Circuito Integrado 16 - Contador binário C-Mos CD4040

 O CD 4040 é um contador binário de 12 Bits.

Cada saída divide a frequência de entrada (clock) por 2. A divisão máxima é 4096. A saída Q12 (1) fica alta após 2048 ciclos e depois baixa após outros 2048 ciclos. 

Quando o pino de Reset é colocado em ALTO, todas as saídas ficam BAIXAS.

O circuito "Contador Binário" permite, de forma fácil, aprender como funciona o sistema de numeração de base 2 ( sistema binário).

Como pulso de clock (10) usaremos uma chave (S1), com S1 fechada, a cada acionamento, o CD4040 incrementa suas saídas (Q1 a Q12). Iniciando no pino Q1 (9) - saída de menor valor binário (LSB) até a saída de maior valor (MSB) que é o pino 1 - Q12 (4096).

Para ler o valor binário, devemos somar os valores dos Led's que ficam acesos. Para reiniciar nova contagem, aperte S2 - botão de reset.

Entretanto, se nos pinos forem colocados um diodo como ânodo interligados e ligados ao pino 11 do RESET e à alimentação positiva através de um resistor, e o catodo destes diodos interligados, é possível obter o sinal de entrada dividido pelo número que for necessário, fazendo a contagem "zerar" em qualquer valor entre 1 e 4096.

Contador binário elaborado pelo Prof. Sinésio Gomes está disponível em: 20_03_01 Contador Binário SRG.

Contador de Zero a 99

Aprender a ler um número representado em binário, convertendo-o para a forma decimal é um tema de interesse no ensino técnico. Ele pode ser associado ao funcionamento dos computadores e ajudar a entender a lógica digital. Desta forma, o circuito que descrevemos pode ser empregado como uma ferramenta de trabalho para o aprendizado de numeração binária.

Observamos que o contador binário puro de 8 bits (8 LEDs contaria até 255 e não somente até 99). Uma sugestão de trabalho é justamente explicar essa diferença.

Contador de 0 a 99 elaborado pelo Prof. Sinésio Gomes está disponível em: 20_03_02 Contador Binário de 0 a 99 SRG.

© Direitos de autor. 2002: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 19/04/2002.

Circuito Integrado 15 - Decodificador BCD para 7 Segmentos 74LS48

O uso de um sistema de codificação BCD em microeletrônica e sistemas de computador é particularmente útil em situações em que o decimal codificado em binário deve ser exibido em um ou mais displays de LED ou LCD de 7 segmentos e há muitos circuitos integrados populares disponíveis que são configurados para fornecer uma ou mais saídas BCD.
Um IC comum é o contador/divisor assíncrono 74LS90 que contém contadores independentes de divisão por 2 e divisão por 5 que podem ser usados ​​juntos para produzir um contador de década de divisão por 10 com saídas BCD. Outro é o 74LS390 que é uma versão dupla do 74LS90 básico, e também pode ser configurado para produzir uma saída BCD.

Mas os ICs codificados BCD mais comumente usados ​​são o 74LS47 e o 74LS48 BCD para decodificador/driver de 7 segmentos, que converte um código BCD de 4 bits de um contador, etc. e o converte no código de exibição necessário para acionar os segmentos individuais de um display LED de 7 segmentos. Embora ambos os ICs sejam funcionalmente os mesmos, o 74LS47 tem saídas ativas baixas para acionar displays de ânodo comum, enquanto o 74LS48 tem saídas ativas altas para acionar displays de cátodo comum.
Vimos aqui que o Binary Coded Decimal ou BCD é simplesmente a representação de código binário de 4 bits de um dígito decimal com cada dígito decimal substituído nas partes inteira e fracionária com seu equivalente binário. O Código BCD usa quatro bits para representar os 10 dígitos decimais de 0 a 9.
Então, por exemplo, se quiséssemos exibir números decimais no intervalo de 0 a 9 (um dígito), precisaríamos de 4 bits de dados (um nibble), números decimais no intervalo de 0 a 99 (dois dígitos), precisaríamos de 8 bits (um byte), números decimais no intervalo de 0 a 999 (três dígitos), precisaríamos de 12 bits e assim por diante. O uso de um único byte (8 bits) para armazenar ou exibir dois dígitos BCD, permitindo que um byte contenha um número BCD no intervalo de 00 a 99, é conhecido como BCD compactado .

O código decimal codificado binário padrão é comumente conhecido como um código BCD 8421 ponderado, com 8, 4, 2 e 1 representando os pesos dos diferentes bits começando do bit mais significativo (MSB) e prosseguindo em direção ao bit menos significativo (LSB). Os pesos das posições individuais dos bits de um código BCD são: 2 3 = 8 , 2 2 = 4 , 2 1 = 2 , 2 0 = 1 .
A principal vantagem do sistema Decimal Codificado Binário é que ele é um sistema rápido e eficiente para converter números decimais em números binários em comparação ao sistema binário puro. Mas o código BCD é um desperdício, pois muitos dos estados de 4 bits (10 a 16) não são usados, mas os displays decimais têm aplicações importantes.

No link a seguir há a folha de dados do circuito integrado NOR C-Mos Gate 74LS47 e dos display de 7segmentos: 24_01_10 BCD_7S-SRG e Display_7S.

Decodificador BCD para 7 segmentos elaborado pelo Prof. Sinésio Gomes estará disponível em: 20_03_03 Decodificador BCD 7S SRG.

© Direitos de autor. 2002: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 19/04/2002.

AP 22.6 - Circuito Contador BCD com Flip-Flop JK

Um contador BCD é um tipo especial de contador digital que pode contar até dez com a aplicação de um sinal de clock

Vimos anteriormente que flip-flops tipo T de alternância podem ser usados ​​como contadores individuais de divisão por dois. Se conectarmos vários flip-flops de alternância em uma cadeia de série, podemos produzir um contador BCD digital que armazena ou exibe o número de vezes que uma sequência de contagem específica ocorreu.

Flip-flops do tipo T com clock agem como um contador binário de divisão por dois e, em contadores assíncronos, a saída de um estágio de contagem fornece o pulso de clock para o próximo estágio. Então, um contador flip-flop tem dois estados de saída possíveis e, adicionando mais estágios flip-flop, podemos fazer um contador N de divisão por 2. Mas o problema com contadores binários de 4 bits é que eles contam de 0000 a 1111. Isso é de 0 a 15 em decimal.

Para fazer um contador digital que conte de 1 a 10, precisamos que o contador conte apenas os números binários de 0000 a 1001. Ou seja, de 0 a 9 em decimal e, felizmente para nós, os circuitos de contagem estão prontamente disponíveis como circuitos integrados, sendo um desses circuitos o Contador de Décadas Assíncrono 74LS90 .

Contadores digitais contam para cima de zero até algum valor de contagem pré-determinado na aplicação de um sinal de clock. Uma vez que o valor de contagem é alcançado, redefini-los retorna o contador de volta a zero para começar novamente.

Um contador de década conta em uma sequência de dez e então retorna a zero após a contagem de nove. Obviamente, para contar até um valor binário de nove, o contador deve ter pelo menos quatro flip-flops dentro de sua cadeia para representar cada dígito decimal, conforme mostrado.

Diagrama de estado do contador BCD

Então, um contador de décadas tem quatro flip-flops e 16 estados potenciais, dos quais apenas 10 são usados, e se conectássemos uma série de contadores, poderíamos contar até 100 ou 1.000 ou até qualquer número de contagem final que escolhermos.

O número total de contagens que um contador pode contar também é chamado de MÓDULO . Um contador que retorna a zero após n contagens é chamado de contador módulo-n , por exemplo, um contador módulo-8 (MOD-8), ou módulo-16 (MOD-16), etc., e para um “contador de n bits”, o intervalo completo da contagem é de 0 a 2n-1 .

Contador de décadas BCD 74LS90

Aplicações sucessivas do interruptor de botão de pressão, SW 1, aumentarão a contagem até nove, 1001. Na décima aplicação, as saídas ABCD serão zeradas para iniciar uma nova sequência de contagem. Com um número redondo de pulsos MOD-10, podemos usar o contador de décadas para acionar um display digital.

Se quisermos exibir a sequência de contagem usando um display de sete segmentos, a saída BCD precisa ser decodificada apropriadamente antes de poder ser exibida. Um circuito digital que pode decodificar as quatro saídas do nosso contador BCD 74LS90 e acender os segmentos necessários do display é chamado de Decoder .

Circuito final do contador BCD de 4 bits

Note que um display de 7 segmentos é feito de sete diodos emissores de luz individuais para formar o display. O melhor método de limitar a corrente através de um display de sete segmentos é usar um resistor limitador de corrente em série com cada um dos sete LEDs, conforme mostrado. 

Contador BCD e decodificador BCD para 7 segmentos elaborado pelo Prof. Sinésio Gomes está disponível em: 20_03_41 Com contador BCD e decodificador BCD 7S SRG.

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

AP 22.5 - Contador Mod-6 e mod-10 com Flip-Flop T

Em muitas aplicações, você precisa de um contador com um número bem definido de estados e, muitas vezes, o número de estados não é 2, 4, 8, etc., mas, por exemplo, 6 estados...

Em um contador mod-6 , você está usando um contador de 3 bits que na verdade tem 8 estados. No entanto, quando o contador atinge o sétimo estado ( Q2 = 1 , Q1 = 1 , Q0 = 0 ), você força o contador a retornar ao estado ( Q2 = 0 , Q1 = 0 , Q0 = 0 )...

Para isso, você usa uma porta AND , cuja saída é conectada com as entradas RESET dos flip-flops...

Diagrama de circuito do contador mod-6.

Entrada SET/RESET O flip-flop JK no C-MOS 4027 tem, além das entradas J e K , uma entrada SET (S) e RESET (R) cada... SET (S)- define a saída Q = 1 RESET (R)- define a saída Q = 0

Estados de ilustração do contador binário Mod-6.

Com o circuito mostrado você percebe facilmente que o contador agora produz apenas 6 estados ...

Circuito contador mod-6. ( Ampliar )

Você encontra um contador mod-6 em muitas aplicações onde o tempo é "contado".

Além disso, você encontra em muitas aplicações um contador mod-10 ...

Um lugar especial entre os contadores é o contador mod -10. O contador mod -10 passa por 10 estados antes de começar de novo e, portanto, é interessante quando o sistema numérico decimal é usado...

Em um contador mod-10 , você está usando um contador de 4 bits que na verdade tem 8 estados. No entanto, quando o contador atinge o sétimo estado ( Q3 = 1 , Q2 = 0 , Q1 = 1 , Q0 = 0 ), você força o contador novamente a retornar ao estado ( Q3 = 0 , Q2 = 0 , Q1 = 0 , Q0 = 0 )...

Para isso, você usa uma porta AND , cuja saída é conectada com as entradas RESET dos flip-flops...

Diagrama de circuito do contador mod-10.

Estados de ilustração do contador binário Mod-10.

Com o circuito mostrado você percebe facilmente que o contador agora produz apenas 10 estados ...

Circuito contador mod-10. ( Ampliar )

Você encontra um contador mod-10 em muitas aplicações que conta no sistema numérico decimal .

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

AP 22.4 - Contador Johnson com Flip-Flop D

 Um contador de Johnson, também conhecido como contador de Moebius, é uma forma especial de contador de anel...

Com um contador Johnson, a saída invertida do último flip-flop é conectada à entrada do primeiro flip-flop...

Diagrama de circuito do contador de Johnson.

Ilustração dos estados do contador Johnson.

Dê uma olhada no diagrama do circuito. O contador Johnson mostrado consiste novamente em quatro flip-flops D. Com Reset você define o contador para ( 0000 ) . Depois disso, o contador Johnson em cada sinal de clock passa por oito estados ( contador mod-8 )...

Contador do circuito Johnson. ( Ampliar )

Agora você continua com as aplicações dos contadores...

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

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