isd/isd5.pdf

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