PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO CENTRO DE ENGENHARIAS

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO

PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO

CENTRO DE ENGENHARIAS

CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

JÚLIO CÉSAR FREITAS DE ALMEIDA

PRÁTICA

FLIP-FLOP’S E GERADOR DE CLOCK

MOSSORÓ

2020

1. INTRODUÇÃO

Os Circuitos digitais são circuitos eletrônicos que baseiam o seu funcionamento na lógica binária, ou seja, toda a informação é guardada e processada sob a forma de zeros (0) e uns (1). Esta representação é conseguida usando dois níveis discreto, que frequentemente representados por L e H (do inglês low - baixo - e high - alto -, respectivamente). Os computadores, telemóveis, Leitores de DVD, são alguns exemplos de aparelhos que baseiam a totalidade, ou parte, do seu funcionamento em circuitos digitais.

         Estes circuitos digitais, podem ainda ser divididos e definidos em dois tipos, são eles os circuitos combinacionais ou ainda circuitos sequenciais. No qual os combinacionais são aqueles onde as saídas dependem apenas dos níveis lógicos colocados nas entradas. Os circuitos combinacionais não possuem memória, então a combinação de entrada sempre produzirá o mesmo resultado na saída. Já os circuitos sequenciais são aqueles cuja saída em um determinado momento do tempo não depende apenas das entradas naquele instante, mas também das entradas anteriores e da sequência como elas foram aplicadas até aquele momento (CEFET, 2006).

Nos sistemas digitais, é predominante a sua composição tanto por circuitos combinacionais como de elementos de memória. O flip-flop é principal elemento de memória, que é produzido e composto como uma combinação de portas lógicas. Mesmo uma porta lógica, por si só, não possuindo a capacidade de memória, várias portas várias portas podem ser combinadas e conectadas de modo a permitir que informação seja armazenada (TOCCI, 2011).

1. OBJETIVO

A prática tem como objetivos a compreensão de um sistema de armazenagem de informação eletrônica, familiarização e desenvolvimento dos circuitos digitais sequenciais e com o princípio de funcionamento dos flip-flops e construir, a partir de circuitos lógicos, vários tipos de flip-flops. Aprender a utilizar o CI-555 para geração de clock no modo monoestável, modo astável e compreender seu funcionamento.

1. LISTA DE MATERIAIS

Todos os materiais foram de natureza digital, visto que a prática consiste em realizar simulações no site TINKERCAD.

• Protoboard;
• LEDs;
• Fonte de tensão CC ajustável;
• Resistores de 220Ω, 1kΩ e 100kΩ;
• CI 555;
• Capacitores de 10nF e 400µ;
• CI’s 7400,7410 e 7404;
• Interruptores deslizantes;
• Gerador de função(CLOCK)
• Jumpers.

1. DESENVOLVIMENTO

A partir das explicações fundamentadas a respeito dos  flip-flops , foi possível realizar a montagem e simulação  dos circuitos lógicos especificados no roteiro com o auxilio do site de simulação TINKERCAD.

O primeiro circuito montado foi um flip-flop RS como mostra a Figura 1. Os componentes usados para sua montagem foram portas lógicas NAND’s, bem como os componentes LOGICSTATE e LOGICPROBE, que são responsáveis pela mudança do estado de entrada e pela visualização do estado de saída respectivamente.

Figura 1 - Flip-Flop do tipo RS.

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Fonte: Autoria Própria.

A Figura 2 traz uma das simulações realizadas para o circuito RS, onde no SET foi aplicado um nível lógico lto e no RESET foi aplicado um nível lógico baixo.

Figura 2 – Simulação Flip-Flop do tipo RS..

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Fonte: Autoria Própria.

Após a simulação foi obtida a tabela verdade para esse sistema onde sumariza todas as combinações de entradas possíveis. A Tabela 1 mostra as condições para o flip-flop do tipo RS.

Tabela 1 - Tabela verdade Flip-Flop do tipo RS.

Entradas	Saída
SET	RESET	Q	Q*
0	0	Q	Q*
0	1	0	1
1	0	1	0
1	1	Inv.	Inv.

 Fonte: Autoria Própria.

O valor guardado no flip-flop será mantido se Reset e Set forem ambos iguais a 0 (estado de memória), irá mudar para 0 se a entrada R(Reset) for 1 (flip flop resetado), e se tornará 1 se a entrada S (Set) for 1 (flip flop setado). O comportamento não será especificado se as duas entradas forem forem iguais a 1, pois não é possível que o circuito esteja setado e resetado ao mesmo tempo (estado proibido ou inválido).

Em um segundo momento, ainda com o auxilio do software PROTEUS® foi montado um flip-flop síncrono como é possível observar na Figura 3, este é composto com NAND’s, CLOCK, bem como os componentes LOGICSTATE e LOGICPROBE responsáveis pela mudança do estado de entrada e pela visualização do estado de saída respectivamente.

Figura 3 - Flip-Flop do tipo RS síncrono.

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Fonte: Autoria Própria.

A Figura 4 trás uma das simulações realizadas para o circuito RS síncrono, onde no SET foi aplicado um nível lógico baixo e no RESET foi aplicado um nível lógico alto, no entanto agora é necessário levar em consideração o CLOCK que não existia no circuito RS simples.

Figura 4 - Simulação Flip-Flop do tipo RS síncrono.

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Fonte: Autoria Própria.

Após a simulação foi obtida a tabela verdade para esse sistema onde sumariza todas as combinações de entradas possíveis. A Tabela 2 mostra as condições para o flip-flop do tipo RS síncrono.