Eletrônica Digital

Prof. Gilson Yukio Satosato[at]utfpr[dot]edu[dot]br

Contadores Síncronos

Prof. Gilson Yukio Satosato[at]utfpr[dot]edu[dot]br

Contadores Síncronos

• Todos FFs recebem o clocksimultaneamente

• Os FFs podem operar no modo T, mas geralmente tem em sua entrada o resultado de um circuito combinacional

• Minimiza o problema do tempo de propagação

Contadores Síncronos

• Nós estudaremos o projeto de contadores sem entradas síncronas

• A idéia básica é projetar um circuito combinacional capaz de gerar, a partir das saídas atuais, as entradas necessárias para que, no próximo pulso de clock, os FFs assumam as saídas adequadas

Contador Síncrono

1JC1

1K

SR

1JC1

1K

SR

1JC1

1K

SR

1JC1

1K

SR

“1” “1” “1”

CLK

Circuito Combinacional

Q0 Q2Q1 Q3J0

K0

J1

K1

J2

K2

J3

K3

J0 K0 J1 K1 J2 K2 J3 K3

“1”

Exercício

1JC1

1K

SR

1JC1

1K

SR

1JC1

1K

SR

“1” “1” “1”

CLK Q0 Q1 Q2 Q31JC1

1K

SR

“1”

& &

Complete a tabela do próximo slide

Exe

rcíc

io

Q3 Q2 Q1 Q0 J3 K3 J2 K2 J1 K1 J0 K0 Q3 Q2 Q1 Q00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1

Estado Presente Entradas Estado Futuro

0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 00 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1

1JC1

1K

SR

1JC1

1K

SR

1JC1

1K

SR

“1” “1” “1”

CLK Q0 Q1 Q2 Q31JC1

1K

SR

“1”

& &

Exemplo

000

001

010

011

100

101

110

111

Notação

Q2 Q1 Q0

Diagrama de estados

Projetaremos esse contador usando FFs JK

0 0 0 1 X0 0 1Q2 Q1 Q0

Estado Presente

J2 K2 J1 K1 J0 K0

Entradas

Q2 Q1 Q0

Estado Futuro

0 0 1 0 1 00 1 0 0 1 10 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1

1 0 01 0 11 1 01 1 10 0 0

J K0 00 1

1 11 0

Q Q’Mantém0 11 0Inverte

0 X0 XX 11 X0 X1 XX 00 X

1 X

J K0 X

X 0X 1

0→00→11→01→1

Transição

X 1X 11 X1 X0 XX 0X 11 XX 01 XX 0X 0X 1X 1X 1

X

X 1 X

0

1

Q2

Q1Q0K000 01 11 10

1

1

1 X 0

1

Q2

Q1Q0J000 01 11 10

1

1 X 1

X

X

X 1

K0 = 1 J0 = 1

Q2 Q1 Q0 J2 K2 J1 K1 J0 K0Q2 Q1 Q00 0 0 1 X0 0 1

Estado Presente EntradasEstado Futuro

0 0 1 0 1 00 1 0 0 1 10 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1

1 0 01 0 11 1 01 1 10 0 0

J K0 00 1

1 11 0

Q Q’Mantém0 11 0Inverte

0 X0 XX 11 X0 X1 XX 00 X

J K0 X1 X

X 0X 1

0→00→11→01→1

Transição

X 1X 11 X1 X0 XX 0X 11 XX 01 XX 0X 0X 1X 1X 1

0

1

Q2

Q1Q0K100 01 11 10

X

X X 0

1

1

X 0 0

1

Q2

Q1Q0J100 01 11 10

0

0 1 X

X

X

1 X

K1 = Q0 J1 = Q0

Q2 Q1 Q0 J2 K2 J1 K1 J0 K0Q2 Q1 Q00 0 0 1 X0 0 1

Estado Presente EntradasEstado Futuro

0 0 1 0 1 00 1 0 0 1 10 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1

1 0 01 0 11 1 01 1 10 0 0

J K0 00 1

1 11 0

Q Q’Mantém0 11 0Inverte

0 X0 XX 11 X0 X1 XX 00 X

J K0 X1 X

X 0X 1

0→00→11→01→1

Transição

X 1X 11 X1 X0 XX 0X 11 XX 01 XX 0X 0X 1X 1X 1

0

1

Q2

Q1Q0K200 01 11 10

X

0 0 0

X

1

X X 0

1

Q2

Q1Q0J200 01 11 10

0

X X X

1

X

0 0

K2 = Q1Q0 J2 = Q1Q0

Circuito

“1”

K0 = J0 = 1K1 = J1 = Q0K2 = J2 = Q1Q0

Q0 Q1 Q21JC1

1K

SR

“1”

1JC1

1K

SR

“1”

CLK1JC1

1K

SR

“1”

&

Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q00 0 0 0 0 1

Estado Presente Estado Futuro

0 0 1 0 1 00 1 0 0 1 10 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1

1 0 01 0 11 1 01 1 10 0 0

K01

Q Q’0 11 0

D01

10

0→00→11→01→1

Transição

Entradas

D2 D1 D00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10 0 0

Podemos fazer o mesmo projeto usando FFs D. Nesse caso, a tabela muda pois as entrada devem ser aquelas que levam o FF D ao estado requerido.

Exercício

000

001

010

011

100

101

110

111

Notação

Q2 Q1 Q0

Projete o contador representado pelo diagrama de estados ao lado usando FFs JK. Repita o exercício usando FFs D.

Exercício

000

011

110

001

101

010

111

100

Notação

Q2 Q1 Q0

Diagrama de estados

Projete o contador representado pelo diagrama de estados ao lado

Exercício

000001

010

011

100

101

110

111 Notação

Q2 Q1 Q0

Projete o contador representado pelo diagrama de estados ao lado usando FFs JK. Repita o exercício usando FFs D.

ExercícioQ3 Q2 Q1 Q00 0 0 0

Estado Presente

0 0 1 11 0 0 01 1 0 00 0 0 11 0 0 10 1 1 01 0 1 00 1 0 10 1 1 11 1 1 01 1 1 10 0 1 00 1 0 01 0 1 11 1 0 1

Q3 Q2 Q1 Q0

Estado Futuro

0 0 1 11 0 0 01 1 0 00 0 0 11 0 0 10 1 1 01 0 1 00 1 0 10 1 1 11 1 1 01 1 1 10 0 0 00 0 0 00 1 0 11 0 1 01 1 1 0

Projete o circuito representado pela tabela ao lado usando FFs JK. Repita o exercício usando FFs D.

Não esqueça de desenhar o circuito

74HCT390

O 74HCT390 é um contador de década (módulo 10) assíncrono

CTR – Contador composto por um divisor por 2 (DIV2) e um divisor por 5 (DIV5)

+ - Entradas de clock para contagem progressiva. O 390 ésensível à descida (ALTO para BAIXO)

CT=0 – Entrada de reset (faz a contagem ser igual a zero)

(Philips)

74HCT390

Circuito

(Philips)

74HCT390 – Contador módulo 10

RESET

CLK QA

QB

QC

QD

(Philips)

74HCT390 – cascateamento

RESET

CLKQA

QB

QCQD

QE

QF

QGQH

(Philips)

74HCT393

O 74HCT393 é um contador módulo 16 assíncrono

CTR4 – Contador de quatro bits

+ - Entrada de clock para contagem progressiva. O 393 ésensível à descida (ALTO para BAIXO) (1)

CT=0 – Entrada de reset (faz a contagem ser igual a zero) (2)

(Philips)

74HCT393

Circuito

(Philips)

74HCT393 - Cascateamento

RESET

CLK

QA

QB

QC

QD

QE

QF

QG

QH

(Philips)

74HCT393 – Redução de módulo

Contador módulo C8 (11001000b)

CLK

QA

QB

QC

QD

QE

QF

QG

QH

&QDQGQH

(Philips)

Exercício

Insira um circuito de resetmanual no circuito

QH(Philips)

CLK

QA

QB

QC

QD

QE

QF

QG

QH

&QDQGQH

74HCT160O 74HCT160 é um contador síncrono progressivo módulo 10

CTRDIV10 – Contador/Divisor por 10

C2/1,3,4+ - Entrada de clock para contagem progressiva e carga paralela (borda de subida) (2)

M1 – Entrada de modo. Se igual “1” conta, se igual “0” faz carga paralela (9)

G3 e G4 – Entradas de habilitação da contagem. G4 habilita também o carry-out (7 e 10)

R – Reset assíncrono (1)

4CT=9 – Saída de carry-out habilitada por G4 (15)

1’,2D – Entradas para carga paralela (3 a 6)

(Philips)

(1)

(9)

(3)

(4)

(5)

(6)(2)

(7)

(10)

(14)

(13)

(12)

(11)

(15)

(Philips)

Exemplo

CLR’=MR’=(1)

LOAD’=PE’=(9)

ENP=CEP=(7)

ENT=CET=(10)

CLK=CP=(2)

ROC=TC=(15)

(Tocci et al., 2007)

Exe

mpl

o

(Tocci et al., 2007)

74HCT162O 74HCT162 é um contador síncrono progressivo módulo 10

CTRDIV10 – Contador/Divisor por 10

C2/1,3,4+ - Entrada de clock para contagem progressiva e carga paralela (borda de subida) (2)

M1 – Entrada de modo. Se igual “1” conta, se igual “0” faz carga paralela (9)

G3 e G4 – Entradas de habilitação da contagem. G4 habilita também o carry-out (7 e 10)

R – Reset síncrono (1)

4CT=9 – Saída de carry-out habilitada por G4 (15)

1’,2D – Entradas para carga paralela (3 a 6)

(Philips)

(Philips)

74HCT161O 74HCT161 é um contador síncrono progressivo módulo 16

CTR4 – Contador de 4 bits

C2/1,3,4+ - Entrada de clock para contagem progressiva e carga paralela (borda de subida) (2)

M1 – Entrada de modo. Se igual “1” conta, se igual “0” faz carga paralela (9)

G3 e G4 – Entradas de habilitação da contagem. G4 habilita também o carry-out (7 e 10)

R – Reset assíncrono (1)

4CT=15 – Saída de carry-out habilitada por G4 (15)

1’,2D – Entradas para carga paralela (3 a 6)(Philips)

(Philips)

74HCT163O 74HCT163 é um contador síncrono progressivo módulo 16

CTR4 – Contador de 4 bits

C2/1,3,4+ - Entrada de clock para contagem progressiva e carga paralela (borda de subida) (2)

M1 – Entrada de modo. Se igual “1” conta, se igual “0” faz carga paralela (9)

G3 e G4 – Entradas de habilitação da contagem. G4 habilita também o carry-out (7 e 10)

R – Reset síncrono (1)

4CT=15 – Saída de carry-out habilitada por G4 (15)

1’,2D – Entradas para carga paralela (3 a 6)(Philips)

(Philips)

Exemplo

CLR’=MR’=(1)

LOAD’=PE’=(9)

ENP=CEP=(7)

ENT=CET=(10)

CLK=CP=(2)

ROC=TC=(15)

(Tocci et al., 2007)

Exe

mpl

o

(Tocci et al., 2007)

Tabela de Funções

CLR’=MR’=(1)

LOAD’=PE’=(9)

ENP=CEP=(7)

ENT=CET=(10)

CLK=CP=(2)

ROC=TC=(15) (Tocci et al., 2007)

Cascateamento

(Tocci et al., 2007)

74F190O 74HCT190 é um contador síncrono progressivo/regressivo módulo 10

CTRDIV10 – Contador/Divisor por 10

CP - Entrada de clock para contagem progressiva/regressiva (borda de subida)

CE’ – Entrada de habilitação. Se “0”habilita contagem

U’/D – Entradas de modo da contagem. Se “1” contagem regressiva, se “0” contagem progressiva

PL’ – Carga paralela assíncrona, se “0” faz carga

(Fairchild)

74F190P0 a P3 – Entradas de dado para carga paralela

Q0 – Q3 - Saídas do contador

TC – Saída que fica em “1” durante o ciclo de clock em que o contador está no seu último estado de contagem (0 ou 9)

RC’ – Saída de carry-out que fica em “0”durante o nível “0” do ciclo de clock. Éhabilitado internamente por TC.

(Fairchild)

Exemplo

CTEN’=CE’

LOAD’=PL’=(9)

D/U’=U’/D

CLK=CP

RCO’=RC’

Máx/Min=TC

(Tocci et al., 2007)

Exe

mpl

o

(Tocci et al., 2007)

74HCT191O 74HCT191 é um contador síncrono progressivo/regressivo módulo 16

CTRDIV16 – Contador/Divisor por 16

CP - Entrada de clock para contagem progressiva/regressiva (borda de subida)

CE’ – Entrada de habilitação. Se “0”habilita contagem

U’/D – Entradas de modo da contagem. Se “1” contagem regressiva, se “0” contagem progressiva

PL’ – Carga paralela assíncrona, se “0” faz carga

(Fairchild)

74HCT191P0 a P3 – Entradas de dado para carga paralela

Q0 – Q3 - Saídas do contador

TC – Saída que fica em “1” durante o ciclo de clock em que o contador está no seu último estado de contagem (0 ou F)

RC’ – Saída de carry-out que fica em “0”durante o nível “0” do ciclo de clock. Éhabilitado internamente por TC.

(Fairchild)

(Philips)

Cascateamento

Cascateamento assíncrono: limita a velocidade

(Philips)

Cascateamento

Cascateamento síncrono

(Philips)

Exemplo – Carga Paralela

(Tocci et al., 2007)

Exemplo – Carga Paralela74

ALS1

6374

ALS1

91

(Tocci et al., 2007)

Exercícios

• Utilizando o ‘390, projetar um contador BCD de dois dígitos (00d a 99d).

• Modificar o circuito anterior para que ele conte até 79d

• Utilizando o ‘393, projetar um contador 8 bits módulo 256 (00h a FFh)

• Modificar o circuito anterior para que ele conte até C5h

Exercícios

• Utilizando o ‘160, projetar um contador BCD de dois dígitos (00d a 99d).

• Modificar o circuito anterior para que ele conte até 87d

• Utilizando o ‘163, projetar um contador 8 bits módulo 256 (00h a FFh)

• Modificar o circuito anterior para que ele conte até B9h

Exercícios

• Utilizando o ‘190, projetar um contador BCD de dois dígitos (00d a 99d).

• Modificar o circuito anterior para que ele conte até 59d

• Utilizando o ‘193, projetar um contador 8 bits módulo 256 (00h a FFh)

• Modificar o circuito anterior para que ele conte até A8h

Exercícios

• Utilizando o ‘163, projete um contador que conte em BCD excesso 3 (4bits)

• Utilizando o ‘191, projete um contador que conte em BCD excesso 3 (4bits)