Circuitos Sequenciais
Introdução
Circuitos sequenciais são aqueles cujas saídas dependem tanto das entradas atuais quanto dos estados anteriores. Eles possuem memória e podem armazenar informações. Esses circuitos são fundamentais para a construção de sistemas digitais que requerem armazenamento e processamento de dados ao longo do tempo.
Exemplo Motivador
Vamos considerar um exemplo motivador ao longo deste material: um contador de pessoas em uma sala. Esse contador deve ser capaz de registrar o número de pessoas que entram e saem da sala, armazenando o valor atual e atualizando-o conforme necessário.
Flip-Flops
Flip-flops são os blocos básicos de memória em circuitos digitais. Eles podem armazenar um bit de informação e são usados para construir registradores e contadores. Existem vários tipos de flip-flops, cada um com características específicas: SR, D, JK e T. Nesse curso focaremos apenas nos flip-flops tipo D.
Flip-Flop D
O Flip-Flop D possui uma entrada (D) e duas saídas (Q e Q'). A tabela verdade do Flip-Flop D é:
| D | Q | Q' |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
O Flip-Flop D armazena o valor da entrada D na saída Q quando o sinal de clock é acionado. Ele é usado para armazenar um bit de informação em um circuito sequencial. Para armazenar múltiplos bits, vários flip-flops D podem ser utilizados.
Contadores
Contadores são circuitos sequenciais que geram uma sequência de estados em resposta a pulsos de clock. Eles são usados para contar eventos, como o número de pessoas que entram em uma sala. Do módulo anterior, já foi apresentado o circuito do somador que era um circuito combinacional, capaz de gerar a saída logo após a atualização de uma das entradas. Nesse momento, estamos interessados num circuito sequencial, que só atualiza a saída após um pulso de clock.
Contador Síncrono
Um contador síncrono é um tipo de contador onde todos os flip-flops são acionados simultaneamente pelo mesmo sinal de clock. Aqui está um exemplo de contador de 3 bits usando flip-flops.
| Estado | Q2 | Q1 | Q0 |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 |
| 2 | 0 | 1 | 0 |
| 3 | 0 | 1 | 1 |
| 4 | 1 | 0 | 0 |
| 5 | 1 | 0 | 1 |
| 6 | 1 | 1 | 0 |
| 7 | 1 | 1 | 1 |
Registradores
Registradores são conjuntos de flip-flops usados para armazenar múltiplos bits de informação. Eles são usados para armazenar dados temporariamente durante o processamento.
Registrador de Deslocamento
Um registrador de deslocamento é um tipo de registrador onde os dados podem ser deslocados para a esquerda ou para a direita. Aqui está um exemplo de registrador de deslocamento de 4 bits:
| Estado | Q3 | Q2 | Q1 | Q0 |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 2 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 3 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 4 | 1 | 0 | 0 | 0 |
Conclusão
Circuitos sequenciais são essenciais para a construção de sistemas digitais que requerem armazenamento e processamento de dados ao longo do tempo. Flip-flops, contadores e registradores são componentes fundamentais desses circuitos. O exemplo motivador do contador de pessoas em uma sala ilustra como esses componentes podem ser usados para resolver problemas práticos.