circuitos digitais
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COMBINAÇÃO DIGITAL: MULTIPLEX, DEMULTIPLEX E SOMADORESTRANSCRIPT
Lucas Evangelistas Carvalho BemNathan Luiz Dobler De Souza
Richardson Diego de Melo Pires
RELATÓRIO 1: COMBINAÇÃO DIGITAL: MULTIPLEX, DEMULTIPLEX E
SOMADORES
PALMAS
2014
Lucas Evangelistas Carvalho BemNathan Luiz Dobler De Souza
Richardson Diego de Melo Pires
RELATÓRIO 1: COMBINAÇÃO DIGITAL: MULTIPLEX, DEMULTIPLEX E
SOMADORES
Trabalho apresentado à disciplina “Circuitos Digitais”, 5º período. Curso de Engenharia Elétrica da Universidade Federal do Tocantins, Centro de Engenharias Civil e Elétrica.Professora Kathy Camila Cardoso Osinski Senhorini.
PALMAS
2014
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO...............................................................................................................3
1. OBJETIVO..............................................................................................................8
2. MATERIAIS E MÉTODOS...................................................................................8
2.1. Materiais utilizados.............................................................................................8
2.2. Procedimento experimental e Resultados...........................................................8
2.2.1. Experiência 01: Circuitos Combinacionais.....................................................8
2.2.2. Experiência 02: Multiplexador......................................................................11
2.2.3. Experiência 03: Multiplexador/Demutiplexador...........................................12
3. CONCLUSÃO........................................................................................................15
4. BIBLIOGRAFIA...................................................................................................15
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INTRODUÇÃO
As operações aritméticas são constituídas por operações lógicas elementares. A
adição com números binários é realizada da mesma forma que com os números
decimais.
Somador básico é um circuito lógico que faz a adição de dois números de 1 bit,
com o bit de transporte (carry), combinado vários somadores básicos em cascata é
possível construir um Somador Completo de múltiplos bits. A adição de dois números
binários de múltiplos bits faz-se adicionando os bits sucessivamente começando por
somar os bits menos significativos, o que pode
gerar um bit de transporte que adicionado à
soma dos próximos bits consecutivos. O circuito
meio somador que efetua a adição de apenas
dois dígitos binários. O circuito meio somador
O circuito de um somador completo e constituído de dois meios somadores em
cascata em que a saída de bit de transporte é o OU lógico das saídas de bit de transporte
de cada um dos meios somadores.
O circuito de um somador completo
Na soma de palavras binárias, são utilizadas estruturas compostas das células
básicas meio somador e somador completo. A forma de alimentação dos dados pode ser
em serie ou em paralelo.
O somador em serie consiste em três registradores de deslocamento, um
somador completo e um flip-flop D. O registrador A armazena uma palavra que esta
sendo somado, o registrador B armazena a outra e o registrador S armazena o resultado
da soma. Somador completo realiza a soma bit a bit e o flip-flop armazena o bit de
transporte.
4
Somador série de dois números binários de N bits
Já o somador serie acurnulador. Neste caso, utilizam-se apenas dois
registradores. O prirneiro para a entrada das palavras a serem somadas e o segundo para
conter o segundo operando e acumular o total.
Somador série acumulador de dois números binários de N bits
O somador paralelo permite que cada bit da palavra seja somado separadamente,
portanto existe um somador completo para cada bit. Em função disso o somador
paralelo e mais rápido do que o somador serie, pois todos os bits são somados ao
mesmo tempo.
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Somador paralelo com três registradores
O somador com transporte antecipado consiste em possibilitar a obtenção dos
bits de transporte de modo mais rápido do que no somador paralelo. Nesse caso,
calcula-se o resu1tado dos bits de transporte por meio de uma lógica booleana
combinacional. O bit de transporte final é obtido por meio de uma lógica combinacional
a partir dos estados dos bits das palavras que estão sendo somadas.
Somador de palavras binários de quatro bits com transporte antecipado
Um multiplexador (MUX) é um sistema digital que possui diversas entradas
diferentes onde aparecem informações na forma digital, uma saída de dados e entradas
6
de controle, sinais aplicados às entradas de controle determinam qual entrada vai ser
conectada à saída, transferindo assim seus sinais. Em outras palavras, com um MUX é
possível selecionar qual entrada vai ser conectada a saída, isso simplesmente por meio
de comandos lógicos; sendo utilizados nos casos em que necessitamos enviar certo
número de informações, contidas em vários canais, a um só canal, funcionando como
uma chave de múltiplas posições controlada digitalmente.
Diagrama funcional de um Multiplexador (MUX) digital
A partir de uma entrada de Seleção, direciona a informação I 0 ou I 1 para a saída (pode
ser um sinal de clock, bit de informação de dados etc).
Para um MUX de 4 entradas precisamos de suas entradas de controle, pois com
dois dígitos cobrimos as 4 combinações possíveis de estados de controle, sendo que a
cada entrada é atribuído um numero binário que será selecionado nas entradas de
controle, portanto com um MUX de 3 entradas de controle conseguimos selecionar até 8
sinais na entrada.
Os multiplexadores são muito utilizados nos computadores e sistemas digitais
em geral, pois permitem que diferentes unidades utilizem o mesmo dispositivo,
Também são muito utilizados em comunicações, porque autorizam o envio de vários
sinais Por uma mesma via de dados. Outra aplicação dos multiplexadores em sistemas
digitais é: roteamento de dados, conversão paralelo-série, Sequenciamento de
operações, Geração de funções lógicas.
O demultiplexador (DEMUX) é um dispositivo que executa a operação inversa
do multiplexador, isto é, os demultiplexadores são os elementos que complementam os
multiplexadores, recebe várias informações e a partir de uma entrada de seleção
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direciona uma informação para a saída. Para 4 pinos de saída também é preciso duas
entradas de controle assim com o MUX.
Diagrama funcional de um demultiplexador (DEMUX) digital
1. OBJETIVO
8
Verificar experimentalmente o funcionamento da Combinação Digital: somador,
multiplexador e demultiplexador.
2. MATERIAIS E MÉTODOS
Os experimentos citados a seguir contribuem no estudo da Combinação Digital.
1.1. Materiais utilizados
Maleta para Estudo de CLP Siemens e Redes de Comunicação
1.2. Procedimento experimental e Resultados
1.2.1. Experiência 01: Circuitos Combinacionais
1. Calcular o resultado em binário nos seguintes casos:
a) (1100) + (0001) = 1101
b) (0010) + (0001) = 0011
c) (1101) + (1101) = 11010
d) (1111) + (1111) = 11110
e) (1000) + (1000) = 10000
f) (0101) + (1010) = 1111
2. Utilizando o Circuito Integrando 4008, efetue a montagem a seguir:
Alimentar o Circuito Integrado com 5 Vdc, borne positivo a Vdd e negativo Vss
Ligar cada pino de entrada (A0~A3 e B0~B3) nas chaves digitais.
Conectar o pino C0 ao terra.
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Ligar as saídas (s0 .. s3) e o pino 14 (c4-carry de saída) nos leds indicadores.
Figura 1.1: Somador
3. Preencher a seguinte tabela a seguir visualizando o resultado através dos leds de
saída:
a) A (0001) + B (0001)
b) A (1001) + B (1001)
c) A (0111) + B (1000)
d) A (1000) + B (1000)
e) A (0101) + B (1111)
f) A (0100) + B (0101)
g) A (0001) + B (0010)
h) A (1111) + B (0001)
i) A (1010) + B (1111)
j) A (1111) + B (1111)
k) A (1101) + B (0001)
l) A (1011) + B (0111)
A A B B
3 0 3 0
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4. Mantendo a ligação anterior, desconectar o pino carry de entrada C0 que estava
aterrado e ligar ao nível lógico 1 (Vdd) e depois preencher a tabela a seguir.
a) A (0001) + B (0101)
b) A (1001) + B (1001)
c) A (1000) + B (0001)
d) A (1111) + B (0100)
e) A (1111) + B (1111)
f) A (1011) + B (1001)
CARRY SAÍDA S3 S2 S1 S0
a 0 0 0 1 0
b 1 0 0 1 0
c 0 1 1 1 1
d 1 0 0 0 0
e 1 0 1 0 0
f 0 1 0 0 1
g 0 0 0 1 1
h 1 0 0 0 0
i 1 1 0 0 1
j 1 1 1 1 0
k 0 1 1 1 0
l 1 0 0 1 0
CARRY SAÍDA S3 S2 S1 S0
a 0 0 1 1 1
b 1 0 0 1 1
c 0 1 0 1 0
d 1 0 1 0 0
e 1 1 1 1 1
f 1 0 1 0 1
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5. Qual a diferença que podemos notar no resultado final?
Quando desconectamos o pino carry de entrada no pino C0 que estava
aterrado, somou-se 1 nas saídas.
1.2.2. Experiência 02: Multiplexador
1. Utilizando primeiramente o CI como multiplexador, iremos seguir os passos a
seguir:
Alimentar o Circuito Integrado com 5 Vdc, borne positivo a Vdd e negativo Vss
Ligar os pinos A, B, C, INC, cada um em uma chave lógica.
Conectar os terminais de 0 a 7, cada um a uma chave lógica (de preferência em
sequência).
Ligar a saída I/O (pino 3) a um led de saída.
Através das chaves lógicas, inserir os níveis correspondentes a tabela abaixo:
7 6 5 4 3 2 1 0
1 0 1 1 1 0 0 1
Colocar o pino INC em nível lógico 0 (pois se este estiver em nível lógico 1,
bloqueará a saída), mudando apenas os pinos A, B e C e preencher a tabela a
seguir:
C B A z
0 0 0 1
0 0 1 0
0 1 0 0
0 1 1 1
1 0 0 1
1 0 1 1
1 1 0 0
1 1 1 1
2. Qual conclusão podemos tirar após ter preenchido esta tabela?
R: Quando mudamos os pinos A, B, C selecionamos quais dos terminais serão
visualizados na saída. Podemos perceber que a saída z corresponde aos terminais de 0 à
7.
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3. Mantendo os pinos de entrada (0 .. 7) no mesmo estado do exercício 1, preencha a
tabela abaixo. Essa tabela segue o mesmo procedimento anterior, porém devemos
deixar o pino INC em nível lógico 1.
C B A z
0 0 0 0
0 0 1 0
0 1 0 0
0 1 1 0
1 0 0 0
1 0 1 0
1 1 0 0
1 1 1 0
4. Qual conclusão podemos chegar após preenchido esta tabela?
R: Quando o pino INC estiver no nível lógico 1, a saída do circuito se bloqueia.
5. Quantos pinos de seleção teríamos em um multiplex de 2 entradas? Qual seria
lógica?
R: Em um multiplex de 2 entradas teríamos 1 pino de seleção. Seguindo a lógica
de n = 1 correspondente ao pino de seleção, e 2n ao número de entradas.
6. Quais os passos a serem seguidos utilizando o CI 4051 como multiplexador, para
termos o canal 6 habilitado na saída?
R:
Pino INC: 0
Pino C: 1
Pino B: 1
Pino A: 0
1.2.3. Experiência 03: Multiplexador/Demutiplexador
1. Montaremos o circuito seguindo os seguintes passos:
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Conectar o pino Vdd dos dois CI (4051 mux e demux) ao +5 Vdc e conectar o
pino Vss ao terra de ambos.
Ligar os pinos (A, B, C, INC) de ambos os CI cada um a uma chave lógica.
Fazer um jumper entre os pinos 3 dos dois circuitos.
Ligar nas entradas 0, 1, 2 do circuito mux as freqüências 1Hz, 10Hz, 100Hz
respectivamente. (Esses sinais estão disponíveis abaixo das chaves lógicas).
Ligar a saída do demux (pinos 0,1,2) nos leds de saída para visualização.
Figura 1.2: Multiplexador / Demultiplexador
2. Fazendo as entradas a, b, c de ambos os sinais iguais a 0 e deixando o pino INC de
ambos em nível lógico 1, o que teremos na saída?
R: Teremos 0 na saída. Quando o pino INC estiver em nível lógico 1, a saída do
circuito se bloqueia.
3. Deixando ainda os pinos a, b, c em nível 0 e agora colocando também os pinos INC
em nível 0, o que teremos nos leds de saída? Explique o conceito.
R: Teremos a freqüência de 1 Hz no MUX (000) na saída 0 (000).
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4. Como posso ter na saída do canal 0 do demux a freqüência de 10 Hz?
R:
MU
X
A 1
B 0
C 0
IN
C0
Saída 0 piscando com freqüência de 10 Hz.
5. E para termos a freqüência de 100 Hz na saída 1 do demux?
R:
MU
X
A 0
B 1
C 0
IN
C0
Saída 1 piscando com freqüência de 100 Hz.
DEMU
X
A 0
B 0
C 0
IN
C0
DEMU
X
A 1
B 0
C 0
IN
C0
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3. CONCLUSÃO
O experimento ocorreu como o esperado. Foi possível averiguar o
funcionamento dos três principais circuitos integrados de combinação digital:
somadores, MUX e DEMUX. Foi possível também concluir na análise dos
multiplexadores e demultiplexadores, quando o pino INC estiver em nível lógico 1, a
saída do circuito se bloqueia, em outras palavras, teremos 0 na saída. Evidenciamos a
importância dos três principais circuitos integrados de combinação digital tendo
aplicação principalmente na transmissão de dados.
4. BIBLIOGRAFIA
TOCCI, Ronald J. WIDMER, Neal S. MOSS, Gregory L. Sistemas digitais: princípios
e aplicações, 10ª Ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2007. 804 p.
MARTINI, José S. C., GARCIA, Paulo A., Eletrônica Digital – Teoria e Laboratório; Editora Érica, 2006.