DISEÑO DE UN CONTADOR SÍNCRONO MEDIANTE FLIP-FLOPS
Enviado por Mauricio Diaz • 22 de Septiembre de 2018 • Apuntes • 1.746 Palabras (7 Páginas) • 383 Visitas
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REGIONAL
INSTRUCTOR
DISEÑO DE UN CONTADOR SÍNCRONO MEDIANTE FLIP-FLOPS
APRENDIZ
MECDICE 16
Diseño de un contador síncrono mediante Flip-Flops
6.1 Objetivo
Comprender el funcionamiento de un contador digital basado en circuitos secuenciales y diseñar un contador digital y desplegar el resultado en un exhibidor de siete segmentos.
6.2 Antecedentes
6.2.1 Definición de contador digital.
Un contador es un sistema secuencial con una entrada de pulsos, x (que puede ser la propia señal de reloj), y m salidas, zm-1, …, z0. Funciona de manera que, en respuesta a cada pulso de entrada, cambia el valor de las salidas, presentando cíclicamente una serie de configuraciones preestablecidas. Además un contador puede incluir señales de control (por ejemplo para situarlo en un estado prefijado, que se puede utilizar como estado inicial, o para decidir el sentido ascendente o descendente de la cuenta) y entradas para la carga en paralelo. El nombre de contadores se debe a que en muchos casos las configuraciones de las salidas no son más que una cuenta de los pulsos de entrada en una determinada base.
6.2.2 Clasificación de los contadores
Los contadores se dividen en dos grupos, los síncronos y los asíncronos.
- Contadores síncronos
Un contador síncrono consta de una serie de Flip-Flops, todos ellos activados por la misma señal de reloj, de manera que todos cambian de estado simultáneamente. Las entradas de excitación de los FF son función de las salidas de los propios FF y, por tanto, un contador síncrono incluye una lógica combinacional para generar las entradas de excitación de los FF.
- Contadores asíncronos
Los contadores asíncronos o en cascada tienen en común el que la señal de entrada (los pulsos de entrada) actúan sólo sobre uno de los FF del circuito (primer FF), y sobre los restantes actúan las salidas de otros FF del circuito. Además, la lógica combinacional en un contador asíncrono suele ser muy reducida, si es que incluye alguna.
6.2.3 Diseño de un contador síncrono
El proceso de diseño de un circuito síncrono secuencial se puede resumir en los siguientes pasos:
- Se obtiene la especificación del circuito buscado. Esto se hace mediante un grafo representativo.
- Se derivan los estados para la máquina seleccionando primero un estado inicial.
- Se elabora una tabla de estado a partir del diagrama de estado.
- Minimizar el número de estados. “Este paso es opcional”.
- Se decide el número de variables de estado necesarias para representar todos los estados y realizar la asignación de éstos.
- Se elige el tipo de Flip-flops que van a usarse en el circuito.
- Se implementa el circuito según lo indiquen las expresiones lógicas
6.2.4 Ejemplo
Diseñe un contador que realice la siguiente secuencia 00 − 01− 11− 10 − 00 − 01− ….
Como indica el paso 1, primero se obtiene la especificación del circuito mediante un grafo que realice la secuencia de conteo indicada en el enunciado. La figura 6.1 muestra el grafo de estados
En el segundo paso se asignan los estados, empezando por definir el estado inicial. La figura 6.2 muestra el grafo del contador de dos bits. El estado S0 corresponde al inicio de la cuenta en 00, por consiguiente, los estados sucesivos son S1 para 01, S2 para 11 y el estado final es S3 que corresponde a 10 y se repite la cuenta.
[pic 2]
El tercer paso consiste en elaborar una tabla de estados. Esta tabla de estados se elabora a partir del grafo de la figura 6.2. La tabla queda como sigue:
Tabla 6.1 Tabla de estados simplificada del contador del ejemplo 6.2.4.
Estado presente Estado siguiente
[pic 3][pic 4]
S0 | 00 | S1 | 01 |
S1 | 01 | S2 | 11 |
S2 | 11 | S3 | 10 |
S3 | 10 | S0 | 00 |
[pic 5][pic 6]
La tabla de estados correspondientes al grafo de la figura 6.2 es muy pequeña, por lo tanto, el cuarto paso no aplica.
En el quinto paso se definen las variables. En este caso el número de variables de entrada es igual al número de variables de salida y se muestran en la Tabla 6.2
Tabla 6.2 Asignación de variables para el contador del ejemplo 6.2.4.
Estado presente | Estado siguiente | ||||
a | b | a+1 | b+1 | ||
S0 | 0 | 0 | S1 | 0 | 1 |
S1 | 0 | 1 | S2 | 1 | 1 |
S2 | 1 | 1 | S3 | 1 | 0 |
S3 | 1 | 0 | S0 | 0 | 0 |
Para este ejemplo se utilizarán FF tipo D. Con esto se cubre el quinto paso y la tabla de asignaciones es la siguiente.
UASLP – FI | Laboratorio de Sistemas Digitales | Práctica 6 | ||||||||
Tabla 6.3 Tabla de estados más selección de los FF tipo D | ||||||||||
Estado presente | Estado siguiente | |||||||||
a | b | a+1 | b+1 | |||||||
Q1 | Q2 | D1 | D2 | |||||||
S0 | 0 | 0 | S1 | 0 | 1 | |||||
S1 | 0 | 1 | S2 | 1 | 1 | |||||
S2 | 1 | 1 | S3 | 1 | 0 | |||||
S3 | 1 | 0 | S0 | 0 | 0 |
Para conocer las expresiones de excitación para los FF tipo D. De la tabla se puede ver que son dos mapas de Karnaugh de dos variables.
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