UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁDEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA -

DAELTENGENHARIA ELÉTRICA

RELATÓRIO DE ELETRÔNICA DIGITAL 9.1CONTADORES ASSÍNCRONOS

ANDREY KAWAGUCHICAMILA DE OLIVEIRA SILVEIRA

KAYRO MASSAYUKI DA SILVA TANAKA

Professor Juvenal AkitaTurma S25

CURITIBA2014

SUMÁRIO

1 Objetivo.............................................................................................3

2 Introdução Teórica.............................................................................3

3 Relação de Material...........................................................................5

4 Procedimentos Experimentais...........................................................6

5 Discussão dos Resultados................................................................8

6 Questões.........................................................................................13

7 Conclusão.......................................................................................15

8 Referências.....................................................................................15

3

1 ObjetivoVerificar o funcionamento de contadores assíncronos crescentes

e decrescentes.

2 Introdução TeóricaEm um contador assíncrono, cada saída de flip-flop aciona a entrada CK

do próximo flip-flop. Além disso, os flip-flops não trocam de estado em exato

sincronismo com os pulsos de clock aplicados, portanto há um atraso entre as

respostas dos sucessivos flip-flops. Os contadores assíncronos dividem-se em

crescentes e decrescentes.

Em um contador assíncrono crescente, a base binária de contagem é de

000 a 111. O número “n” de estados internos irá caracterizar o módulo do

contador. A Figura 1 apresenta um contador de módulo 8, pois possui oito

estados internos.

Figura 1. Contador assíncrono crescente módulo 8.

O ciclo de contagem se repete após o oitavo pulso de clock, uma vez

que todas as saídas mudam de nível lógico “1” para “0”, forçando o retorno do

estado inicial: Q2=0 ,Q1=0 ,Q0=0.

A Figura 2 e a Tabela 1 mostram o diagrama de estados e a respectiva

sequência de contagem para o caso de um contador crescente.

4

Figura 2. Diagrama de estados do contador assíncrono crescente módulo 8.

Q2 Q1 Q0 Estado

Estado inicial 0 0 0 0

Após 1º CK 0 0 1 1

Após 2º CK 0 1 0 2

Após 3º CK 0 1 1 3

Após 4º CK 1 0 0 4

Após 5º CK 1 0 1 5

Após 6º CK 1 1 0 6

Após 7º CK 1 1 1 7

Após 8º CK 0 0 0 0

Tabela 1. Sequêcia de saída do contador assíncrono crescente módulo 8.

Em um contador assíncrono decrescente, cada flip-flop (exceto o

primeiro), deve comutar quando o flip-flop precedente mudar de nível baixo

para nível alto.

Uma das formas de construir um contador assíncrono decrescente

módulo 8, pode ser observada na Figura 3. O seu respectivo diagrama de

estados está ilustrado na Figura 4. Observe que as saídas fornecem uma

contagem decrescente.

Figura 3. Contador assíncrono decrescente módulo 8

Figura 4. Diagrama de estados do contador assíncrono decrescente módulo 8.

5

As junções dos circuitos dos dois tipos de contadores, crescentes e

decrescentes, dão origem ao contador UP-DOWN, cujo modo de contagem é

feito através de uma entrada de controle, como pode ser visto na Figura 5.

Figura 5. Contador UP-DOWN.

Nessa experiência de laboratório foi testado o funcionamento dos três

tipos de contadores com a utilização de flip-flops tipo JK master-slave, display

de sete segmentos e contadores de módulo 16.

3 Relação de MaterialIte

m

Unidade Quantidad

e

Descrição

01 Peça 01 Fonte de tensão 5V

02 Peça 01 Matriz de contatos

03 Peça 01 CI 7408

04 Peça 01 CI 7400

05 Peça 01 CI 7432

06 Peça 02 CI 7476

07 Peça 02 CI 4027

08 Peça 01 CI 7447

09 Peça 01 Display de 7 segmentos tipo anodo comum

10 Peça 04 LEDs

11 Peça 08 Resistores de 330Ω

6

12 Peça 06 Resistores de 1Ω

13 Peça 01 Chave H-H

14 Peça Cabos banana-banana

Tabela 2. Relação de material.

4 Procedimentos ExperimentaisO começo da prática se deu montando o circuito da figura abaixo,

utilizando flip-flops tipo JK master-slave, sensíveis a borda de decida, este

circuito é um contador crescente.

Figura 6. Circuito contador crescente.

Após o circuito montado, impomos estado inicial igual a “0” e

começamos as medições para comprovar a sua tabela verdade.

Após a montagem do contador crescente, foi a vez do decrescente, o

circuito montado em laboratório está demonstrado na figura abaixo, o estado

inicial foi posto em 15 para a construção da sua tabela verdade.

Figura 7. Circuito contador decrescente.

7

Para os testes em um contador de crescente/decrescente (UP-DOWN),

o circuito utilizado foi o da figura abaixo, porém como o tempo da aula não foi o

suficiente para terminar a experiência prática, a partir deste circuito os

resultados foram simulados.

Figura 8. Contador UP-DOWN.

Figura 9. Esquemático display de 7 segmentos.

O último circuito a ser testado e comprovado foi um contador assíncrono

com flip-flops JK sensíveis a borda de subida, o circuito simulado pode ser visto

na figura abaixo.

8

Figura 10. Contador assíncrono com FFs JK sensíveis a borda de subida.

5 Discussão dos ResultadosNesta experiência, como já foi dito, o objetivo foi de comprovar na

prática o funcionamento de contadores, montados a partir de circuitos lógicos

com flip-flops JK, tipo T, com clock de descida e com clock de subida.

O primeiro circuito montado foi um contador crescente com flip-flops JK

master-slave sensíveis a borda de descida, este contador, como usa 4 flip-

flops, pode contar de 0 a 15, ou seja, 16 estágios, respeitando a regra 2n.

Após o circuito montado, através dos led’s postos em suas saídas

podemos levantar a tabela verdade que segue abaixo.

MSB LSBQ3 Q2 Q1 Q0

Estado inicial 0 0 0 0Após 1° clock 0 0 0 1Após 2° clock 0 0 1 0Após 3° clock 0 0 1 1Após 4° clock 0 1 0 0Após 5° clock 0 1 0 1Após 6° clock 0 1 1 0Após 7° clock 0 1 1 1Após 8° clock 1 0 0 0

9

Após 9° clock 1 0 0 1Após 10° clock 1 0 1 0Após 11° clock 1 0 1 1Após 12° clock 1 1 0 0Após 13° clock 1 1 0 1Após 14° clock 1 1 1 0Após 15° clock 1 1 1 1Após 16° clock 0 0 0 0

Tabela 3. Tabela verdade contato assíncrono crescente.

Como era de se esperar, este contador conta de 0 a 15, sendo que no

16° clock ele volta para o estado inicial, concluímos então, que o resultado

prático está de acordo com o teórico.

Para o contador decrescente a tabela verdade levantada segue abaixo.

MSB LSBQ3 Q2 Q1 Q0

Estado inicial 1 1 1 1Após 1° clock 1 1 1 0Após 2° clock 1 1 0 1Após 3° clock 1 1 0 0Após 4° clock 1 0 1 1Após 5° clock 1 0 1 0Após 6° clock 1 0 0 1Após 7° clock 1 0 0 0Após 8° clock 0 1 1 1Após 9° clock 0 1 1 0Após 10° clock 0 1 0 1Após 11° clock 0 1 0 0Após 12° clock 0 0 1 1Após 13° clock 0 0 1 0Após 14° clock 0 0 0 1Após 15° clock 0 0 0 0Após 16° clock 1 1 1 1

Tabela 4. Tabela verdade contador assíncrono decrescente.

Analogamente ao primeiro caso este contador, conforme se esperava,

conta de 15 até 0, comprovando também o resultado teórico.

Após a aquisição dos dados dos contadores crescente e decrescente, o

próximo circuito que seria montado seria um contador UP-DOWN de módulo 8,

10

porém como o tempo da aula não foi suficiente, simulamos este circuito,

conforme as figuras abaixo.

Conforme era de se esperar, ao ligar o pino de controle no nível lógico

“0” temos um contador decrescente e ao ligar no nível “1”, um contador

crescente, as tabelas verdade para ambas situações seguem abaixo.

Figura 11. Contador assíncrono pino de controle ligado no “1” – crescente.

11

Figura 12. Contador assíncrono pino de controle ligado no “0” – decrescente.

Controle X Dígito displayEstado inicial 0Após 1° clock 0Após 2° clock 0Após 3° clock 0Após 4° clock 0Após 5° clock 0Após 6° clock 0Após 7° clock 0Após 8° clock 0

Tabela 5. Tabela verdade pino de controle ligado ao “0” – decrescente.

Controle X Dígito displayEstado inicial 1Após 1° clock 1Após 2° clock 1Após 3° clock 1Após 4° clock 1Após 5° clock 1Após 6° clock 1Após 7° clock 1Após 8° clock 1

Tabela 6. Tabela verdade pino de controle ligado ao “1” – crescente.

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O último circuito simulado foi um contador utilizando um flip-flop sensível

a borda de subida (CI4027), a tabela verdade adquirida através do display de 7

segmentos segue abaixo.

Figura 13. Contador com Flip-Flop sensível a borda de subida.

Figura 14. Contador com Flip-Flop sensível a borda de subida após 3° clock.

13

Q2 Q1 Q0Estado inicial 0 0 0Após 1° clock 1 1 1Após 2° clock 1 1 0Após 3° clock 1 0 1Após 4° clock 1 0 0Após 5° clock 0 1 1Após 6° clock 0 1 0Após 7° clock 0 0 1Após 8° clock 0 0 0

Tabela 7. Tabela verdade contador sensível a borda de subida.

Símbolo Display

Estado inicialApós 1° clockApós 2° clockApós 3° clockApós 4° clockApós 5° clockApós 6° clockApós 7° clockApós 8° clock

Tabela 8. Tabela verdade contador sensível a borda de subida – 7 segmentos.

6 Questões1- Os flip-flops trabalham sem sincronismo, não compartilhando a mesma

entrada de clock. O clock é ligado apenas no primeiro flip-flop, o clock dos restantes são ligados a partir da saída do flip-flop anterior.

2- São necessário 6 flip-flops:

2n=64

n=6

3- Sim. Ao montar um circuito como a figura abaixo, com o clock apenas no primeiro bloco e o clock dos flip-flops seguintes na saída (não-Q) do anterior conseguimos um contador assíncrono decrescente.

14

Ao verificarmos a frequência da saída de cada bloco obtemos um

gráfico como a figura a seguir. Observando que o flip-flop atua quando o

clock está descendo.

Ao observar o gráfico percebemos que o clock original é dividido

por 2 na saída do primeiro bloco, por 4 no segundo, por 8 no terceiro e

por 16 no quarto.

4-

15

Para obtermos o contador decrescente nós extraímos a saída dos

terminais negados (não-Q0, não-Q1, não-Q2, não-Q3), pois ele é o inverso

do que seria o contador crescente que seria as saídas não negadas.

As entradas dos clock não têm “bolinha” o que sinaliza que o

bloco atuará apenas na subida do clock, o terminal não-Q0 é o bit menos

significativo.

Ao aplicar o valor 0 no CLEAR nós zeramos os flip-flops, porem as

saídas negadas que estamos pegando dos flip-flops irão ficar em nivel

logico 1.

7 ConclusãoAo final do experimento verificamos na pratica o que estudamos na

teoria, as ligações de um contador assíncrono crescente e decrescente e seu

funcionamento. Através do software Multisim também conseguimos verificar o

funcionamento do contador decrescente de modulo 8 que funcionou como

esperávamos.

O experimento reforçou o que havíamos visto na teoria contribuindo

muito para o intelecto do grupo.

8 Referências

[1] Notas de aula do professor Juvenal Akita, para a matéria de Eletrônica

Digital ministrada na Universidade Tecnológica Federal do Paraná 1° semestre

de 2014.

[2] IDOETA, I.V.; CAPUANO F.G. Elementos de Eletronica Digital. 40º ed. São

Paulo: Érica, 2008.