Demonstrar ao alunos aspectos básicos relacionado ao funcionamento dos circuitos Sequenciais;

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UFOPA – IEG – PC

Circuitos

Sequenciais

Cássio D. B. Pinheiro

[email protected]

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Objetivos

●

Apresentar as principais características e

aplicações dos circuitos Sequenciais;

●

Demonstrar ao alunos aspectos básicos

relacionado ao funcionamento dos circuitos

Sequenciais;

●

Explicar o princípio de funcionamento da logica

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17/08/13 Cássio Pinheiro - Circuitos Sequenciais 3

Visao Geral do Conceito

●

Circuito Sequencial

– Além da sua entrada, a saída de um circuito

sequencial depende também do seu estado interno.

– A logica sequencial

possui memoria.

– Exemplos:

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Visao Geral do Conceito

●

Definições Básica:

– Estado

● Conjunto de informações a cerca do circuito necessárias

para se prever o seu comportamento futuro.

– Latches e flip-flops

● Elementos de estado que armazenam um bit.

– Circuito Sequencil Síncrono

● Circuito combinacional e uma rede de memoria formada por

elementos de armazenamento, usualmente flip-flops;

● A rede de memoria define o estado atual da máquina de

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Latches

●

Dispositivos de armazenamento temporário que

tem dois estados estáveis (biestáveis).

●

Latches e Flip-Flops.

– Ambos sao dispositivos biestáveis;

– Podem permanecer em um dos estados usando uma

configuraçao de realimentaçao, onde as saídas sao ligadas as entradas opostas;

– A principal diferença é o método usado para a

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Latches

●

Latch RS

– As saídas das portas, em condições normais, estao

sempre em níveis logicos inversos.

– Existem duas entradas:

● SET que define Q para

o estado 1;

● CLEAR (ou RESET)

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Latches

●

Latch RS

– As entradas estao normalmente em repouso no estado

ALTO, e uma delas é pulsada em nível baixo sempre que se deseja alterar as saídas do latch.

– Inicialmente, se SET = RESET = 1, pode-se levar a

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Latches

●

Latch RS

– A entrada SET é momentaneamente pulsada em nível

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Latches

●

Latch RS

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Latches

●

Latch – Exemplo de Aplicaçao

– Com uma chave mecanica a

trepidaçao de contato (contact bounce) torna praticamente

impossível obter uma transiçao de tensao “limpa”.

– As multiplas transições no sinal

nao duram mais do que poucos mili segundos, mas podem ser inaceitáveis em algumas

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Latches

●

Latch RS Síncrono ou Controlado

– No latches RS nao há controle sobre as entradas.

● Quando os bits R e S chegam ao latch, sao processadas

imediatamente, sem nenhum tipo de controle.

● O circuito pode ser modificado, introduzindo-se uma entrada

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Latches

●

Latch RS com Enable

– RS Síncrono com Entradas Diretas;

– Na transiçao de R=S=1 para R=S=0, apresenta estado

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Latches

●

Latch D ou Transparente

– O latch R-S síncrono nao consegue evitar o estado de

oscilaçao quando os atrasos forem iguais na transiçao de R=S=1 para R=S=0.

● Um inversor entre as entradas R e S, as

torna complementares, fazendo com que o circuito atue na regiao normal de operaçao.

● A entrada comum das portas que

implementam o circuito

direcionador é denominada entrada de habilitaçao

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Latches

●

Latch D

– Definiçao de entradas da entrada de habilitaçao.

● Se EN = 1, a saída Q será igual a entrada D (transparente). ● Se EN = 0, a saída Q nao será modificada (guarda o ultimo

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Latches

●

Latch D

– Um exemplo de comportamento de um latch D para as

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Flip-Flops

●

Latches controlados D e RS sao ativados pelo

nível logico do sinal de controle.

– Enquanto o sinal de controle estiver ativando o latch,

as variações das entradas D ou R e S serao percebidas e este poderá mudar de estado.

– Essa característica é impropria para a construçao de

circuitos sequenciais síncronos, já que nestes,

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Flip-Flops

●

Sao circuitos derivados dos latches, porém

ativados pela transiçao do sinal de controle.

– Eles permanecem ativados apenas durante um

intervalo de tempo muito pequeno:

● Apos a ocorrencia de uma transiçao do sinal de controle.

● Uma eventual troca de estado so pode ocorrer durante esse

intervalo de tempo.

– Entre duas transições sucessivas do mesmo tipo (ou

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Flip-Flops

●

Sao dispositivos que possuem duas saídas

complementares (Q e Q), uma ou duas variáveis

de entrada, uma entrada de sincronizaçao - Clock

(CK), e em muitos casos, entradas de pré-seleçao

de saída: Preset, PR e Clear (CLR).

– Dependendo do projeto, um flip-flop pode ser

disparado pela transiçao de subida ou pela transiçao de descida do clock.

– Eles sao disparados pela borda (subida ou descida),

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Flip-Flops

●

Flip-Flop SR Síncrono

– O valor logico das saídas Q e Q definem o estado

(SET ou RESET) do flip-flop.

– A açao da entrada de Clock é habilitar (CL=1) ou

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Flip-Flops

●

Flip-Flop D

– O valor logico da entrada de dados D é transferido

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Flip-Flops

●

Flip-Flop JK (Edge-Triggered)

– JK gatilhado na transiçao de sinal clock

(edge-triggered).

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Flip-Flops

●

Flip-Flop JK (Edge-Triggered)

– Funciona de forma muito semelhante ao SR, com a

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Flip-Flops

●

Flip-Flop JK (Master-Slave)

– Formado por dois latches, um mestre e um escravo.

– Possui a mesma tabela do JK (edge-triggered), mas

com convenções de tempos t_n e t_n+1 diferentes.

● J

n, Kn e Qn correspondem aos valores de J, K e Q no tempo imediatamente anterior a subida do pulso.

● Q

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Flip-Flops

(25)

Flip-Flops

●

Aplicações

– Sincronizaçao usando Flip-Flops.

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Flip-Flops

●

Aplicações

– Sincronizaçao usando Flip-Flops.

● Um flip-flop D disparado por transiçao negativa é usado para

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Flip-Flops

●

Aplicações

– Detecçao de uma Sequencia de Entrada.

● Um flip-flop JK é usado para responder a uma determinada

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Registradores de Deslocamento

●

Comumente usados no armazenamento de

informações com mais de 1 bit.

●

Constituídos de flip-flops D ou JK Mestre-Escravo

encadeados onde a saída do anterior é ligada

diretamente na saída do posterior.

●

Aplicações:

– Conversao de dados em série para paralelo e

vice-versa;

– Operações aritméticas (divisao e multiplicaçao por 2);

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Registradores de Deslocamento

●

Registradores

– Conjunto de elementos de memoria (flip-flops ou

latches) usados para armazenar n bits.

– Usam um unico sinal de clock ou um unico sinal de

habilitaçao.

– Elementos de memoria usados para armazenar

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Registradores de Deslocamento

●

Deslocador

– Usado para mover um conjunto de bits de uma ou

mais posições para a esquerda ou direita.

– Podem ser inseridos '0's para as posições que ficam

vagas a medida que os bits sao deslocados.

● 00111001 << 11100100 (multiplicaçao por 4) ● 00111001 > 00011100 (divisao por 2)

– O bit de sinal (bit mais a esquerda) é replicado quando

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Registradores de Deslocamento

●

O Registrador de Deslocamento

– Composto por uma série de Latches ou Flip-Flops

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Registradores de Deslocamento

●

O Registrador de Deslocamento

– Exemplos de Aplicações:

● ULAs de processadores.

– Registradores a esquerda, direita e

em anel.

● Conversao série para paralelo e

vice-versa.

● Armazenamento de sequencia de

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Registradores de Deslocamento

●

O Registrador de Deslocamento

– Exemplo de

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Contadores

●

Circuito digital que evolui sob o comando de um

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Contadores

●

Sao usados principalmente para contagens,

geraçao de palavras, divisao de frequencias,

mediçao de frequencia e tempo.

●

Sao basicamente divididos em duas categorias:

– Assíncronos - Sao mais lentos pois a saída de um

flip-flop dispara uma mudança no flip-flip-flop seguinte.

– Síncronos - O estado de todos os flip-flops sao

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Contadores

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Contadores

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Contadores

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