Circuitos digitais

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Circuitos sequenciais síncronos

Mário Serafim Nunes Guilherme Silva Arroz

Sistemas Digitais - Taguspark

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Considerações gerais Modelos de Mealy e de Moore Projecto de circuitos sequenciais síncronos
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Usando lógica discreta Usando ROMs

Mário Serafim Nunes Guilherme Silva Arroz

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Um contador ou um registo como os que foram estudados são circuitos sequenciais síncronos. O estado do circuito é garantido por uma configuração de estados de flip-flops e essa configuração pode ser alterada, tendo em conta o estado presente e as entradas, no momento em que surge o flanco activo do impulso de relógio – a sincronização. De um ponto de vista formal, umcircuito sequencial síncrono é a implementação física de uma máquina de estados.
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Uma máquina de estados é definida pelos seguintes seis componentes:   As possíveis combinações de entradas que controlam a máquina de estados.   As possíveis combinações de saídas que são geradas pela máquina de estados.   Oconjunto de estados da máquina.

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A função de transição de estados, que determina de que modo a máquina evolui entre estados, de acordo com o estado presente e a combinação presente nas entradas. A função de saída, que determina qual a saída gerada pelamáquina para um dado estado e uma dada combinação de entradas. O estado inicial no qual a máquina de estados deve iniciar o seu funcionamento.

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Considere-se a máquina de estados correspondente a um contador binário de 3 bits bidireccional com indicação de ter chegado ao fim da contagem. Amáquina tem apenas uma entrada Dir que define se o contador conta ascendentemente (Dir = 0) ou descendentemente (Dir = 1). Do mesmo modo a máquina tem uma saída que indica, no caso Dir = 0 se a contagem é 7 e, se Dir = 1 se a contagem é 0.
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A máquina tem oito estados: 0, 1,2, 3, 4, 5, 6 e 7. A função transição de estados é a seguinte:
Definida por uma tabela de estados Definida por um diagrama de estados

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A função de saída correspondente à contagem terminal é descrita pela seguinte tabela: Mas existem ainda as saídas correspondentes à contagem que são três bitscom a configuração binária do estado. O estado inicial é o estado 0
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O circuito que implementa a máquina de estados é dado pelo seguinte diagrama de blocos:
Função transição de estado e função de saída

Estado

Flip-flops

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Há dois modelos para uma máquina de estados e para o circuito digital correspondente que, diferindo apenas nas funções de saída, acabam por criar sistemas com comportamentos significativamente diferentes.

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No modelo de Mealy a função de saída é tal que as saídas dependem do estado actual da máquina, bem como das suas entradas. Isso permite que uma máquina de estados reaja imediatamente a uma mudança nas entradas. No caso do contador bidireccional citado, a saída de contagem terminal depende do estado em que a máquina está e também da entrada. Se a contagem for 7 e a variável...
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