Contadores Assincronos 5b9q

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS AMBIENTAIS E TECNOLÓGICAS CURSO DE ENGENHARIA DE ENERGIA Laboratório de Sistemas Digitais – 2013.1

CONTADORES ASSÍNCRONOS COM FF’S

Alunos: Allyson Arilson Lima Filgueira Daniel Carlos de Carvalho Crisóstomo José Victor Lucena Gomes

Prof: Gustavo Henn Turma: TURMA 01 – 3M34

Mossoró, Agosto de 2013

1. Objetivos

Os objetivos desta prática é observar o princípio de funcionamento dos contadores analisando a utilização prática dos mesmos e dos flip-flops.

2. Introdução teórica

Os circuitos contadores são subsistemas sequenciais que fornecem em suas saídas um conjunto de níveis lógicos numa sequencia predeterminada, correspondente a modos de contagem preestabelecidos. A estes conjuntos de níveis lógicos dá-se o nome de estados internos do contador. O contador é formado basicamente por flip-flops e, portanto, a velocidade da sequência gerada é determinada pela frequência dos pulsos de clock. Sua característica assíncrona se deve ao fato de que a saída do flip-flop anterior gera o clock de referência para o flip-flop seguinte. Deste modo, cada um dos flip-flops envolvidos são acionados sequencialmente em tempos diferentes, caracterizando-se assim, a assincronia. No contador assíncrono, a saída de cada FF aciona a entrada CLK do FF seguinte, por isso é determinado assíncrono, os FF’s não mudam de estado exatamente com o mesmo sincronismo com que os pulsos de clock são aplicados. O contador assíncrono de módulo n é assim chamado por ter n estados. O módulo é sempre igual ao número de estados que o contador percorre em cada ciclo completo de contagem antes de reciclar ao estado inicial. Módulo = 2N

(1)

3. Desenvolvimento

3.1. Utilizando o módulo XDM05 no kit, implemente as conexões necessárias para obter um contador assíncrono de 4 bits que conte de 0 à 15 indefinidamente.

Figura 1 – Módulo XDM05.

O chip 7473 é um conjunto de 4flip-flops JK, que pode ser usado de forma direta como um contador de de 0 à 15. Para tantos utilizou-se as quatro saídas de um chip 7473 que foram conectadas em LEDs e o clock 1 foi conectado a uma frequência de 1 kHz para permitir visualização da variação na contagem. Observou-se também que as saídas A, B, C e D estão invertidas. A tabela fica da seguinte maneira: Quadro 1 – Tabela da contagem.

Contagem

D

C

B

A

0

0

0

0

0

1

0

0

0

1

2

0

0

1

0

3

0

0

1

1

4

0

1

0

0

5

0

1

0

1

6

0

1

1

0

7

0

1

1

1

8

1

0

0

0

9

1

0

0

1

10

1

0

1

0

11

1

0

1

1

12

1

1

0

0

13

1

1

0

1

14

1

1

1

0

15

1

1

1

1

...

...

...

...

...

Esse contador tem módulo 16. Esse contador assíncrono conta de 0 a 15 indefinidamente, ou seja, quando chega no quinze (1111) ele retorna para o inicio da contagem (0000). Abaixo, a Figura 2 mostra o circuito montado, no momento onde o contador marcava o número 10 (bits 1010):

Figura 2: Circuito montado

4. Questões

4.1. Projete e simule no software PROTEUS um contador assíncrono que conte de 2 à 7, repetindo essa contagem indefinidamente. Apresente o diagrama em blocos e a tabela verdade.

Figura 2 – Circuito de um contador assíncrono de 3 bits para contagem de 2 à 7.

Tabela 2 - Tabela Verdade do contador assíncrono de 3 bits para contagem de 2 à 7.

Clock

Q2 0 0 1 1 1 1 0

Q1 1 1 0 0 1 1 1

Q0 0 1 0 1 0 1 0

4.2. Explique qual fator caracteriza um contador como assíncrono. Um contador assíncrono é caracterizado pelo fato de que a saída do flip-flop anterior gera o clock de referência para o flip-flop seguinte. Assim, cada um dos flipflops envolvidos são acionados sequencialmente em tempos diferentes.

4.3. Como se constrói um divisor de frequência a partir de um contador?

Cada FF divide a frequência do sinal de sua entrada por 2. Assim, se acrescentar um 4FFs numa cadeia, ele teria uma frequência igual a 1/16 da frequência de clock e assim por diante. Usando um número apropriado de FFs, o circuito contador assíncrono pode dividir uma frequência por qualquer potência de 2. Especificamente, usando N flip-flops produziríamos um frequência de saída do último FF que seria igual a 1/2N da frequência de entrada. Por isso, que esse arranjo, essa aplicação recebe o nome de divisor de frequência. Muitas aplicações requerem um divisor de frequência. Por exemplo, um relógio de pulsos.

5. Conclusão

A prática de laboratório contribui para melhoramento do aprendizado e do conhecimento adquirido em sala de aula na parte teórica da disciplina. Essa prática foi muito interessante, por apresentar uma ligação direta na área de análise e projetos de sistemas digitaispara máquinas de estados. Onde pode-se desenhar o diagrama de estados, montar a tabela de transição de estados, escolher um modelo (Mealy e Moore), achar as equações, escolher os flip-flops e montar o circuito. Isso partir de um estudo de análise de circuitos sequenciais.

6. Referências Bibliográficas

[1]

Ronald J. Tocci, Neal S. Widmer, Gregory L. Moss. Sistemas Digitais: princípios e aplicações. 10ª Edição, São Paulo, Brasil, 2007.