circuitos digitais

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Lucas Evangelistas Carvalho Bem Nathan Luiz Dobler De Souza Richardson Diego de Melo Pires RELATÓRIO 1: COMBINAÇÃO DIGITAL: MULTIPLEX, DEMULTIPLEX E SOMADORES

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COMBINAÇÃO DIGITAL: MULTIPLEX, DEMULTIPLEX E SOMADORES

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Page 1: Circuitos Digitais

Lucas Evangelistas Carvalho BemNathan Luiz Dobler De Souza

Richardson Diego de Melo Pires

RELATÓRIO 1: COMBINAÇÃO DIGITAL: MULTIPLEX, DEMULTIPLEX E

SOMADORES

PALMAS

2014

Page 2: Circuitos Digitais

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

Page 3: Circuitos Digitais

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

Page 4: Circuitos Digitais

3

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.

Page 5: Circuitos Digitais

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.

Page 6: Circuitos Digitais

5

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

Page 7: Circuitos Digitais

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

Page 8: Circuitos Digitais

7

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

Page 9: Circuitos Digitais

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.

Page 10: Circuitos Digitais

9

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

Page 11: Circuitos Digitais

10

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

Page 12: Circuitos Digitais

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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.

Page 13: Circuitos Digitais

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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:

Page 14: Circuitos Digitais

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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).

Page 15: Circuitos Digitais

14

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

Page 16: Circuitos Digitais

15

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.