DIG222802 AULA06

Apresentação

Olá Estudante,

Até agora aprendemos sobre os flip-flop e contadores assíncronos e síncronos, crescente, decrescente, modulares, com carga inicial e tudo mais. Aprendemos também a compreender as formas de onda expressas nos diagramas de funcionamento e agora vamos ver um das aplicações muito apreciadas com flip-flops, que são os registradores.

Bons Estudos!

Prof. Douglas A.

Objetivo

• Aprender sobre registradores.

Registradores

Uma das formas mais comuns de utilização dos flip-flop (FF) é no armazenamento e transferência de informações (bits). Cada FF possui a capacidade de armazenar um bit. Vários FFs podem ser configurados para formar um registrador no qual pode-se armazenar uma palavra binária. São necessários tantos FF quantos forem os bits da palavra. Os registradores armazenam bits e têm a capacidade de transferir esses bits para outros registradores seja de forma simultânea ou uma a uma.

Registradores do tipo porta paralela

Neste registrador todos os bits são armazenados simultaneamente. Ele é constituído de FF com as entradas de clock ligadas em comum. Quando ocorre a transição positiva do clock, os dados de D1 a D4 são armazenados nas saídas Q1 a Q4. A Figura 1 mostra um circuito registrador do tipo porta paralela.

Figura 1 - Registrador do tipo "Porta Paralela".

Tabela 1 - Estados dos registradores

Clock	D1	D2	D3	D4	Q1	Q2	Q3	Q4
0	1	0	1	0	?	?	?	?
$\uparrow$	1	0	1	0	1	0	1	0
0	X	X	X	X	1	0	1	0

Registradores deste tipo são também conhecidos por LATCHES ou FLIP-FLOP do tipo D. Existem disponíveis comercialmente registradores de diversos tamanhos como mostrado anteriormente.

Registradores de deslocamento

É um registrador no qual os FF são conectados de forma a permitir, além da inserção a operação de deslocamento dos bits da palavra binária. A importância das operações de deslocamento dos bits está no fato destas viabilizarem, entre outras, a realização de um grande número de operações lógicas e aritméticas em um sistema digital. Os bits de uma registrador podem ser transmitidos de duas maneiras:

Em série: os bits da palavra são transferidos em sequência (um após o outro) por um único fio. Este formato economiza circuitos.

Em paralelo: os bits da palavra são transferidos simultaneamente por um número de fios igual ao número de bits. Este formato economiza tempo. Assim, levando-se em consideração as formas possíveis para se transmitir uma palavra, pode-se inserir e retirar os bits em um registrador de maneira serial ou paralela. Desta forma, é possível a implementação de 4 tipos básicos de registradores:

• Entrada e saída serial;
• Entrada paralela e saída serial;
• Entrada serial e saída paralela;
• Entrada e saída paralela.

Entrada e saída serial

Suponha que voce deseja armazenar no registrador o dado de 4 bits "1010". Como o registrador desloca os dados da esquerda para a direita o primeiro bit a entrar é 0 da direita, chamado de LSB (Least Significant Bit). São necessários 4 transições negativas do clock para que o dado entre no registrador. O último bit a entrar é o 1 da esquerda, chamado de MSB (Most Significant Bit). A Figura 2 apresenta o diagrama de blocos para esse tipo de registrador.

Figura 2 - Diagrama de blocos do registrador entrada e saída serial.

Considerando-se o sentido de movimento dos dados pode-se ter:

• Deslocamento para a direita;
• Deslocamneto para a esquerda;
• Bidirecional.

A Figura 3 mostra um registrador de deslocamento de 4 bits e na Figura 4 é apresentado o seu diagrama de tempo da entrada serial dos dados. A cada pulso de clock, o valor contido nas entradas J e K dos FF é transferido para a saída. Essa saída está conectada na entrada do próximo FF. Após 4 transições de descida de clock, o valor das 4 últimas entradas de DADOS, é transferido serialmente para os FF, estando armazenado no registrador nos FF Q, R, S e T.

Figura 3 - Registrador de deslocamento serial para direita.

Figura 4 - Diagrama de tempo para o registrador entrada série com deslocamento para a direita.

Para manter estes dados armazenados basta que o sinal de clock seja desativado (0). Caso se deseje retirar os dados do registrador utiliza-se 4 transições negativas do clock. A saída dos dados ocorre de forma serial no ultimo FF (T) conforme mostrado na Fig. 6-9. OBS: Para facilitar o acompanhamento da saída destes dados (1010) a entrada de dados foi mantida em zero.

(propor construir o registrador de deslocamento utilizando FF tipo D)

Entrada serial com saída paralela

A Figura 5 apresenta o diagrama de blocos deste tipo de registrador. Neste caso, os dados são deslocados em série para dentro (como já mostrado). Para se ter os dados em paralelo basta ter acesso a todas as saídas dos FF do registrador de deslocamento.

Figura 5 - Diagrama em blocos para o registrador entrada série com saída paralela.

Entrada paralela e saída serial

Para este tipo de registrador são incorporadas habilidades para entrada em paralelo e deslocamento dos dados. A análise será feita a partir do 74LS166 que possui entrada serial e paralela e saída serial. A Figura 6 mostra o diagrama de blocos deste registrador. Os diagramas lógicos e tabela funcional é mostrados na Figura 7 e 8. Para realizar a entrada paralela dos dados, altera-se a entrada LOAD (carregar) para 0, e na transição positiva do clock os FF têm suas saídas simultaneamente alteradas de acordo com as entradas A a H. Quando a entrada LOAD está em 1 (SHIFT), o registrador funciona como um registrador de deslocamento. A entrada CLEAR permite zerar todas as saídas dos FF imediatamente (sem o clock).

Figura 6 - Diagrama em blocos para o registrador entrada paralela e saída serial.

Figura 7 - Diagrama lógico do 74166.

Exemplo: 74ALS166 e 74HC166

• Apenas a saída serial QH é disponível.
• Dados seriais entram no pino SER.
• Dados paralelos podem ser carregados de forma síncrona.
• Funcionamento serial se SH/LD' = 1
• Carga paralela de dados se SH/LD' = 0
• Deslocamento síncrono e carga paralela desabilitados se CLK INH = 1 (clock-inhibit) – FFs mantêm estado anterior.

Figura 8 - Diagrama lógico do 74166.

O primeiro bit aparece em QH em t8, 8 pulsos de relógio após CLR' ter ido para o nível baixo.

Referências

[1]

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