5 2 - Flip-Flops e Dispositivos Correlatos

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Aplicações com Flip-Flops
Prof. Wagner L. A. Oliveira
Material adaptado de Acbal Achy e PC Farias
Armazenamento para transferência de dados
Transferência síncrona serial (1 bit por vez)
Aplicações com Flip-Flops
Armazenamento para transferência de dados
Transferência síncrona paralela (mais de 1 bit por vez)
Aplicações com Flip-Flops
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Aplicações com Flip-Flops
Transferência serial de dados
Registradores de deslocamento
Um Registrador de Deslocamento é um grupo de FFs, organizados de modo que os números binários armazenados nos FFs sejam deslocados de um FF para o seguinte a cada pulso de clock
Aplicações com Flip-Flops
Transferência serial de dados
Registradores de deslocamento
Transferência Paralela
Todas as informações são transmitidas simultaneamente em um único pulso de clock
Muito mais rápida que a serial
Bom desempenho para pequenas distâncias
Transferência Serial X Paralela
Transferência Serial
A transferência de N bits requer N pulsos de clock
Muito mais econômica e simples
Bom desempenho para grandes distâncias
Contadores
Contador é um circuito sequencial síncrono descrito por um diagrama de estados que possui apenas um ciclo (fluxo de execução)
Observações:
1. A figura ao lado representa um diagrama de estados 
 com um único ciclo
2. Cada elipse na figura corresponde a um estado
3. As setas na figura descrevem as condições necessárias 
 para realizar a transição (mudança) de um estado para o outro
4. Quando as condições não estão especificadas 
 (nada escrito sobre as setas), 
 as mesmas correspondem à ocorrência de um pulso de clock
O módulo do contador corresponde ao número de estados deste ciclo
Assim, um contador módulo-m corresponde a um contador com m estados
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O tipo de contador mais comum é o contador binário de n-bits
É implementado com n Flip-Flops e possui 2n estados
Também conhecido como contador de Ripple, pois a informação é transportada desde o LSB até o MSB
A denominação de assíncrono vem do fato de que, internamente, apenas o primeiro Flip-Flop está conectado diretamente à entrada de clock do circuito
Contudo, tecnicamente, é um circuito sequencial síncrono por ter estados internos (sequencial) e ser alimentado por um pulso de clock (sinal de sincronismo)
Contador Assíncrono
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Contador Assíncrono
Os pulsos de clock são aplicados ao FF Q0
A saída Q0 é usada como clock para Q1 e, assim, sucessivamente
O conjunto de saídas Q3Q2Q1Q0 representa um número binário, onde Q3 é o MSB
isto representa uma contagem de 0000 até 1111
O 16o pulso de clock faz as saídas voltarem ao estado inicial
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Contador Assíncrono
como Divisor de Frequência
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Contadores com MOD < 2N
Exemplo 1: Contagem de Automóveis
Suponha um sistema de controle de tráfego, o qual deve contar o número de carros que passam em uma rua. 
Suponha a existência de um dispositivo de identificação de presença de carros, o qual gera um pulso toda vez que um carro passa por um determinado ponto da rua.
Tal sistema deverá ser capaz de contar pelo menos 1000 carros. 
Questão: 
	Quantos Flip-Flops você utilizaria neste projeto?
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Exemplo 2: Divisor de Frequência
Imagine que você deseja projetar um relógio utilizando como gerador de pulso a frequência da rede elétrica.
Contadores com MOD < 2N
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Contadores com MOD < 2N
Uso de lógica combinacional para zerar o contador assíncrono
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Contadores com MOD < 2N
Uso de lógica combinacional para zerar o contador assíncrono
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Contadores com MOD < 2N
Exercício:
	Determine a frequência de saída (D) dos circuitos ao lado
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Contadores de Década / Contadores BCD
Contadores de módulo divisível por 10 são conhecidos como Contadores de Década
Contadores BCD são contadores de década que contam de 0000 até 1001
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Contadores de Década
Exemplo: Um contador de Módulo 60
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CI de Contador Assíncrono
Existem diversos Circuitos Integrados (CI) de Contadores Assíncronos, tanto na família TTL quanto na família CMOS
Exemplo: TTL 74293 (74LS293)
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74LS293
Possui internamente 4 FFs do tipo J-K, com saídas Q0, Q1, Q2 e Q3, onde Q3 é o MSB
Cada FF possui um clock (CP), tal que Q0 recebe a entrada CP0 e Q1 recebe a entrada CP1
Os FF possuem uma entrada assíncrona de clear (CD), gerada internamente por uma porta NAND conectada a dois pinos de entrada MR1 e MR2 
Os FFs Q1, Q2 e Q3 são internamente ligados
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74LS293: contador MOD-16
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74LS293: contador MOD-10
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74LS293: contador MOD-60
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Contador Decrementador
Crescente			Decrescente 
 CBA						CBA
	(0)	000				(7)		111
	(1)	001				(6)		110
	(2)	010				(5)		101
	(3)	011				(4)		100
	(4)	100				(3)		011
	(5)	101				(2)		010
	(6)	110				(1)		001
	(7)	111				(0)		000
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Contador Decrementador
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Contadores: Tempo de Propagação 
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Contador Síncrono (Paralelo)
O tempo de propagação constitui um problema em Contadores Assíncronos
Esse problema pode ser resolvido se todas as saídas mudarem de estado ao mesmo tempo, mediante o mesmo pulso de clock
Esta é a proposta dos Contadores Síncronos
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Contador Síncrono (Paralelo)
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Contador Crescente/Decrescente Síncrono
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Para saber mais
Sistemas digitais: princípios e aplicações
	Ronald J. Tocci, Neal S. Widmer, Gregory L. Moss 
	2011