Lógica sequencial, registos e contadores
Adriano A. Santos Departamento de Engenharia Mecânica Politécnico do Porto
INTRODUÇÃO Na lógica sequencial, ao contrário da lógica combinatória já abordada anteriormente, o estado das suas saídas não é determinado, unicamente, pelos estados das entradas. Nesta, as saídas não se encontram definidas unicamente pelas entradas, mas também pela sequência de entradas que condicionam o estado existente, as entradas que as precederam. Por outras palavras, o circuito possui memória. Na Figura 1 é apresentado um esquema de um sistema sequencial genérico, onde as saídas se encontram condicionadas, em qualquer momento, pelas entradas presentes e pela informação armazenada nos elementos de memória. A informação armazenada na memória do sistema irá determinar o estado do circuito.
Saídas combinatórias
Saídas memorizadas
robótica
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AUTOMAÇÃO E CONTROLO
1.ª Parte
Portas lógicas combinatórias
Elementos de memória
Entradas externas Figura 1. Diagrama de blocos de um sistema sequencial.
Na verdade, a maioria dos sistemas digitais requerem uma função de armazenamento, cujo objetivo é manter os dados binários durante um determinado período de tempo. Alguns destes dispositivos poderão ser utilizados como armazenamento temporal ou como armazenamento permanente com capacidade para memorização de um único bit ou de um grupo de bits, por exemplo um byte. Vários são os tipos de dispositivos de armazenamento disponibilizados. Os mais comuns são: flip-flops, registos, memórias semicondutoras, discos magnéticos, fitas magnéticas e discos óticos. Naturalmente que nesta coluna se irá fazer uma pequena abordagem a estes elementos focando a nossa atenção, unicamente, em circuitos biestáveis como os flip-flops, latches e de registo. O circuito de flip-flop é um circuito lógico biestável, que possui dois estados, denominados de SET (estado 1, ativação) e RESET (estado 0, desativação), nos quais se pode manter indefinidamente, o que permite o armazenamento de um único bit. Estes circuitos são implementados com portas lógicas sendo
os blocos lógicos de construção de contadores, registos e de outros circuitos de controlo sequencial. Estes podem ainda ser usados em determinados tipos de memórias. Os registos são formados por combinações de vários flip-flops de modo que se torne possível armazenar grupos de bits. Por exemplo, um registo de 8 bits poderá ser construído a partir de 8 flip-flops, armazenamento de um byte. Estes podem ainda ser utilizados para transferir bits de uma posição para outra, dentro do próprio registo ou fora do mesmo. Estes dispositivos recebem o nome de registos de transferência. Os circuitos sequenciais podem ser divididos em síncronos e assíncronos: 1. Síncrono: as entradas, saídas e os estados internos são definidos por intervalos de tempo controlados por um sinal de relógio; 2. Assíncrono: os circuitos respondem, em qualquer momento, às alterações das entradas.
SISTEMAS BIESTÁVEIS COM SENSIBILIDADE DE NÍVEL OU LATCHES O latch é um dispositivo de armazenamento temporal de dois estados estáveis (biestável), que poderá permanecer em qualquer um deles. Biestável R-S com portas NOR O latch R-S (Reset-Set) com entrada ativa a um nível alto é um tipo de dispositivo lógico biestável com duas saídas Q e Q (uma complementar da outra), e composto por duas portas NOR acopladas de acordo com o esquema apresentado na Figura 2. A saída de cada porta NOR é ligada à entrada da porta oposta.
R Q
Q
S
NOR A
B
S
S
R
Qn
Qn
0
0
1
0
0
Qn–1
Qn–1
Sem alteração
0
1
0
0
1
0
1
RESET
1
0
0
1
0
1
0
SET
1
1
0
1
1
0
0
Não permitido
Figura 2. Latch R-S com entrada ativa a nível alto.