circuitos contadores

Sistemas DigitalesSistemas Digitales 1

Circuitos ContadoresCircuitos Contadores

Profesor Jorge Gianotti HidalgoProfesor Jorge Gianotti Hidalgo Departamento de IngenierDepartamento de Ingenieríía Ela Elééctricactrica

Universidad de AntofagastaUniversidad de Antofagasta 20072007


Circuitos ContadoresCircuitos Contadores

•• Los contadores son una clase de circuitos lLos contadores son una clase de circuitos lóógicos secuenciales que gicos secuenciales que llevan la cuenta de una serie de pulsos de entrada; los pulsos dllevan la cuenta de una serie de pulsos de entrada; los pulsos de e entrada pueden ser regulares o irregulares. El contador es parteentrada pueden ser regulares o irregulares. El contador es parte fundamental de muchas aplicaciones lfundamental de muchas aplicaciones lóógicas digitales. Se utiliza a gicas digitales. Se utiliza a menudo en unidades de control de tiempos, circuitos de control, menudo en unidades de control de tiempos, circuitos de control, generadores de segeneradores de seññal y muchos otros dispositivos.al y muchos otros dispositivos.

•• Se pueden clasificar en contadores binarios asSe pueden clasificar en contadores binarios asííncronos/sncronos/sííncronosncronos

•• Un contador asUn contador asííncrono es aquncrono es aquéél en el que los flipl en el que los flip--flops del flops del contador no cambian de estado exactamente al mismo tiempo, contador no cambian de estado exactamente al mismo tiempo, dado que no comparten el mismo impulso de reloj.dado que no comparten el mismo impulso de reloj.

•• Por el contrario, para el contador sPor el contrario, para el contador sííncrono todos los flipncrono todos los flip--flops flops reciben en el mismo instante la sereciben en el mismo instante la seññal de reloj.al de reloj.


Contador binario asContador binario asííncrono de 4 bitsncrono de 4 bits

J

K

Q

Q´

Ck

J

K

Q

Q´

Ck

J

K

Q

Q´

Ck

J

K

Q

Q´

Ck

ALTO (H)

CLK

FF-0 FF-1 FF-2 FF-3


11 22 33 44 55 66 77 88 99 1010 1111 1212 1313 1414 1515 1616 1717

Diagrama de tiempos del Contador binario asDiagrama de tiempos del Contador binario asííncrono de 4 bitsncrono de 4 bits

CLKCLK

QQ00

QQ11

QQ22

QQ33


•• Se observa que QSe observa que Q 00 divide por 2 las frecuencia de los pulsos de reloj.divide por 2 las frecuencia de los pulsos de reloj.

•• Mientras que QMientras que Q 11 divide por 4 la frecuencia de los pulsos de reloj y por divide por 4 la frecuencia de los pulsos de reloj y por 2 la frecuencia de Q2 la frecuencia de Q 00 ..

•• QQ 22 divide por 8 la frecuencia de los pulsos del reloj, y por 2 la divide por 8 la frecuencia de los pulsos del reloj, y por 2 la frecuencia de Qfrecuencia de Q 11 y por 4 la y por 4 la freceunciafreceuncia de Qde Q 00 ..

•• Finalmente, Q3 divide por 16 la frecuencia de los pulsos del relFinalmente, Q3 divide por 16 la frecuencia de los pulsos del reloj, por oj, por 2 la de Q2 la de Q 22 , por 4 la de Q, por 4 la de Q 11 y por 8 la de Qy por 8 la de Q 00 ..


J

K

Q

Q´

Ck

J

K

Q

Q´

Ck

J

K

Q

Q´

Ck

J

K

Q

Q´

Ck

ALTO (H)

CLKFF-0 FF-1 FF-2 FF-3

Contador de Contador de decadasdecadas asasííncrono con ncrono con reinicializacireinicializacióónn asasííncronancrona

ClearClear


11 22 33 44 55 66 77 88 99 1010

QQ00

QQ11

QQ22

QQ33

CLKCLK

ClearClear

GlitchGlitch

Diagrama de tiempos del contador asDiagrama de tiempos del contador asííncrono de ncrono de decadasdecadas


QAJ

K

QA

CK

(9)

QBJ

K

QB

CK

(5)

QCJ

K

QC

CK

(4)

J

K

QD

CK

QD(8)

(12)

(13)

Input A

Input B

(10)

(11)

(a) (b)

08

R0(1)

R0(2)

1 2

3

15

14

13

4

5

12

11

10

9 8

6

7

12

14

0

2

0

4

6

4

0

8

12

8

10

Contador binario asContador binario asííncrono 74293ncrono 74293


Tabla de estadosTabla de estadosR0(1) R0(2) QA QB QC QD

0 0 0 0 0 0 0

0 0 1 0 0 0 1

0 0 2 0 0 1 0

0 0 3 0 0 1 1

0 0 4 0 1 0 0

0 0 5 0 1 0 1

0 0 6 0 1 1 0

0 0 7 0 1 1 1

0 0 8 1 0 0 0

0 0 9 1 0 0 1

0 0 10 1 0 1 0

0 0 11 1 0 1 1

0 0 12 1 1 0 0

0 0 13 1 1 0 1

0 0 14 1 1 1 0

0 0 15 1 1 1 1

1 1 0 0 0 0


Ejemplo.Ejemplo.--

Conectar el 74293 como un mConectar el 74293 como un móódulo 12 ( contador divisor por 12 ).dulo 12 ( contador divisor por 12 ).

CTR DIV 12CTR DIV 12

7429374293

CLK ACLK ACLK BCLK BR0(1)R0(1)R0(2)R0(2)

QQ 00 QQ 11 QQ 22 QQ 33


Contador AsContador Asííncrono BCDncrono BCD


J

K

Q

Q´

Ck

J

K

Q

Q´

Ck

J

K

Q

Q´

Ck

J

K

Q

Q´

Ck

ALTO (H)

CLK

FF-0 FF-1 FF-2 FF-3

Q0 Q1 Q2 Q3

Contador SContador Sííncrono Binario de 4 bitsncrono Binario de 4 bits

Su diagrama de tiempos es idSu diagrama de tiempos es idééntico al del circuito contador asntico al del circuito contador asííncrono ncrono binario binario


CLR

J

CK

Q

Q

CK

K

...

Xn

Upoverflow

Downoverflow

CLR

J

CK

Q

Q

CK

K

X2

...

...

...

...

...

CLR

J

CK

Q

Q

CK

K

X1

Up/down

Clock

Clear

1

Contador ascendente / descendenteContador ascendente / descendente

•• Terminal Up/Terminal Up/ DownDown : : ““11”” conteo ascendente , conteo ascendente , ““00”” conteo descendente.conteo descendente.

•• Terminal Up Terminal Up overflowoverflow : : ““11”” produce un impulso de nivel alto cuando se produce un impulso de nivel alto cuando se alcanza el valor final de la cuenta ascendente.alcanza el valor final de la cuenta ascendente.

•• Terminal Up Terminal Up overflowoverflow : : ““11”” produce un impulso de nivel alto cuando se produce un impulso de nivel alto cuando se alcanza el valor final de la cuenta descendente.alcanza el valor final de la cuenta descendente.


Synchronous clea rSynchronous loa d

Coun tH oldH old

Load

Data A

Data B

Data C

Data D

(9)

(3)

(4)

(2)

(5)

(6)

(1)

(7)

Clock

ENP

ENT

I npu t s

M ode

(10)

QAJ

K

LHHHH

´LHHH

´´HL×

´´H×L

Q

CK

(14)

QBJ

K

Q

CK

(13)

QCJ

K

Q

CK

(12)

RCO

J

K

Q

CK

(15)

QD(11)

Clear

Loa d EN PEN TCle a r

Contador Binario SContador Binario Sííncrono de 4 bits (SN74LS163A)ncrono de 4 bits (SN74LS163A)


El contador binario sEl contador binario sííncrono de 4 bits, posee caracterncrono de 4 bits, posee caracteríísticas adicionales sticas adicionales con respecto a las caractercon respecto a las caracteríísticas bsticas báásicas del contador binario sicas del contador binario sincronosincrono general (74293).general (74293).

•• Se puede inicializar con cualquier nSe puede inicializar con cualquier núúmero binario de 4 bits ocupando mero binario de 4 bits ocupando las entradas de datos (las entradas de datos (DataData) con la entrada de ) con la entrada de LOADLOAD a nivel bajo. a nivel bajo. Cuando se aplica un nivel bajo a la entrada Cuando se aplica un nivel bajo a la entrada LOADLOAD, el contador asumir, el contador asumiráá el estado de las entradas de el estado de las entradas de datpsdatps en el siguiente impulso de reloj.en el siguiente impulso de reloj.

•• Un nivel bajo en el terminal de Un nivel bajo en el terminal de CLRCLR pone a estado pone a estado RESETRESET (re(re--inicio) al inicio) al contador.contador.

•• Las entradas Las entradas ENPENP y y ENTENT deben estar ambas a nivel alto para que el deben estar ambas a nivel alto para que el contador avance a travcontador avance a travéés de la ls de la líínea de secuencia de estados. Cuando nea de secuencia de estados. Cuando una de ellas esta a estado bajo, se deshabilita la funciuna de ellas esta a estado bajo, se deshabilita la funcióón de conteo del n de conteo del contador.contador.

•• La salida de propagaciLa salida de propagacióón (n (RippleRipple ClockClock Output, Output, RCORCO) se pone a nivel ) se pone a nivel alto cuando el contador alcanza el valor de fin de cuenta.alto cuando el contador alcanza el valor de fin de cuenta.


(c)

Clear

Load

Outputs

A

B

C

DClock

ENP

ENT

RCO

QA

QB

QC

QD

Syncclear Sync

load

Datainputs

12 13 14 15 0 1 2

Count Inhibit

Diagrama de tiempos del SN74LS163ADiagrama de tiempos del SN74LS163A


Contador de DContador de Déécadas BCD Scadas BCD Sííncrono de 4 bits (74LS160A)ncrono de 4 bits (74LS160A)


Diagrama LDiagrama Lóógico (SN74LS160)gico (SN74LS160)


Diagrama de Tiempos del SN74LS160ADiagrama de Tiempos del SN74LS160A


DiseDiseñño de un Contador So de un Contador Sííncrono de Cncrono de Cóódigo digo GrayGray de 3 Bits.de 3 Bits.

1.1. Diagrama de EstadosDiagrama de Estados

000000

001001

011011

010010

110110

111111

101101

100100



2.2. Tabla de Estados MTabla de Estados Míínima.nima.--

Estado Actual (QV ) Estado Siguiente (QV+ 1 )

Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0

0 0 0 0 0 1

0 0 1 0 1 1

0 1 1 0 1 0

0 1 0 1 1 0

1 1 0 1 1 1

1 1 1 1 0 1

1 0 1 1 0 0

1 0 0 0 0 0



Estado Actual (QV )

Estado Siguiente (QV+ 1 )

Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0

0 0 0 0 0 1

0 0 1 0 1 1

0 1 1 0 1 0

0 1 0 1 1 0

1 1 0 1 1 1

1 1 1 1 0 1

1 0 1 1 0 0

1 0 0 0 0 0

Transiciones de Salida

Entradas de Biestables

QV QV+ 1 J K

0 0 0 X

0 1 1 X

1 0 X 1

1 1 X 0

3.3. Mapas de Mapas de KarnaughtKarnaught y Ecuaciones de Estado.y Ecuaciones de Estado.--



Mapa de JMapa de J 00

QQ 22 QQ 11QQ 00

00 11

0000 11 XX

0101 00 XX

1111 11 XX

1010 00 XX

Mapa de KMapa de K 00

QQ 22 QQ 11QQ 00

00 11

0000 XX 00

0101 XX 11

1111 XX 00

1010 XX 11

JJ 00 = Q= Q 22 QQ 11 + + QQ 22 QQ 11 = Q= Q 22 + Q+ Q 11 KK 00 = Q= Q 22 QQ 11 + + QQ 22 QQ 11 = Q= Q 22 + Q+ Q 11

++



QQ 22 QQ 11QQ 00

00 11

0000 00 11

0101 XX XX

1111 XX XX

1010 00 00


QQ 22 QQ 11QQ 00

00 11

0000 XX XX

0101 00 00

1111 00 11

1010 XX XX


JJ 11 = Q= Q 22 QQ 00 KK 11 = Q= Q 22 QQ 00



QQ 22 QQ 11QQ 00

00 11

0000 00 00

0101 11 00

1111 XX XX

1010 XX XX


QQ 22 QQ 11QQ 00

00 11

0000 XX XX

0101 XX XX

1111 00 00

1010 11 00


JJ 22 = Q= Q 11 QQ 00 KK 22 = Q= Q 11 QQ 00


J

K

Q

Q´

Ck

J

K

Q

Q´

Ck

J

K

Q

Q´

Ck

CLK

FF-0 FF-1 FF-2


4.4. Diagrama del Circuito.Diagrama del Circuito.--

QQ 00 QQ 11 QQ 22

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