Sistema secuencial.

A diferencia de los sistemas combinacionales, en los secuenciales, los valores de las salidas, en un momento dado, no dependen exclusivamente de los valores de las entradas en dicho momento, sino también de los valores anteriores. El sistema secuencial más simple es el biestable.

La mayoría de los sistemas secuenciales están gobernados por señales de reloj. A éstos se los denomina "síncronos" o "sincrónicos", a diferencia de los "asíncronos" o "asincrónicos" que son aquellos que no son controlados por señales de reloj.

A continuación se indican los principales sistemas secuenciales que pueden encontrarse en forma de circuito integrado o como estructuras en sistemas programados:

• Contador
• Registros

En todo sistema secuencial nos encontraremos con:

a) Un conjunto finito, n, de variables de entrada (X1, X2,..., Xn).

b) Un conjunto finito, m, de estados internos, de aquí que los estados secuenciales también sean denominados autómatas finitos. Estos estados proporcionarán m variables internas (Y1,Y2,..., Ym).

c) Un conjunto finito, p, de funciones de salida (Z1, Z2,..., Zp).

Dependiendo de como se obtengan las funciones de salida, Z, los sistemas secuenciales pueden tener dos estructuras como las que se observan el la siguiente figura, denominadas autómata de Moore, a), y autómata de Mealy, b).

http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_secuencial

Contador síncronos descendentes y ascendentes.

Los contadores ascendentes / descendente (up/down) también llamados contadores bidireccionales; son capaces de avanzar en cualquier sentido a lo largo de una secuencia definida y puede invertir su conteo en cualquier punto de su secuencia. En el diagrama lógico se muestra un contador ascendente / descendente síncrono binario de tres bits diseñado a partir de flip- flops J- K en configuración toggle con disparo por borde de subida. Debido a que posee tres flip- flops, su ciclo básico se compone de ocho estados que van desde cero (000) hasta siete (111) en forma secuencial y repetitiva.

Diseño de contadores síncronos.

Existen varios métodos para diseñar contadores que sigan secuencias arbitrarias, ahora presentaremos los detalles de un método que utiliza flip- flops J K conectados en configuración de contador síncrono la técnica es uno de los numerosos procedimientos de diseño que forma parte de una área del diseño de circuitos digitales que se llama diseño de circuitos secuenciales.

Idea básica:

1. En los contadores síncronos todos los flip- flops son disparado al mismo tiempo antes de cada pulso de reloj, las entradas J y K de cada flip- flops del contador deben tener el nivel correcto para asegurar que cada flip flop cambie Asia el estado correcto. El proceso de diseñar un contador síncrono se convierte en uno en que se diseña los circuitos lógicos que decodifican los diferentes estados del contador, para proporcionar los niveles lógicos en cada entrada J y K. Las entradas de estos circuitos decodificadores provienen de las salidas de uno o varios flip- flops.

2. Tabla de excitación J- K. La columna del extremo izquierdo de la tabla enumera las posibles transiciones en la salida de un flip- flops. La segunda y tercera columna contiene el estado presente, simbolizado como Q ( N ) y el siguiente estado simbolizado como Q ( N+1), para cada transición las ultimas dos columnas contienen los niveles J y K requeridos para producir cada transición a continuación examinamos cada caso.

3. Transición 0= > 0 el estado presente del flip- flops es cero y debe permanecer en cero cuando se aplica una entrada de reloj, de esta manera de entender como funciona un flip- flops J- K, esto sucede cuando J=K=0 ( condición de no cambio), o cuando J=0 y K = 1 (condición de borrado). De este modo J tiene que ser 0, pero K puede tener cualquier nivel. La tabla indica esto con un 0 en la columna correspondiente a J y una x en la columna para K. Recuerde que x representa una condición no importa.

4. Transición 0 = > 1 este estado presente es 0 y cambia a 1, esto puede suceder ya sea cuando J=1 y K= 0 ( condición de establecimiento) o cuando J =K = 1 (condición de cambio de estado). De este modo J tiene que ser 1, pero para que esta transición ocurra K puede tener cualquier nivel.

5. Transición de 1= > 0, el estado presente es 1 y debe cambar a 0. esto puede ocurrir cuando J = 0 y K = 1 o J=K=1. De este modo K tiene que ser 1 pero J puede estar en cualquiera de estos niveles.

6. Transición 1= > 1, el estado presente es 1 y permanecerá en 1. esto ocurre cuando J=K=0 o J=1 y K = 0 así, K debe ser cero mientras J puede estar en cualquiera de estos niveles.

Contadores con registro de corrimiento

Contador de anillo: El contador de corrimiento más simple es un registro de corrimiento circulante conectado de modo que el ultimo flip- flops desplace su valor al primer flip- flops.

Esta configuración se muestra en la figura utilizando flip- flops de tipo D (también se puede usar flip- flops de tipo J K). Estos se conectan dé tal forma que la información se corra de izquierda a derecha, y de regreso de Q0 a Q3. En mucho casos solo hay un 1 en el registro y se hace que circule alrededor del registro en tanto se apliquen los pulsos del reloj. Por esta razón se le denomina contador de anillo.

Las formas de onda la tabla de secuencia y el diagrama de estados muestran los diferentes estados del flip- flops a medida que se aplica los pulsos, suponiendo que el estado inicial es Q3 =1 y Q2 = Q1 =Q0 = 0. después del primer pulso, el 1 a pasado de Q3 a Q2 de manera que el contador esta en el estado 0100. el segundo pulso produce el estado 0010, y el tercero produce el estado 0001. el cuarto pulso del reloj el estado 1 de Q0 se transfiere a Q3 lo que produce el estado 1000, que es desde luego el estado inicial. Los pulsos subsiguientes ocasionan que se repita la secuencia.

Este contador funciona como un contador MOD 4 por que tiene 4 estados distintos antes de que se repita la secuencia. Note que cada forma de onda de salida del flip- flops tiene una frecuencia igual a un cuarto de la frecuencia de reloj.

Un contador de anillo necesitara más flip- flops que un contador binario para el mismo numero MOD, por ejemplo un contador de anillo MOD 8 requiere de 8 flip- flops en tanto que un contador binario MOD 8 solo necesita 3.

A pesar de que es menos eficaz en el uso del flip- flops un contador de anillos sigue siendo útil debido a que puede ser decodificado sin tiene que emplear compuertas de decodificación. La señal de decodificación para cada estado se obtiene en la salida de sus flip- flops correspondientes.

Nota : los diagramas corresponden a un contador MOD 3.

Contador Johnson.

Aparte de los contadores binarios que pasan por todos sus posibles estados y de los de secuencia truncada, en los cuales el número máximo de posibles estados es 2n, donde n corresponde al número de flip- flops, existen contadores que tengan un número de estados determinado por la regla 2n, donde n es el número de flip- flops. Además estos contadores poseen una realimentación de la salida complementaria de la última etapa independiente del número de etapas del contador, a la entrada del primer flip- flop, dando como resultado una secuencia característica.
En el diagrama lógico se muestra un contador de Johnson ascendente de tres bits diseñado a partir de flip- flops Data con disparo por borde de subida. Debido a que posee tres flip- flops, su número máximo de estados es 6, con un ciclo básico que va desde cero (000) luego el contador se llenará de 1s de izquierda a derecha y luego se llenara de nuevo de 0s en forma repetitiva como se puede observar en el diagrama de tiempos.