Sistemas Digitais - Circuitos Seqüênciais: Introdução

Circuitos Seqüênciais
Circuitos Combinacionais são circuitos lógicos em que todas as entradas de portas são supridas por fontes externas, sem realimentação.

Circuitos Seqüênciais são circuitos cujas saídas presentes dependem da seqüência de valores lógicos na entrada que conduzem até o presente e não somente dos valores de entradas atuais.

Os circuitos seqüênciais podem ser classificados como síncronos ou assíncronos.

Nos circuitos seqüênciais síncronos, as entradas e saídas são consideradas em instantes discretos que são definidos por um sinal de sincronização denominado relógio(clock).

Nos circuitos seqüênciais assíncronos, os sinais de entrada e saída são considerados em qualquer instante de tempo pois a variável tempo não é discreta e sim contínua.Os circuitos assíncronos são mais difíceis de descrever, analisar e projetar que os circuitos síncronos.Como a maioria das aplicações atuais são síncronas, não estudaremos os circuitos assíncronos. Para estudar os sistemas seqüênciais assíncronos, visite a página abaixo.


	University of Utah Timed Circuit Research Group

Estados
Um circuito seqüêncial deve ser capaz de expressar a influência de todas as entradas passadas sobre as saídas atuais e futuras.
Em um sistema seqüêncial, geralmente, nem toda história passada é relevante, nem todos os estados através dos quais o sistema progride são diferentes uns dos outros e o número total de estados é bastante limitado.Os valôres das seqüencias de entrada podem ser agrupados em um número finito de classes de modo que todas as entradas que têm o mesmo efeito sobre a saída são incluídas na mesma classe. A classe é mantida em uma variável auxiliar chamada Estado que é uma função do tempo.Como o número de Estados é finito, os circuitos síncronos são chamados de Sistemas de Estados Finitos ou Máquinas de Estados Finitos(Finite States Machines - FSM).

Estado: cada estágio através do qual um circuito seqüêncial avança.Um estado é distinguido de um outro por sua recordação armazenada.

Contadores Como Sistemas Seqüênciais
Contador Síncrono Módulo-4
Um contador síncrono módulo 4 tem quatro itens a lembrar.

Diagrama de Fluxo(Fluxograma)		Diagrama de Estados


	Fig.1
			Fig.2

Saídas do Contador: Z 1Z0 = 00 -> 01 -> 10 -> 11

As setas indicam a seqüência que o sistema deve seguir.Cada círculo representa um estado que são designados por uma letra (A, B, C , D).

*Atribuições de Estado*		Diagrama de Estados

	Fig.3
O diagrama de estados com as *Atribuições de Estado* é feito se associando a cada estado (A , B, C, D) os estados dos flip-flops (Q1Q0) 00 , 01, 10, *11.* As saídas Z1Z 0 podem ser tomadas diretamente dos terminais Q 1Q0. Não é preciso decodificador para gerar os níveis lógicos Z1Z 0 das saídas. Diferentes atribuições de estados num sistema seqüêncial conduzem a diferentes circuitos lógicos, alguns melhores que outros(mais simples e mais econômicos)
			Fig.4

Tabela de Estados		Tabela de Transição

	Fig.5		Fig.6

A tabela de transição é a tabela de estados com as atribuições de estado.Empregando flip-flops tipo D no projeto do contador, temos:

Mapa K para D₁

Mapa K para D₀

Fig.8

Fig.7

Equações de Excitação

Diagrama Lógico do Contador

Fig.9

Diagrama com Memória e Lógica

Fig.10

O estado presente Q1Q 0 é apresentado à lógica e gera as saídas Z1 e Z0 correspondentes aquele estado.
A lógica também produz o estado seguinte do sistema.
Os níveis lógicos das entradas D 1 e D0 atualizam a memória do sistema.

Procedimentos de Projeto de Circuitos Seqüênciais

Etapa 1	A partir do diagrama de fluxo definir a seqüência de operações, a história passada relevante e que deve ser lembrada.Substituir o fluxograma por um "diagrama de estados da memória".
Etapa 2	Determinar o número de flip-flops a partir do número de estados. Uma atribuição de estado deve ser feita, associando cada estado do diagrama de estados a um estado do flip-flop.
Etapa 3	Fazer uma tabela de transição.Escolher o tipo de flip-flop.Deduzir as equações de excitação de terminais de entrada de dados dos flip-flops a partir da tabela de estados.Quando as equações forem mais numerosas, elas serão também mais simples. Desenhar o circuito.

Contador Síncrono Módulo-4 Incrementador-Decrementador
Terminal de Controle M - controle do modo de entrada.
M=1 incrementa; M=0 decrementa.

Fluxograma

		*Retângulos* - estados de lembrança e as correspondentes saídas requeridas. *Losangos de Decisão* - descrevem como o sistema responde ao nível lógico do controle M de entrada. O sistema gasta um ciclo de relógio em cada estado(retângulo) e não gasta tempo nenhum nos losangos.
		Diagrama de Estados

	Fig.11		Fig.12