AP 22.3 - Contador de Anéis com Flip-Flop D

Em um contador de anel, a saída do último flip-flop é conectada à entrada do primeiro flip-flop. O contador de anel é basicamente um registrador de deslocamento e, portanto, também é chamado de registrador de deslocamento de anel...

Em um contador de anel, a informação é deslocada a cada sinal de clock Clk por uma posição ou flip-flop. Uma vez que a informação alcança o último flip-flop , no próximo sinal de clock ela é empurrada de volta para o primeiro flip-flop ...

Diagrama de circuito do contador de anéis.

Ilustração dos estados do contador de anéis.

Dê uma olhada no diagrama do circuito. O contador de anel mostrado consiste em quatro flip-flops D. Com Reset você define o contador para ( 1000 ) . Depois disso, o contador de anel em cada sinal de clock passa por quatro estados ( contador mod-4 )...

Contador de anéis de circuito. ( Ampliar )

Os contadores de anel são flexíveis e fáceis de construir. Eles são frequentemente usados ​​como divisores de frequência (mais sobre isso depois...).

© Direitos de autor. 2023: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 15/05/2023

AP 22.2 - Contador Binário de 4 bits com Flip-Flop D

Você encontra contadores em uma grande variedade de dispositivos. Pense no seu despertador digital ou outros circuitos de temporização. Mas também em estacionamentos, contagem de tráfego e diferentes aplicações em seus contadores de carros são usados. Aqui você aprenderá como construiu um contador simples de 4 bits.

Um contador simples de 4 bits consiste em quatro flip-flops D , como mostrado abaixo.

Diagrama de circuito de um contador

O resultado é apresentado no sistema binário , onde Q0 é o bit menos significativo e Q3 o mais alto. O contador começa em (0000) e adiciona 1 ao número armazenado com cada sinal de clock Clk ...

Decimal Binário Q3 Q2 Q1 Q0 0  0000 0 0 0 0 1  0001 0 0 0 1 2  0010 0 0 1 0 3  0011 0 0 1 1 4  0100 0 1 0 0 5  0101 0 1 0 1 6  0110 0 1 1 0 7  0111 0 1 1 1 8  1000 1 0 0 0 9  1001 1 0 0 1 10  1010 1 0 1 0 11  1011 1 0 1 1 12  1100 1 1 0 0 13  1101 1 1 0 1 14  1110 1 1 1 0 15  1111 1 1 1 1 Tabela de resultados de um contador de 4 bits.

O contador conta até 15 (1111) . No próximo ciclo de clock, o contador quer exibir o número 16 (10000) . O bit mais alto é omitido e o contador começa novamente em 0 (0000) .

Esta é apenas uma configuração possível . Você também pode construir o contador usando flip-flops JK ou T. Além disso, há contadores em muitos designs diferentes, eles contam para frente, para trás ou em sequências numéricas arbitrárias.

Com dois C-MOS IC's 4013, agora você é capaz de construir o contador de 4 bits. Você usa um botão de pressão como entrada Clk . Tais circuitos são usados, por exemplo, na contagem de tráfego.

Circuito de um Contador. ( Ampliar )

Reduzindo o "Retorno de Contato" No circuito você adicionou o capacitor C1 . Ele suaviza o sinal do interruptor de botão de pressão e, portanto, reduz o "Contact Bounce" . Realize o experimento uma vez com e outra sem capacitor ...

No próximo experimento, você substitui o botão de pressão S1 ( Clk ) por um sinal de relógio simples.

Agora você adiciona um relógio ao circuito de contagem. O gerador de relógio produz um sinal de relógio periódico, que você usa no lugar do interruptor de botão de pressão. Tal circuito você encontra, em princípio, em qualquer relógio digital.

Diagrama de circuito do relógio.

O diagrama do circuito mostra a estrutura do relógio. Ele é composto de duas portas NOT, um capacitor e um resistor. Como ele funciona exatamente não é importante neste ponto. Mais importante, ele fornece um sinal de relógio periódico com uma frequência de cerca de 1 Hertz .

Agora o circuito adiciona a cada segundo 1 ao valor armazenado e faz isso incansavelmente de 0 a 15 , repetidamente.

Contador de circuito com relógio. ( Ampliar )

Por enquanto é o suficiente sobre contador

© Direitos de autor. 2023: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 15/05/2023

AP 22.1 - Registrador de deslocamento com flip-flop D

 Um registrador de deslocamento é uma maneira de salvar dados. Eles podem ser encontrados em chips de computadores modernos em grandes números. Descubra como eles funcionam e como construir um usando flip-flops.

A estrutura de um shift register é muito similar à de um contador. Mas enquanto o contador gera novos dados a cada clock, o propósito de um shift register é armazenar dados. O diagrama de circuito de um shift register com flip-flop D é mostrado abaixo.

Diagrama de circuito Registrador de deslocamento.

Com cada sinal de clock Clk , a informação Data é armazenada em Q3 . Simultaneamente, a informação que estava armazenada naquele momento em Q3 , agora é armazenada em Q2 , a informação de Q2 para Q1 .... e assim por diante. Toda a informação é deslocada por uma posição em cada sinal de clock.... daí o nome shift register .

Para entender corretamente como um registrador de deslocamento funciona, construa-o usando os flip-flops D ...

O design de um registrador de deslocamento é muito semelhante ao do contador do experimento 15. Você também precisa de dois CIs C-MOS 4013 para construir um registrador de deslocamento de 4 bits.

Com o circuito mostrado, você se familiariza com a operação de um registrador de deslocamento .

Registrador de deslocamento de circuito. ( Ampliar )

Em computadores, registradores de deslocamento são usados ​​em todos os lugares onde dados seriais precisam ser convertidos em dados paralelos e vice-versa. Mas para isso você encontra mais informações em um tópico separado.

Mas mesmo em aplicações aparentemente cotidianas, como uma luz acesa em uma vitrine de loja, você encontra um registrador de deslocamento.

Este é, por enquanto, o último experimento nesta introdução aos flip-flops.

© Direitos de autor. 2023: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 15/05/2023

Circuito Integrado 14 - Registrador de deslocamento 74LS194

 Registrador de deslocamento universal de 4 bits 74LS194

Hoje, há muitos registradores de deslocamento do tipo “universal” bidirecionais de alta velocidade disponíveis, como o TTL 74LS194, 74LS195 ou o CMOS 4035 , que estão disponíveis como dispositivos multifuncionais de 4 bits que podem ser usados ​​em serial para serial, deslocamento para a esquerda, deslocamento para a direita, serial para paralelo, paralelo para serial ou como um registrador de dados multifuncional paralelo para paralelo, daí seu nome “Universal”.

Esses registradores de deslocamento universais podem executar qualquer combinação de operações de entrada paralela e serial para saída, mas exigem entradas adicionais para especificar a função desejada e para pré-carregar e redefinir o dispositivo. Um registrador de deslocamento universal comumente usado é o TTL 74LS194, conforme mostrado na figura acima. 

© Direitos de autor. 2020: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 29/02/2020

Aula 22 - Registrador de deslocamento - Shift Registers

Um registrador de deslocamento simples pode ser criado usando apenas flip-flops do tipo D, um flip-flop para cada bit de dados. A saída de cada flip-flop é conectada à entrada D do flip-flop à sua direita.

Os registradores de deslocamento mantêm os dados em sua memória, que são movidos ou “deslocados” para suas posições necessárias em cada pulso de clock.

• Cada pulso de clock desloca o conteúdo do registro uma posição de bit para a esquerda ou para a direita.
• Os bits de dados podem ser carregados um bit de cada vez em uma configuração de entrada em série (SI) ou carregados simultaneamente em uma configuração paralela (PI).
• Os dados podem ser removidos do registro um bit de cada vez para uma saída em série (SO) ou removidos todos ao mesmo tempo de uma saída paralela (PO).

Uma aplicação dos registradores de deslocamento é na conversão de dados entre serial e paralelo, ou de paralelo para serial.

Os registradores de deslocamento são identificados individualmente como SIPO, SISO, PISO, PIPO ou como um registrador de deslocamento universal com todas as funções combinadas em um único dispositivo.

Os registradores de deslocamento universais são dispositivos digitais muito úteis. Eles podem ser configurados para responder a operações que exigem alguma forma de armazenamento temporário de memória ou para o atraso de informações, como os modos de configuração SISO ou PIPO, ou transferir dados de um ponto para outro em um formato serial ou paralelo. Os registradores de deslocamento universais são frequentemente usados ​​em operações aritméticas para deslocar dados para a esquerda ou direita para multiplicação ou divisão.

© Direitos de autor. 2020: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 29/02/2020

Aula 21 - Flip-Flop Toggle com Clock (T-Clock)

 Em eletrônica digital, fala-se de quatro classes de flip-flops. Até agora você conheceu três classes. A última classe é o chamado flip-flop T.

O flip-flop T tem ao lado da entrada Clk também a entrada T ou Toggle ...

• Enquanto T estiver definido como 1 , o flip-flop alterna em cada borda ascendente de Clk entre os resultados.
• Se T = 0 , o resultado é armazenado.

Símbolo T Flip-Flop em um Diagrama de Circuito.

Circuito de um Flip-Flop T. ( Ampliar )

Isso provavelmente soa familiar para você. Lembre-se do flip-flop JK do último experimento...

• Se J = K = 1 , o flip-flop muda em cada borda ascendente de Clk entre os resultados.
• Se J = K = 0 , o resultado é armazenado.

Então você só precisa garantir que J seja sempre o mesmo que K. A maneira mais fácil é conectar o botão T às entradas J e K.

Portanto, você pode usar o circuito flip-flop JK do último experimento.

O flip-flop T, cujo símbolo e tabela-verdade são mostrados na figura ao lado é disparado na borda de descida do clock e possui apenas uma entrada de controle síncrona, a entrada T, que representa a palavra Toggle (troca). Quando ocorre uma borda de descida do clock, a saída Q inverte seu valor lógico presente na saida Q, se a entrada T estiver ativada (1), caso t seja 0 a saída manterá seu valor.

No link a seguir há a folha de dados do circuito integrado C-mos Flip-Flops J-K CD4027B: 24_02_02 Flip-Flops J-K SRG .

© Direitos de autor. 2023: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 15/05/2023

Aula 20 - Flip-flop JK com Clock (JK-Clock)

 Agora é hora de experimentar flip-flops acionados por borda.

 Até agora você conheceu duas classes de flip-flops: o RS e o D flip-flop. A maior diferença entre eles é o número de entradas e como você alterna entre os estados. Aqui você aprenderá sobre uma nova classe de flip-flops: o JK flip-flop.

O flip-flop JK é muito similar ao flip-flop RS . A entrada J se comporta como a entrada S , a entrada K como a entrada R. A única diferença é quando J e K simultaneamente mudam para 1. Em um flip-flop RS o resultado neste caso não é definido.

Em um flip-flop JK , por outro lado, quando J e K são ambos iguais a 1 , o resultado muda para cada pulso Clk .

Você pode descobrir isso por si mesmo. Use o C-MOS IC 4027 , no qual você encontra um flip-flop JK pré-programado...

Símbolo JK Flip-Flop em Diagramas de Circuito.

Circuito de um Flip-Flop JK . ( Ampliar )

Tabela verdade JK com Clock.

O flip-flop J-K na figura ao lado é disparado por borda de subida do sinal de clock e possui as entradas J e K que controlam o estado lógico do flip-flop. O modo de comutação (toggle mode) ocorre quando J = K = 1, fazendo com que o flip-flop mude para o estado lógico oposto no instante da borda de subida do sinal de clock. A tabela-verdade para esse flip-flop é a mesma do flip-flop S-R com clock, exceto para a condição J = K = 1, onde Q = Q0 e a saída Q terá seu valor invertido. 

No link a seguir há a folha de dados do circuito integrado C-mos Flip-Flops J-K CD4027B: 24_02_02 Flip-Flops J-K SRG .

No próximo experimento, você aprenderá sobre outra classe de flip-flop .

© Direitos de autor. 2023: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 15/05/2023