aula 18 - Registradores de Deslocamento

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Universidade Federal do ABC

Prof. Rodrigo Reina Muñoz

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Aula 18: Registradores de Deslocamento

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Registrador: Agrupamento de FFs utilizados para a manipulação e

armazenamento de dados.

• Em um registrador os dados podem ser tratados de forma serial ou paralela.

I3 1 I2 0 I1 1 I0 0

Armazenamento e Transferência de Dados

Modo Serial: A informação é recebida ou transmitida bit a bit em uma única linha.

Modo Paralelo: Todos os bits da informação são recebidos ou transmitidos simultaneamente. I3 1 I2 0 I1 1 I0 0 I3 I2 I1 I0 Linha Linhas

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Armazenamento e Transferência de Dados (cont.)

As quatro configurações básicas de registradores são:

Registrador

Série - Série saída serial

entrada serial _{Série -Paralelo}Registrador

saída paralela entrada serial ... Registrador Paralelo - Série entrada paralela saída serial

...

R e g is tra d o r P a ra le lo - P a ra le lo e n tr a d a p a ra le la s a íd a p a r a le la ... ...

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Exemplo: Transmissão serial.

Armazenamento e Transferência de Dados (cont.)

• Poderia ser implementado com FF tipo D.

• O 1º FF sincroniza o sinal com a borda do clock.

• O tamanho da palavra é função do número de FF.

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Registrador de Deslocamento com FF Tipo D

Entrada Paralela – Saída Paralela

Todos os bits são armazenados simultaneamente, e todos eles são disponíveis na saída simultaneamente.

Exemplo: 74ALS174/74HC174

CP: Carga de dados na borda de subida. MR’: Reset assíncrono.

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Exercício: Mostre como conectar o 74ALS174 para operar como um registrador de deslocamento serial. Os dados devem ser deslocados

na sequência: Entrada serial D5 D4 D3 D2 D1 D0.

Registrador de Deslocamento com FF Tipo D

Entrada Paralela – Saída Paralela (cont.)

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Registrador de Deslocamento

Entrada Serial – Saída Serial

- O registrador é carregado bit a bit em cada pulso do relógio ao longo de todos os FF.

- Os bits saem no outro extremo na ordem que foram carregados.

- Apenas a saída serial QH é disponível.

- Dados seriais entram no pino SER.

- Dados paralelos podem ser carregados de forma síncrona.

- Funcionamento serial se SH/LD’ = 1

- Carga paralela de dados se SH/LD´ = 0 Exemplo: 74ALS166 e 74HC166

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- 74ALS166 - 74HC166

Registrador de Deslocamento

Entrada Serial – Saída Serial (cont.)

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Exemplo:

O primeiro bit aparece em QH em t₈ após 8 pulsos de relógio.

Registrador de Deslocamento

Entrada Serial – Saída Serial (cont.)

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Registrador de Deslocamento

Entrada Paralela – Saída Serial

D PR Q CL Q CK D PR Q CL Q CK D PR Q CL Q CK D PR Q CL Q CK X clock clear

.

Q0

.

Q1

.

Q2

_.

Q₃ enable I0 I1 I2 I3 - Clear = 0 Q₀, Q₁, Q₂ e Q₃ = 0 - Enable = 1 PR’= I_N’ Q₀ = I₀, Q₁ = I₁, Q₂ = I₂ e Q₃ = I₃

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- Entrada paralela via P₀ a P₇. - Opção de entrada serial via Ds. - Saídas acessíveis são Q7 e Q7’. - O sinal CP INH anula o efeito dos pulsos de relógio CP (quando em nível alto).

- O sinal SH/LD’ determina se a operação é de deslocamento (síncrono) ou de carga paralela (assíncrona).

Registrador de Deslocamento

Entrada Paralela – Saída Serial

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Exemplo: Determine a saída Q₇ de um CI 74HC165 com Ds = 0 e CP INH = 0, aplicando as formas onda da figura.

OBS: Todas as saídas são mostradas, mas somente Q₇ é disponível.

Registrador de Deslocamento

Entrada Paralela – Saída Serial (cont.)

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clock

.

Entrada série

Q₃ Q₂ Q₁ Q₀

Registrador de Deslocamento

Entrada Serial – Saída Paralela

•

O primeiro FF sincroniza o sinal com a borda do relógio.

• Este tipo de ligação desloca a informação para a direita a cada borda de subida do relógio.

• Os registradores de deslocamento podem ter larguras diferentes (4, 8, 10, 20 bits), sendo que a largura reflete o número de FF utilizados.

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Exemplo: 74ALS164 e 74HC164.

Registrador de Deslocamento

Entrada Serial – Saída Paralela (cont.)

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Exemplo: Considere que o conteúdo inicial do registrador é 00000000. Determine a sequência de estados conforme os pulsos de relógio.

- A entrada serial é 1 e será deslocada pelo registrador.

- No 8º pulso, o registrador tende a ir para o estado 11111111.

- Esse estado é momentâneo pois Q₇ = 1 ativa MR’ e zera a saída.

Registrador de Deslocamento

Entrada Serial – Saída Paralela (cont.)

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Contadores com Registrador de Deslocamento

Contador em Anel

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Contadores com Registrador de Deslocamento

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Contadores com Registrador de Deslocamento

Contador Johnson (cont.)

• Para um dado módulo o contador precisa apenas da metade do número de FF, se comparado com o contador em anel.

• O contador precisa de portas para decodificar a contagem. • O contador representa um meio termo entre o contador Binário e o contador em Anel.

- Menor número de FF que o contador em anel e, normalmente, maior número que o contador binário.

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Aplicação com Registrador de Deslocamento

Um contador em anel pode ser usado como um circuito de sequenciamento. Por exemplo um controlador de semáforo.

O circuito ilustrado a seguir opera com uma sequência de: verde 20 s, amarelo 10 s, e vermelho 20 s.

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Note que o circuito utiliza um foto-transistor para diferenciar o dia da noite. Durante a noite, o sequenciador deve parar sua operação normal e acionar a luz em amarelo de forma piscante.

Observe a geração das luzes nos tempos de 20 s, 10 s e 20 s através das portas OR acionadas pelas saídas dos FFs.

Funcionamento:

• Durante o dia, a luz do sol incide sobre o fotodetector, colocando-o em

condução. Assim sua saída é nível lógico ‘0’ na entrada do primeiro inversor. • Esse evento coloca um nível ‘0’ na entrada da porta OR que passará os

pulsos de relógio para o contador MOD-10. O contador MOD-10 divide a frequência a 1 pulso por 10 seg.

• A saída do contador MOD-10 é usada como relógio de todos os FFs do contador em anel que circulará um nível lógico ‘1’ durante 10 segundos em cada etapa. Veja a seguir as formas de onda:

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• Observe que as portas OR estarão em nível ‘1’ quando as saídas dos FFs aos quais está conectada estão em nível lógico alto. Por exemplo, a porta 1 estará em nível ‘1’ quando Q_o ou Q₁ estão em nível ‘1’. Isso ocorre por 20 seg.

• Durante a noite o foto-transistor desliga colocando um nível ‘1’ na sua saída. Isso coloca um nível ‘1’ na porta OR 4.

• A porta OR 4 inibe os pulsos de relógio de serem aplicados ao contador em anel.

• Observe que a saída do primeiro inversor é conectada ao clear de todos os FFs,

fazendo todas as saídas Q = ‘0’.

• Observe que ao mesmo tempo, a porta AND passa os pulsos de relógio

diretamente para a porta OR número 2 fazendo que a luz amarela fique piscando.

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• Observe que a transição do primeiro inversor de ‘0’ para ‘1’ causa um surto de corrente no circuito RC. Essa corrente causa um nível lógico ‘1’ na entrada do terceiro inversor, que por sua vez causa um preset no primeiro FF (nível ‘0’ em S_Do’).

• Observe que dessa forma é colocado o nível lógico ‘1’ somente no primeiro FF, Nível que será deslocado através do contador.

• Quando o surto de corrente termina, o sinal S_Do’ retorna para nível ‘1’, e o contador circula o nível ‘1’ do primeiro FF através do contador durante todo o dia.