Post on 31-Dec-2014
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MEC – UTFPR-CT – DAELT – CURSO: ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA
DISCIPLINA: ELETRÔNICA DIGITAL PROF.:__________________
EXPERIÊNCIA 10 e 11 – FLIP-FLOP
DATA REALIZAÇÃO:________________ DATA ENTREGA:______________
ALUNOS: _________________________________ e _________________________________
Planejamento:_____________ Execução:_____________ Relatório:__________
INTRODUÇÃO
Um FF é um dispositivo digital que possui dois estados estáveis, ou seja, é um biestável. O circuito FF pode assumir o estado lógico nível alto (flip) ou nível lógico baixo (flop). O FF é um componente básico dos circuitos seqüenciais como: registradores e contadores.
OBJETIVOS
Implementar circuitos básicos seqüenciais utilizando portas lógicas;
Implementar um circuito supressor de debounce
Conhecer e ensaiar o CI 7476;
Verificar a atuação dos controles Preset e Clear;
Reconhecer o funcionamento de um Flip-Flop tipo T;
Reconhecer o funcionamento de um Flip-Flop tipo D síncrono;
Verificar o funcionamento de Flip-Flop RS assíncrono;
Verificar o funcionamento de circuitos divisores de freqüência utilizando o CI7476.
Implementar um contador binário utilizando o CI7476.
Convém implementar o circuito antes de vir para o laboratório.
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CONCEITOS
A teoria para esta experiência será fundamentada no livro texto da disciplina sobre circuitos aritméticos. Será necessário a interpretação da folha de dados do CI7476 disponível na página pessoal do professor e na Internet, www.alldatasheets.com ou em outros sítios.
RELAÇÃO DE MATERIAL
Qt Descrição 1 CI 74761 Fonte de tensão 5V 10 LED1 Matriz de contatos 10 Resistores de 1kΩ, 270Ω1 Multímetro 2 Cabos banana-banana1 Gerador de função com PP 2 Módulo de chaves1 CI 7400 Alicate / pinça1 CI 7402 Fios rígidos para jump1 CI 7404
METODOLOGIA
Ml – Para entendimento dos princípios dos circuitos seqüenciais serão implementados e testados os circuitos flip-flop tipo RS (Set / Reset) com portas NOR e NE, verificando o estado de saída em LEDs, monitorando Q e Qbarra.
M2 – Partindo-se do suporte teórico será implementado o circuito e verificada a TV do FF JK utilizando-se o CI 7476. A implentação do FF JK com portas lógicas fica indicada para realização a partir do interesse do aluno.
M3 – A partir do FF JK contido no CI 7476 serão implementados os FF tipo T e tipo D para fins de constatação da tabela da verdade de cada um deles.
M4 – Para ensaiar o FF JK contido no CI 7476 serão utilizadas chaves para comutar os níveis lógicos nas entradas. E para suprimir possíveis ruídos na comutação, conhecido como efeito bounce, será proposto um circuito supressor de ruído.
M5 – Para o entendimento do FF tipo T será utilizado gerador de funções para observar o efeito da divisão de freqüência.
M6 – Para entender a sensibilidade do dispositivo para a borda de descida será analisado através da comutação das chaves e no osciloscópio pela observação dos pontos de comutação das formas de onda.
M7 – No final do roteiro de experiência há uma tabela que deverá ser preenchida com o nome da equipe e que receberá a assinatura do professor após a conclusão de cada procedimento.
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PRATICANDO
Flip-flop RS com portas NOU
P1 – Implemente o circuito flip-flop RS com portas NOU conforme diagrama. (Note que a saída Q e alimentarão um LED através de resistor limitador de corrente).
P2 – Varie as entradas R e S conforme a TV. (Lembre-se de verificar o estado proibido para esta estrutura)
Faça a síntese conclusiva sobre esta estrutura.
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Flip-flop RS com portas NE
P3 – Implemente o circuito FF RS com portas NE.
P4 – Verifique o funcionamento do circuito. (Avalie o estado proibido deste circuito). Compare os resultados deste circuito com o circuito implementado com portas NOU.
Faça uma síntese conclusiva sobre FF RS com portas NE.
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Flip-flop RS com portas NE - síncrono
P5 – Implemente o circuito FF RS com portas NE síncrono.
P6 – Verifique o funcionamento do circuito.
Faça uma síntese conclusiva sobre FF RS com portas NE síncrono.
FLIP-FLOP JK com CI 7476
P7 – Implemente um circuito eliminador de ruídos.
Se for necessário faça uso deste circuito nas etapas seguintes.
Use chaves PB para implementar a entrada de nível baixo.
Interprete o funcionamento do circuito
Explique porque ele elimina ruídos oriundos das comutações das chaves.
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P8 – Identifique o CI7476, interprete a folha de dados deste CI.
Atente para os pinos de alimentação deste CI, cuide para não sacrificá-lo. Confira a folha de dados.
P9 – Verifique a TV do FF-JK. Interprete a função dos controles Preset e Clear.
Siga os passos indicados na TV.
Aplique os pulsos de clock via o circuito supressor de ruídos implementado em P7.
Faça uma síntese conclusiva sobre o FF - JK.
P10 – A partir do FF-JK implemente um FF tipo T.
Possibilidades:
Retire as chaves das entradas J e K. Conecte as entradas J e K ao VCC. Ou simplesmente, neste caso, mantenha as chaves fechadas para VCC.
Dê pulsos de clock e observe o comportamento da saída.
Observe em que linha ou linhas da tabela do FF JK se restringe o funcionamento do FF tipo T.
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P11 – A partir de dois FF-JK implemente um circuito divisor por 4 conforme circuito abaixo.
U1A
74LS76D
1J4 1Q 15
~1Q 141K16
~1CLR
3
1CLK1
~1PR
2 U2B
74LS76D
1J4 1Q 15
~1Q 141K16
~1CLR
3
1CLK1
~1PR
2X1
2.5 V
2
X2
2.5 V
4
0
VCC5
VCC
VCC
P12 – Substitua os probs X1 e X2 que monitoram as saídas Q de cada FF tipo T por LED associado ao resistor limitador.
Aplique pulsos de clock através da chave e analise os resultados.
P13 – Substitua a chave do clock pelo gerador de funções, aplique uma freqüência na ordem de 10Hz e veja o resultado.
P14 – Utilize o gerador de freqüência no modo onda quadrada (utilize a saída nível TTL) na freqüência de 4 kHz. Utilize o osciloscópio e meça as freqüências em Q0 e Q1. Note que a ponta preta na massa e vermelha no pino CK.
P15 – Faça uso de mais dois blocos de FF conforme a configuração montada de forma a ter saídas Q1, Q2, Q3 e Q4. Mantenha o clock com o gerador de funções e avalie o resultado.
Registre sua observação.
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P16 – Agora inverta os clock, isto é, faça ser o clock, ao invés do Q. O que acontece?
Registre suas conclusões a respeito do FF tipo T.
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P17 - Implemente um FF tipo D a partir do FF JK.
Observe e justifique a presença do inversor.
Faça as marcações da pinagem para facilitar as conexões no decorrer da montagem.
Varie as chaves D1 e D2.
Varie as chaves e varie o cloque.
Registre suas observações....
QUESTÕES PARA REFLEXÃO
Q1 – Conceitue Flip-Flop.
É um dispositivo digital de memória que possui duas saídas Q e não Q, que estão sempre em estados opostos.
Q2 – Esboce um FF RS usando portas NOU.
Q3 – Esboce um FF RS usando portas NE.
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Q4 – Esboce a representação de um FF RS em bloco.
flip-flop RS ativo em "1"
flip-flop RS ativo em "0"
Q5 – O que diferencia um FF RS de um FF RS síncrono?
Um flip-flop RS Síncrono depende da habilitação de suas entradas por um sinal de clock para que essas possam alterar o estado do mesmo.
Q6 – Projete uma memória digital de 4 bits utilizando flip-flops RS síncrono.
Q7 – O que diferencia um FF JK de um FF RS?
A diferença é que o flip-flop J-K não possui a condição proibida, ou seja, J = K = 1. Nessa situação, a saída será complementada (valor anterior será invertido). No flip-flop RS se ambas as saídas, S e R estiverem 1, nenhum resultado particular é observado (estado de instabilidade). O flip-flop JK é constituído a partir de flip-flops RS, o problema da instabilidade na saída é resolvido.
Q8 – Faça a representação em diagrama bloco de um FF JK!
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Q9 – Qual o nível lógico que atua o Presset e o Clear de um FF JK incluso no CI 7476?
Clear e Preset atuam em nível lógico “0” no CI 7476.
Q10 – Quais os pinos de alimentação do CI 7476?
Pino 5 Vcc e pino 13 Gnd.
Q11 – Qual a vantagem de um FF JK master-slave em relação ao FF JK de um único estágio?
A vantagem se da pelo fato JK master-slave, a saída muda de estado na descida do pulso de clock.
Q12 – Utilizando portas lógicas implemente um FF RS síncrono!
Q13 – Utilizando portas lógicas implemente um FF JK de um único estágio!
Q14 – Utilizando portas lógicas implemente um FF JK master slave.
Q15 – Existe um CI equivalente ao CI 7476 na família CMOS, Família 40XX? Se positivo, descreva-o. Interpretando a sua TV, ou sua folha de dados.
Q16 – Faça a representação em diagrama bloco de um FF tipo T!
Q17 – Faça a representação em diagrama bloco de um FF tipo D para 4 bits!
Q18 – Cite aplicações para o FF tipo T.
Q19 – O que você entende por efeito debounce?
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Q20 – Cite aplicações para o FF tipo D.
Q21 – Esboce um circuito divisor de freqüência por 8.
Q22 – Como se implementa um circuito contador binário utilizando o CI 7476?
Q23 – Como se implementa um circuito decontador binário utilizando o CI 7476?
Q24 – Esboce um circuito capaz de memorizar palavras de 4 bits utilizando o CI 7476.
CONCLUSÃO
C1 – Escreva um parágrafo inicial de conclusão.
Cn-1 – Reescreva as conclusões de cada objetivo que você produziu nos procedimento.
Cn – Escreva um parágrafo de conclusão final sobre a sua aprendizagem.
SUGESTÕES DE MELHORIA PARA FOLHA ROTEIRO DE EXPERIÊNCIA
Apresente sua avaliação sobre esta folha, sugerindo melhorias para facilitar o entendimento deste roteiro de experimento.