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Contadores
A função de contagem é importante em sistemas digitais.
Existem muitos tipos de contadores digitais, mas a finalidade básica deles é contar eventos representados por transições de níveis ou pulsos. Para contar, o contador tem que “lembrar” do número atual para poder passar para o próximo número da sequência.
Portanto, a capacidade de armazenamento é uma importante característica de todos os contadores, sendo que os flip-flops são geralmente usados para implementá-los.
Contador
A ideia básica de um contador
Os flip-flops podem ser conectados juntos para realizar operações de contagem.
O número de flip-flops usados e a forma na qual eles são conectados determinam o número de estados (denominado módulo) e também a sequência específica de estados que o contador percorre durante cada ciclo completo.
Contadores
Os contadores digitais tem as seguintes características:
a) Número máximo de contagem (módulo contador)
b) Contagem para cima ou para baixo
c) Operação assíncrona ou síncrona
d) Funcionamento livre ou auto parada
Contadores O contador que conta de 0000 (zero) a 1111 (quinze) é denominado de contador módulo 16.
O modulo de um contador é o numero de contagens que ele completa, ou seja, é o número de diferentes estados que sua saída pode assumir.
Um contador construído com 4 flip flops pode contar de 0 a 15, pois tem 16 estados ou possibilidades (24).
Um contador pode ser construído de forma a apresentar um número “N” de estados diferentes, onde N é um número inteiro qualquer.
Contadores O modulo de um contador é, geralmente igual a 2N, sendo N o número de flip flops que o contador possui, a menos que ele seja controlado por realimentação, que limitam o número de estados possíveis.
Um contador módulo N retorna ao estado inicial após o “n-ésimo” pulso do clock.
Um contador módulo 6, retorna ao estado inicial após o 5º pulso de clock, ou seja, ele conta de 0 a 5.
A construção de um contador módulo N deverá ser estruturada da seguinte forma:
2n-1 ≤ N ≤ 2n
Contadores
A construção de um contador módulo 10 é:
N = 10 logo, 23 ≤ 10 ≤ 24
Sendo necessário 4 flip flops, pois 23 daria apenas 8 entradas e não seria suficiente.
Contador módulo 5:
N = 5 logo, 22≤ 5 ≤ 23
Sendo necessário 3 flip flops
Contadores Os contadores são classificados em duas grandes categorias.
Contadores assíncronos, normalmente chamados de contadores ondulantes (ripple counters), o primeiro flip-flop recebe o clock por meio de um pulso de clock externo e cada flip-flop sucessivo recebe o clock através da saída do flip-flop anterior.
Contadores síncronos, a entrada de clock é conectada a todos os flip flops de forma que eles recebem o clock simultaneamente.
Dentro de cada uma dessas categorias, os contadores são classificados principalmente pelo tipo de sequência, o número de estados, ou o número de flip-flops no contador.
Contadores O termo assíncrono se refere aos eventos que não têm uma relação temporal fixa entre si e, geralmente, não ocorrem ao mesmo tempo.
Um contador assíncrono é aquele no qual os flip-flops (FF) que constituem o contador não mudam de estado exatamente ao mesmo tempo porque eles não têm um pulso de clock comum.
Contador assíncrono
Contadores O termo síncrono se refere aos eventos que têm uma relação de tempo fixa de um em relação ao outro.
Um contador síncrono é aquele no qual todos os flip-flops recebem pulsos de clock ao mesmo tempo por meio de uma linha comum.
Contador síncrono
Contadores Exemplo: Projetar um contador síncrono que gere a sequencia numérica:
CBA = 000,001,010,011,100,000,... Com FF-JK
Solução:
1) Determinar o número desejado de bits (FF);
2) Desenhar o diagrama de transição de estados, mostrando todos os estados possíveis, inclusive os que não são parte da sequencia;
3) Construir a tabela de estados do contador, com base na sequencia desejada e na tabela de transição de estado do flip flop JK .
Sejam A (LSD),B,C (MSD) as saídas Q dos flip flops para os bits 22,21,20, da sequencia.
Contadores 1. Como a sequencia vai de 0 a 4, são necessários 3 bits.
2. Diagrama de transição
3. Usando o diagrama de transição de estados, monte a tabela para cada uma das saídas JK.
010
000
011
100
101 110
001
111
Contadores Para montar a tabela de transição deve-se considerar:
Transição de 00, o estado do FF é 0 e deve permanecer em 0, isso pode acontecer quando J=K=0 (condição sem mudança) ou J=0 e K=1 (condição reset). Portanto J deve estar em 0, mas K pode estar em qualquer nível. A tabela deve indicar então J = 0 e K = X(irrelevante). (J= 0, K = X)
Transição de 0 1, o estado atual é 0 e deve mudar para 1. isso pode acontecer quando J = 1 e K = 0, ou J = 1 e K = 1 (toggle, condição de comutação). Assim J = 1 e K = X. (J=1, K = X)
Transição de 1 0, o estado atual é 1 e deve mudar para 0. isso pode acontecer quando J = 0 e K = 1 ou J = K = 1. assim, K deve estar em 1 e J pode ser qualquer (J=X, K = 1).
Transição de 1 1, o estado atual é 1 e deve permanecer em 1. isso pode acontecer em J=K=0 ou J = 1 e K = 0. assim, K = 0 e J deve ser qualquer. (J = X, K = 0)
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