Contadores

Contadores Assíncronos

Se você observar novamente a Figura 7, perceberá que o contador apresentado é um contador assíncrono, pois as entradas de controle (clock) dos diversos flip-flops que os compõem não trabalham na mesma frequência. O clock externo é entrada apenas do primeiro flip-flop. Os demais recebem como clock a saída do flip-flop anterior.

Vimos que esse contador assíncrono da Figura 7 tem 3 flip-flops e pode contar até 7 (módulo 8) e que, se acrescentássemos um quarto flip-flops, esse contador poderia contar até 15 (módulo 16). Entretanto, no dia a dia, é bastante comum querermos contar somente até 9 (módulo 10), que é a base de numeração que costumamos usar. Para isso, precisaríamos de 10 pulsos (ou décadas), mas 10 não é potência inteira de 2. Então, como fazer? Quantos flip-flops usar?

Se usarmos somente 3 flip-flops, conseguiremos contar somente até 7 (módulo 8). Então, podemos usar 4 flip-flops e para que ele conte somente até 9 e não até 15, podemos usar o artifício mostrado na Figura 8, onde uma porta NAND é conectada nas entradas CLEAR dos flip-flops.

Na Figura 8, você verifica que as entradas da porta recebem os valores $S_{3}, \overline{S}_{2}$ (equivalente a $\overline{Q}$ do flip-flop 2), $S_{1} e S_{0}$ (equivalente a $\overline{Q}$ do flip-flop 0).

Dessa forma, quando o valor nessas entradas for igual a $1010$ (10 em binário), as entradas CLEAR serão '1', zerando os flip-flops e reiniciando a contagem (perceba que o CL é ativado em '1'). Observe que esse artifício pode ser adaptado para qualquer tamanho da sequência, desde que seja menor que $2^{N}$, onde N é o número de flip-flops.

Contador assíncrono decrescente

Os contadores que vimos até aqui contam de forma crescente. Algumas aplicações exigem que essa contagem seja feita de forma decrescente. Essa contagem decrescente tem saídas complementares em relação aos valores dos contadores crescentes, ou seja, $1111, 1110$, …, na sequência decrescente para $0000, 0001$, …, na contagem crescente.

Uma das formas é usar a saída complementar $\overline{Q}$ ao invés da saída Q para os flip-flops das extremidades ($S_{0} e S_{3}$ na Figura 8), mas conservando as conexões das saídas Q com as entradas dos clocks (CK) dos flip-flops seguintes.

Outra forma de se conseguir isso (Figura 9) é conectar as entradas dos clocks com as saídas $\overline{Q}$ ao invés das saídas $Q$, mas mantendo essas saídas $Q$ como as saídas dos flip-flops.

Existe, ainda, uma alternativa mais interessante onde poderíamos ter um contador crescente/decrescente. A escolha de uma ou de outra sequência seria feita por meio de chaves lógicas presentes nos blocos B adicionados ao contador assíncrono, conforme você vê na Figura 10. A contagem crescente ou decrescente depende do nível lógico da entrada de controle C.

Exemplo de circuito integrado de contador assíncrono

A Figura 11 mostra o diagrama lógico do circuito integrado (CI) 74HC / HCT93 da Philips. É um CI de 14 pinos (apenas 10 são usados) que funciona como um contador de 4 bits, pois possui 4 flip-flops, mas o flip-flop '0' (entrada CP0) é separado dos demais (entrada CP1).

Para esse circuito funcionar como contador de 4 bits, a entrada $CP_{0}$ deve ser usada e a entrada $CP_{1}$ deve ser ligada externamente com a saída $Q_{0}$.

Se a saída $CP_{1}$ for usada, o circuito funcionará como um contador de 3 bits, por meio das saídas $Q_{1}, Q_{2}$ e $Q_{3}$. As entradas de controle dos pinos 2 e 3 funcionam como “masterreset” (MR) e a contagem é zerada se ambas forem colocadas em '1'