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Circuitos contadores
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Circuitos contadores, Notas de estudo de Circuitos Elétricos
Circuitos contadores
Tipologia: Notas de estudo
Antes de 2010
1 / 22
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Circuitos contadores
Circuitos contadores
CIRCUITOS CONTADORES CIRCUITOS CONTADORES
São circuitos digitais que variam seus estados de acordo com uma
sequência pré-determinada, sob o comando do sinal de clock.
São utilizados para contagens diversas, divisão de frequência, medição
de frequência e tempo, geração de formas de onda e conversão A/D.
Podem ser divididos em 2 categorias:
Assíncronos: os flip-flops não possuem entradas de clock comuns, ou
seja, não tem sincronismo. O clock é aplicado apenas ao 1º flip-flop do
contador.
Síncronos: todos os flip-flops são controlados pelo mesmo sinal de
clock e, portanto, são atualizados simultaneamente (em sincronia).
Funcionamento:
1. Aplica-se zero à entrada CLR dos flip-flops para que as saídas sejam iniciadas
em nível baixo. Retorna CLR=1.
2. A cada pulso do clock a saída do 1º flip-flop muda de estado.
3. A cada 2 mudanças de estado de Q
0
, Q
1
muda de estado e assim por diante.
Q1 Q2 Q
Q
CLK
CLR
1
S
D
CP
R
Q
_
Q
S
D
CP
R
Q
_
Q
S
D
CP
R
Q
_
Q
S
D
CP
R
Q
_
Q
T T T T
1) CONTADOR DE PULSOS
CONTADORES ASSÍNCRONOS CONTADORES ASSÍNCRONOS
Podemos verificar que o período
de Q0 é o dobro do clock, o período
de Q1 é o dobro de Q0 e assim
sucessivamente.
Como f=1/T, temos um divisor de
frequência por 2 a cada flip-flop.
No caso do exemplo temos um
contador com 4 flip-flops e,
consequentemente, as seguintes
frequências disponíveis:
f é a frequênciadeentrada
f é a frequênciade saída
N éo númerode flip flops
onde
f f f
f
E
S
E E
N
E
S
:
2 2 16
4
CLK
Q 0
Q 1
Q 2
Q 3
1) CONTADOR DE PULSOS
CONTADORES ASSÍNCRONOS CONTADORES ASSÍNCRONOS
Circuito que realiza a contagem do equivalente a 0 – 9 no sistema decimal, ou seja,
acompanha o código BCD-8421 de 0000 a 1001.
O circuito, baseado em flip-flops tipo T é apresentado abaixo:
2) CONTADOR DE DÉCADA
CONTADORES ASSÍNCRONOS
CONTADORES ASSÍNCRONOS
! Deve-se resetar a saída (CLR=0) quando ocorrer o caso 1010
(2)
(10)
S
D
CP
R
Q
_
Q
S
D
CP
R
Q
_
Q
S
D
CP
R
Q
_
Q
S
D
CP
R
Q
_
Q
CLR
CLK
Q
Q1 Q2 Q
T T T T
CP: clock em ativo baixo
Podemos simplificar o circuito de reset já que Q3 e Q1 só assumem valor ‘1’ simultaneamente
em 1010 e após este valor. Como fazer esta simplificação?
O contador pode ser usado como um divisor por 10 para a freqüência de clock. Como?
2) CONTADOR DE DÉCADA
CONTADORES ASSÍNCRONOS
CONTADORES ASSÍNCRONOS
S
D
CP
R
Q
_
Q
S
D
CP
R
Q
_
Q
S
D
CP
R
Q
_
Q
S
D
CP
R
Q
_
Q
CLR
CLK
Q
Q1 Q2 Q
T T T T
Usando o mesmo processo visto anteriormente, podemos obter um contador de 0
(zero) até um número qualquer ‘N’. Basta fazermos com que o estado posterior a ‘N’
acione o terminal de clear de todos os flip-flops.
A seguir é apresentado o contador de 0 a 5. Neste caso, o contador deve ser
reiniciado (recomeçar a contagem a partir do zero) quando passar para o estado ‘6’.
! Para contar até 5 usamos apenas 3 flip-flops já que 2
3
=8 (contador de 0 a 7).!
3) CONTADOR SEQUENCIAL DE ‘0’ A ‘N’
CONTADORES ASSÍNCRONOS
CONTADORES ASSÍNCRONOS
CP: clock em ativo baixo
Q1 Q
Q
CLK
CLR
1
S
D
CP
R
Q
_
Q
S
D
CP
R
Q
_
Q
S
D
CP
R
Q
_
Q T T T
Os circuitos são os mesmos dos contadores crescentes, com a diferença de
utilizarmos as saídas complementares N , sendo o LSB.
Q , Q , Q ,..., Q
0 1 2 0
Q
Portanto, a contagem decrescente é o complemento da contagem crescente.
OBS.: o clock continua sendo fornecido pelas saídas “normais”.
N
Q , Q , Q ,..., Q
0 1 2
Quando CLR=0, e, portanto,. (Inicialização cheia)
0 1 2 3
, , , 0 Q Q Q Q
0 1 2 3
Q Q Q Q
4) CONTADOR DECRESCENTE
CONTADORES ASSÍNCRONOS CONTADORES ASSÍNCRONOS
S
D
CP
R
Q
_
Q
S
D
CP
R
Q
_
Q
S
D
CP
R
Q
_
Q
S
D
CP
R
Q
_
Q
CLR
CLK
Q
Q1 Q2 Q
T
T T T CP: clock em ativo baixo
Podemos, também, alternar entre contagem crescente e decrescente num mesmo
circuito. Para isso, é inserida uma variável de controle ‘MODO’.
Contador crescente
Quando MODO=1,
fornecem o clock do circuito.
0 1 2
Q , Q , Q
0 1 2
Q , Q , Q
5) CONTADOR UP/DOWN
CONTADORES ASSÍNCRONOS CONTADORES ASSÍNCRONOS
Contador decrescente
Quando MODO=0,
fornecem o clock do circuito.
MODO
Q1 Q Q
CLK
1
S
D
CP
R
Q
_
Q
S
D
CP
R
Q
_
Q
S
D
CP
R
Q
_
Q T T T
MODO
Q1 Q Q
CLK
1
S
D
CP
R
Q
_
Q
S
D
CP
R
Q
_
Q
S
D
CP
R
Q
_
Q T T T
0 0 0 1 1 1
1 0 0 0 1 1
0 1 0 1 0 1
1 0 0 0 1 1
0 0 0 1 1 1
1 1 1 0 0 0
0 1 1 1 0 0
1 0 1 0 1 0
0 1 1 1 0 0
0 1 2
Q , Q , Q
0 1 2
Q , Q , Q
5) CONTADOR UP/DOWN
CONTADORES ASSÍNCRONOS CONTADORES ASSÍNCRONOS
MODO=1 clock:
MODO=
MODO=0 clock:
MODO=1 clock:
0 1
Q , Q
0 1
Q , Q
0 1
Q , Q
CONTADORES SÍNCRONOS CONTADORES SÍNCRONOS
A forma genérica de um contador síncrono é apresentada a seguir:
Q3 Q2 Q1 Q
CLK
S
J
CP
K
R
Q
_
Q
S
J
CP
K
R
Q
_
Q
S
J
CP
K
R
Q
_
Q
S
J
CP
K
R
Q
_
Q
CIRCUITO
COMBINACIONAL
CONTADORES SÍNCRONOS
CONTADORES SÍNCRONOS
Deve-se proceder da mesma forma que no exemplo anterior, porém s estados
que não fazem parte da contagem devem ser considerados irrelevantes ou
encadeados até o início da sequência.
Diagrama de estados com uso do reset
Diagrama de estados para inicialização aleatória
1) CONTADOR GERADOR DE UMA SEQUÊNCIA QUALQUER
! Na pior das hipóteses, o circuito inicia em 4 e demora 10 ciclos de clock para entrar no contador.!
CONTADORES SÍNCRONOS CONTADORES SÍNCRONOS
Usado para gerar a sequência do código Johnson,
conforme a tabela.
3) CONTADOR JOHNSON
Clock Q 4
Q 3
Q 2
Q 1
Q 0
1º 0 0 0 0 0
2º 0 0 0 0 1
3º 0 0 0 1 1
4º 0 0 1 1 1
5º 0 1 1 1 1
6º 1 1 1 1 1
7º 1 1 1 1 0
8º 1 1 1 0 0
9º 1 1 0 0 0
10º 1 0 0 0 0
11º 0 0 0 0 0
Q
S
J
CP
K
R
Q
_
Q
Q0 Q1 Q2 Q
CLK
S
J
CP
K
R
Q
_
Q
S
J
CP
K
R
Q
_
Q
S
J
CP
K
R
Q
_
Q
S
J
CP
K
R
Q
_
Q
CONTADORES PARA TEMPORIZAÇÃO CONTADORES PARA TEMPORIZAÇÃO
A função básica destes circuitos é sinalizar quando um determinado
período de tempo foi transcorrido. Neste tipo de circuito, além do cuidado
para a construção do contador, deve-se utilizar como gerador de clock um
circuito bastante estável.