laboratÓrio de sistemas digitais i

60
LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

Upload: others

Post on 30-Jun-2022

0 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

Page 2: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

I

r····

INDICE

ASSUNTO

Normas e critérios de avaliaç~o ..

Tópicos do curso ...... .

Introduç~o ......... .

Teoria ............. .

Exercícios N~1 .......................... .

Laboratório N~1 .......................... .

Exercícios N~2 ........................ .

Laboratório N~2 ...................... .

Exercícios N~3 ..... .

Laboratório N~3 .....

Exercícios N~4 ..... .

Laboratório N~4 ........ .

Exercícios N~S ............................. .

PAGINA

.01

.03

. . 04

.10

. 15

. .......... 16

. 18

.20

.22

.24

.26

.28

. ... 28

Laboratório N~S .............................. . ':!() • • • • ....JV

Exercícios N~6 ........................ .

Laboratório N~6 ....................... .

Exercícios N~7 ............................. .

Laboratório N~7 ............................ .

Exercícios N~8 ............................. .

Laboratório N~8 ............................ .

Exercícios N~8 .............................. .

Laboratório N~8 ............................ .

Exercícios N~10 ............................ .

Laboratório N~10 ........ . Exercícios N~11 ............................. .

Laboratório N~11 ............................ .

. .... 32

.33

.35

.36

.38

.40

.46

.48

. ... 51

. ........... 52

. ..... 54

. ..... 55

Page 3: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

I

NORMÃS E CRITERI OS DE AV ALI AÇÃO

1. Será tolerado um atraso de no máximo 5 minutos após o inicio da aula.

~pós esse limite de tempo o aluno n~o realizará a experiência.

2. Em todas as experiências existe um questionário pré-laboratório o qual

deverá ser respondido e entregue ao professor no inicio de cada aula.

3. O professor circulará durante a aula sua própria lista de presença, a

qual deverá ser assinada pelo aluno. Nomes constantes no relatório e que

n~o constam na lista ter~o consequentemente nota zero.

4. O aluno poderá repor apenas uma experiência perdida, sendoque essa

reposiç~o será feita na semana que sucede otérmino da última experiência

e deverá ser feita no horário de aula

S.Os relatórios devem ser elaborados

experiência e serem entregues no

aceitos relatórios após a aula.

em

final

grupo

da

no

aula.

decorrer da

N~o serão

6. ~ elaboraç~o do relatório deve seguir o roteiro de cada experiência.

7. ~nota final será obtida da seguinte maneira:

MR = t Notas dos relatórios n

ME = E Notas dos execícios m

onde n = número de relatórios

m = número de exercícios

MR = média dos relatórios

ME = média dos exercícios

ML = média de Laboratório

1

Page 4: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

MT = média das provas da Teoria

NF = nota final da disciplina

ML C0,7MR 0,3ME) NF (ML + MT) K = + = 2

se ML < 5,0 ou MT ( 5,0 K = o

se ML ~ 5,0 MT ) 5,0 K = 1

2

Page 5: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

TOPI CO:S: DO CURSO

1. Portas Lógicas:

Levantamento das características elétricas e das tabelas verdades.

2. ~lgebra de Boole:

Verificaç~o dos teoremas da algebra de Boole e de De Morgan.

3. Mapa de Karnaugh:

Verificaç~o da aplicaç~o do mapa de Karnaugh nas

~ circuitos.

simplificações de

)J) c· ·t b. · · ~. 1rcu1 os com 1nac1ona1s: circuitos cujas saidas dependem somente dos

niveis das entradas atuais n~o tem

circuito .

- codificadores e decodificadores

5. ~ritmética binária:

relaç~o com a entrada passada

Montagemdemeio somadores e somadores completoutilizando

somadores.

- Soma e subtraç~o paralela com decodificaç~o para displayde

segmentos.

6. Multivibradores:

Montagem de multivibradores utilizando portas Lógicas básicas.

- Tipo RS

- Tipo RS sincronizado

- Tipo D sensivel à nivel

Verificaç~o do funcionamento de multivibradores: Tipo D

Biestável sensível a borda

Biestável JK mestre escravo

Biestável tipo T

7. ~plicaç~o de Multivibradores como:

- Contadores

- Registradores de deslocamento

- Eliminadores de ruído de chave

8. Montagem de multivibradores astável monoestável e bistável

3

do

meio

7

Page 6: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

""" INTR.ODUÇAO

Neste capítulo constar~o algumas definiç8es adicionais que serão

úteis no decorrer do curso de Laboratório. Estas definiç8es vir~o apenas

complementar o curso teórico para facilitar ao aluno compreender os vários

elementos utilizados na eletrônica digital agilizando. ~té agora, o aluno

estava acostumado a trabalhar com sistemas analógicos onde o valor real

decorrente ou tens~o é importante. No sistema digital eletrônico a tens~o

em qualquer ponto do circuito tem um valor ou outro representando um ou

outro dos dois níveis lógicos 1 nível

(zero).

lógico 1 C um) ou nível lógico O

O nível 1 representa uma faixa de tens~o entre um valor mínimo e um

máximo, e o nível O representa uma faixa de tens~o próxima do zero

figura abaixo)

v

v, mo'x

mox ~~--~-r--r-~-,~·}

01-"----'--J.:;__.L.--'---"-----

a) LÓGlCA POSITIVA

FlGURA. ~.

o

b) LÓG lCA NEGATIVA

(ver

~ faixa em que varia o nível O ou nível 1 mostrado na figura 1

depende da família em que o circuito integrado CCIJ pertence.O que é ent~o

família do CI e o que é CI?

CIRCUITO INTEGRADO ( CI)

t um dispositivo semicondutor onde muitos transistores e diodos s~o

fabricados, isto é, integrados sobre a mesma pastilha de silício, que pode

conter também resistores e

porta lógica completa.

interligaç8es necessárias para fabricar~ma

4

Page 7: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

Externamente o CI apresenta a configuraç~o mostrada na figura 2a onde

-se a encapsulamento com diversas pinos para permitir as conexões. O

era de pinos varia de acordo com o CI. O pino 1 geralmente vem marcado

um círculo e/ou ranhura. Na parte superior tem-se inscrições com Letras

úmeros as quais identificam o CI {explicadas mais para frente).

~ figura 2b mostra internamente como estariam ligados cada pino. No

o do exemplo s~o quatro portas NRND que s~o simbolizadas como na desenho

imbolos explicados mais adiante).

:4 13 12 11 10 9 8 1r]DD O O Dll

l --, ; o s N 14 o o N I ~DDDDDDD

I 23 4 5 67 (a}

2.

3A 38 3Y

SN 7400 N

I A I B I Y 2Y GNO

Para cada CI s~o requeridas ligações terra e oe alimentaç~o,

amploda figura 2b s~o os pinos 7 e 14, respectivamente.

para o

Em um sistema digital diversos blocos como esse mostrado na figura 2

conectados um na saída do outro. Esses Cls, possuem impedância de

da, ao serem conectados outros Cis à saída deste ocorrerã diminuiç~o na

edância de carga do bloco acarretando em corrente maior alterando as

ecificações de tens~o de saída. Para ter-se uma medida de quantos blocos

em ser conectados na saída ou entrada de outro s~o dadas as seguintes

ecificações em cada CI:

-in: é o número total de entradas do CI

-out: é o número que expressa qual a quantidade máxima de blocos da

sma família que poderá ser conectado à saída deste. ,

, ,·;:;;:srFI CAÇAO DO cr:

Os Cis disponíveis comercialmente podem ser classificados devido ao

5

Page 8: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

tipo de integraç~o:

SSI - Integraç~o em pequena escala Caté doze portas lógicas por Cil.

MSI - Integraç~o em média escala (de treze até noventa e nove portas num

[l).

LSI - Integraç~o em larga escala Cde cem a mil portas).

VLSI- Integraç~o em muitolargaescala(acima de mil portas lógicas).

Familias do CI:

~s famílias dos Cls se distiguem umas das outras pelo tipo de

dispositivo semicondutor que incorporam e como os dispositvos

semicondutores (e resistores) s~o interligados para formar a porta Lógica.

~s famílias de acordo com seu funcionamento s~o:

RTL (lógica resistor-transistor) utiliza apenas resistores e transistores

em seus circuitos. t uma das primeiras famílias transpostas para os Cls

Tempo de atraso 12ns. Fan-out = 5

DTL (Lógica diodo-transistor): utiliza diodos e

circuitos.Tempo de atraso de 30ns. Fan-out = 7.

transistores e seus

DCTL (lógica transistor com acoplamento direto): Imunidade a ruído é baixa

Fan-out = 2.

RCTL Clógica transistor-resistor-capacitor): possui resistores, capacitares

e transistores em seus circuitos. t uma diferenciação da família TRL para

diminuir o tempo de atraso. Fan-out = 7.

HTL (lógica liniar alto) é altamente imune a ruido, é semelhante a família

DTL. Fan-out = 10. Tempo de atraso alto.

IIL (lógica de injeção integrada): utilizam transistor bipolar, não requer

uso de resistores sendo então apropriada para integração em larga escala.

ECL Clógica acoplada pelo emissor): usa muitos transistores

porta. Possui alta velocidade de comutação e é usada em

pequena e média escala. Fan-out = 25. Tempo de atraso = 3ns.

6

bipolares

integraç~o

por

de

Page 9: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

TTL (Lógica transistor-transistor): é a família mais usada em circuitos de

pequena e média integraç~o. Boa imunidade ao

propagação da ordem de 10ns. Fan-out = 10.

ruído. Tempo de

MOS: C Lógica com transistor semi condutor metal-óxido):

atraso de

utilizem

transistores do tipo n ou tipo p e por estes ocuparem pouco espaço são

apropriados para integraç~o em média e muito larga escala. ~ vantagem desta

família é que não é necessário o uso de resistores. Tempo de atraso 300ns.

Fan-out = 20.

CMOS: (lógica com MOS de simetria complementar): é a mais recente família.

Permitem Larga escala de integração. Tempo de atraso = SOns. Fan-out > 50 .

.., OBSERVAÇAO: Quando for necessário conectar blocos de uma família a outros

de uma outra família é preciso utilizar circuitos de interface entre os

blocos de famílias diferentes para torná-Los compatíveis.

Exemplo:

CMOS "'I CONVERSÃO I

1.___T_T L _ _.

I CMOS TTL

Figura 3

Nas nossas aulas trabalharemos com a Lógica TTL desenvolvida

principalmente pela Texas Instrument

outros fabricantes.

Company, mas também produzida por

~ Texas usa para os integrados TTL a designaç~o SNCsemiconductor

network). Outros fabricantes usam outras designações como por exemplo; DM

(digital monolítico).

Na Lógica TTL existem duas séries identificadas por 54 ou 74 de acordo

com o tipo de aplicaç~o. ~ série 54 é usada para aplicações

operando em intervalos de temperatura de -55a + 125°[. ~ série o

vers~o industrial de custo menor que opera entre O a +70 C.

militares

74 é uma

De acordo com diferentes velocidades e potência a família TTL possui

cinco séries distintas listadas na tabela 1 a seguir:

Série Tipo de Transistor e Potência ~traso de Dissipaç~o

Propagaç~o de potência

7

Page 10: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

I Cns) I (mw)

54L5/74 L5 5chottky, baixa potência

( + usado) 9,5 2

54L 174 L comum, baixa potência 33 1

545/745 5chottky, potência normal 3 19

54H/74 H comum, alta potência 6 22

54/74 comum, potência normal 10 10

Tabela 1

R família TTL opera em lógica posiç~o cuja variaç~o de tens~o está no

intervalo de O a SV.

Nível lógico O na entrada de uma porta lógica pode variar de O a 0,8V

e nível lógico 1 pode variar de 2 a S,OV.

IDENTIFICAÇÃO DO CI:

Cada CI é identificado por um conjunto de Letras e números. Este

código pode ser dividido em partes distintas, e cada qual nos fornece uma

informaç~o diferente sobre o dispositivo.

Exemplo: SN/54/H/102/N

SN: prefixo padr~o para 5emiconductor Network (utilizado pela Texas).

Pode ocorrer variações como:

R5N: Radiation Hardened circuit

BL: Dispositivo construído Beam Lead.

5NX: Experimental circuit

54: Variaç~o da temperatura

Série 54: -55 a + 125°[ (aplicaç~o

8

militar)

Page 11: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

Série o 64: -40 a + 85 C

tens~o de alimentaç~o: 4,75a 5,25V

Série 74: O a + 74°[ Caplicaç~o industrial)

tens~o de alimentaç~o: 4,75 a 5,25V

H: indica qual o tipo do dispositivo utilizado na integr~ç~o

H: transistor de alta potência

L: transistor de baixa potência

S: Schottky

LS: Schottky de baixa potência

Obs.: quando esta letra estiver omitida significa família padr~o.

102: Nesse campo podem aparecer dois ou tres números os quais

indicam a funç~o do dispositivo.

102 flip-flop JK

N: Tipo de encapsulamento. Existem 11 possibilidades.

9

Page 12: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

TE ORI

C mo já foi dito um I é c stit íd do de diversos dispositivos q e

i dlo armar uma porta lógica. ara compreender a funçlllo dessas portas

lógicas é necessário introduzir alg ns conceitos que slllo essenciais em

lógica digital.

1 • V AR.I A VEL LOGI C.A

~ variável lógica só pode assumir um (ou outro) de dois valores

possí eis. No sistema binário a ariá el só pode assumir o algarismo o ou

1 . o alar que a variável irá assumir é obtido através de afirmações

dec a ativas que com base na ógica u exclui o outro.

Ex: Um semáforo pode estar verde ou vermelho.Se estiver verde

prossiga 1 se estiver vermelho pare.

~ é a variável lógica (variável independente)

5 é a açlllo que ocorrerá (variá el dependente)

~ = V para a afirmaçlllo "semáforo está vermelho"

= F para a negaçi3o "semáforo está vermelho"

anã logicamente~

5 = V para a afirmaç~o •o motorista prosseguen

~ = F para a afirmaç~o •o motorista n~o prossegue•

tabela 1.1 abaixo com as valores que~ e 5 podem assumir

chama-se tabela verdade:

s

v F

F v

taea1.1

~azendo atribuições diferentes em relação à cor do semáforo ou/e

compor amento do motorista a tabela 1.1

funcio al entre eles seria a mesma.

10

seria diferente, mas a

ao

Page 13: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

2.FUNÇOES DE UMA VÃRIAVEL LOGICA

Todas as funçaes possiveis de uma variável Lógica s~o

tabelas 1.2.

mostrados nas

5 5 5 5

v F v v v F v v

F v F F F F F v

(a) (b) (c) (d)

Tabela 1.2.

O número de funçaes possiveis quando tem-se apenas uma variável é dado

por:

= Número de valores que ~ pode assumir

= Número de colunas 5 diferentes

= Número de valores que 5 pode assumnir para cada valor de ~

Se existem duas variáveis lógicas:

= Número de colunas diferentes de 5

Usaremos agora a notaç~o

~ = v como ~ = 1 C verdadeiro)

~ ;: F como ~ ;: o (falso)

3. FtmÇao 11AND" ou "E"

Uma funç~o é definida pela tabela verdade. ~ funç~o ~NO é definida pela

tabela 3.1, ou seja, 5 = 1 somente quando~ e B s~o ambos iguais a 1.

funç~o é dita multiplicaç~o

11

)

/ I.

\

Esta

Page 14: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

B [

o o o

o o

1 o o

1 1 1

Tabela 1.3

Para simbolizá-la utilizamos:

ou 5 = l=l.B

e para interpretá-la consideremos 1=1 e B comq duas chaves em série

1.1 ligadas à uma bateria e à lâmpada S.

(figura

1=1 lâmpada 5 só se acenderá CS = 1) quando a chave 1=1 e B ·estiver

fechada (1=1 = 1 e B = 1).

A

r T

Fig 2 1.1.

"OR" ou "OU"

1=1 funç~o OR é definida pela tabela 4.1 e é expressa por:

9 = 1=1 ou B

12

Page 15: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

ou seja, 5 = 1 se R= 1 ou 8 = 1.Esta funç~o é ditafunç~o soma:

8 5

o o o

o 1 1

1 o 1

1 1 1

Tabela 1.4

Para simbolizá-la utilizamos:

s ou 5 = R + 8

e para interpretá-La consideremos R e 8 como duas chaves paralelas (figura

1.2) ligadas à uma bateria e à uma lâpada S.

R lâmpada 5 acenderá CS = 1) se R ou 8 estiverem fechadas

<R = 1 ou B = 1)

BATERIA

Figura 1.2.

13

A

j

l

B s

Page 16: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

6. Funcao Inversora

Um inversor é uma posta Lógica que tem uma única entrada e uma única

saída que é o complemento lógico da entrada. Quando a entrada ~ é

verdadeira (~ = 1) a saída será falsa CS = Q) e vice-versa.

por:

S=A

Usado em conjunto com outras portas:

S=A+B

Figura 2.1.

E simbolizada

A B s

o o

o o o o

o

~s funções ~ND 1 N~ND 1 OR 1 NOR 1 inversora como outros que ser~o vistas,

quando implementadas eletrônicamente s~o ditas portas Lógicas e são elas

que vão formar o sistema digital.

14

Page 17: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

o EXERCICIO N-1 Cdeve ser entregue antes da experiência número 1)

1. Qual o valor em volts da tens~o de alimentaç~o de um circuito

integrado TTL?

2. o que quer dizer TTL?

3. Consulte o manual •The TTL Data Book• e dê a disposiç~o interna dos

circuitos 7400, 74021 74081 74101 7420. Explique as seguintes

características elétricas:

deles.

4. O que vem a ser lógica positiva e lógica negativa?

S. O que é F~N-OUT e F~N-IN?

6. Consulte o manual TTL da texas para determinar as características

seguintes para o 7400:

~ partir deste valores determine o Cfan-out)

7. REFERfNCI~S: [2] I [3] I [4] I [8]

15

I = o L I = oH

Page 18: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

LABORA TORI O N i .

Introduç~o aos circuitos lógicos básicos:

i. Lis~a de ma~erial:

Cls: SN7400, 7402, 7408, 7410, 7420

Painel, cabos de ligações, voltímetro

2.Par~e Pra~ica:

2.1 Levantamento das características dos Cls:

SN 7400, 7402, 7408, 7410, 7420

Preencher para cada um dos CTs os seguintes ítens:

Nome do CI:

Constituiç~o interna do CI:

Funç~o lógica do CI:

Símbolo:

Medir as características elétricas de cada CI,

tabela abaixo e compará-la com as teóricas.

Tabela 1.1

Características

Vcc

V oH

Vol

I iH

Iil

Teóricas

preencher a

Medidas

Page 19: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

Levantar a tabela verdade de cada Cl com medidas ém volts. Comparar

com a tabela verdade teórica.

2.2 Projetar dais esquemas de ligações para realizar um

inv~rsor a partir de um circuito N~O E

2.3 Projetar dois esquemas de ligações para realizar um

inversor a partir de um circuito N~O OU.

2.4. Ligue a saída de uma porta NRND à entrada de quatro

Tabela 1.2

outras portas NRND como mostra a figura 1 . 1

tabela abaixo. Rcrescente mais 4 portas NRND,

medidas colocando na tabela 1.2:

e

e

preencha

refaça

a

as

Compare os dados obtidos. Obtenha no manual TTL os dados de Iol max e

!oH max. Calcule o número máximo de portas

saída de uma porta NRND.

Figura 1.1.

17

NRND que poderiam ser ligadas à

Page 20: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

EXERCICIO N~2 (entregar no dia do laboratório número 2)

1. Simplificar utilizando as leis e teoremas da Álgebra de Boole

as seguintes funções lógicas:

1 . 1

1. 2

1. 3

1. 4.

1. 5

1=1. B + i=f. B. c

I=I.B + I=I.B.C.D. + I=I.B.C.D.

i=f. BC + 1=1. C 1=1. C + B . C)

DC E + C. D) + B D

~.B.L.D + I=I.B.L.D

2. Provar a seguinte igualdade:

1=1 + B +C= Cl=l + B).C~ + B1 + CC+ DJ.CC + D) + Cl=l + E)

c 1=1 + E)

3. Simplificar e desenhar o circuito equivalente à funç!o:

B.D + ca- + rn.c

4. Um sinal de controle C é injetado em um circuito de entrada 1=1 e B tal

que quando C= B = 1=1 a saída assume o valor digital O (zero),

valor 1 Cum) para quaisquer outras combinações

4.1. Construir a tabela verdade

4.2 Obter a funç~o Booleana do sistema

4.3 Simplificar a funç~o através da Álgebra de Boole

4.4.Desenhar o esquema lógico correspondente utilizando portas

NI=IND e NOR.

5. Dado o esquema da figura 1, escrever:

5.1. 1=1 funç~o Booleana

18

assumindo

Page 21: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

5.2. ~ tabela verdade

5.3 Simplificar a funç~o utilizando a Álgebra de Boole

5.4. Esquema simplificado

A-~r--t__~

8---:r------t

c ----7--------~~r------_.

Figura 1.

6. REFERfNCI~S: [4J, [11J

"1"

19

s

Page 22: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

LABORATORIO N~2: LEIS E TEOREH~S D~ ÃLGEBR~ DE BDOLE

1. Lista de materia1

Cis SN 7400, 7408,

Painel e cabos de ligaç~o

voltímetro

2. Par-te pratica

7402,

2.1. Com os circuitos oferecidos

7410, 7420

verificar

Boole e o teorema de De Horgan:

lei da comutatividade

enunciar a lei C~xemplol:

as leis

esquema de

utilizado

ligaç~o(com numeraç~o da pinagem)

Verificar a lei em funç~o das tens5es de saída.

tens~o correspondente à nível 1 ou O.

lei de associatividade

enunciar a lei (exemplo):

esquema de Ligaç5es:

Verificar a lei em funç~o das tens5es de saída:

Lei de distribuitividade

enunciar a lei (exemplo):

esquema de ligaç~o:

Verificar a lei em funç~o das tens5es de saída:

Leis de absorçao

enunciar a lei (exemplo)

esquema de Ligaç~o

Verificar a lei em funç~o das tens5es de saída:

Teorema de De Morgan C 3 entradas)

enunciar o teorema:

esquema de ligaç~o

20

de Algebra de

e nome do CI

Verificar a

Page 23: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

Verificar o teorema em funç~o das tensões de saída:

2.2. Sendo ~ e B dois sinais de entrada e C um terceiro

chaveamento que executa a seguinte instruç~o: quando C = sinal de

1 tem-se

na saída o valor da entrada ~ e quando C = O a saída é igual à

entrada B, tal como na figura 2.1. Transforme este circuito de

chaveamento em um diagrama de blocos de circuitos

esquema de ligações. Verifique a tabela de verdade:

A ____ C =1

~----.. s /

B -----O"..-C= O

Figura 2.1.

lógicos, e dê

2.3. Implemente uma porta N~O E de 3 entradas utilizando um CI SN

7400. Teste sua tabela verdade, e dê esquema de ligações:

2.4 Implemente a funç~o S = 1=1 + B.C.i=f

verdade, e dê ESOUEMI=I DE LIG~ÇõES:

21

e escreva a sua .tabela

Page 24: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

EXERCICIO w!:! 3 (entregar no dia do lab \"(; ., :-J .L·~ n~3)

1 ) r:lnalise o esquema, escreva a função e o Mapa de Karnaugh.

Simplifique a funç~o e dê o diagra a i c correspondente: Ã

I ) 8 c ! Jl

i A

I : ) I

1 i " l I )

rD ) ,::

r ) v

A

s í c )

A

[ ) Figura 1 i J c. :!)

2) Um fazendeiro tem um elo, um bode e alg as cabeças de repolho. Possui

também um celeiro no norte e outro n suL da fazenda.

deixado

Ele tem que

trabalhar nos dois celeiros. No entanto, se o elo é com o bode,

quando o fazendeiro se ausenta, este ataca e morde o bode. Se o bode

come. Pa" evitar qualquer desastre deixado com os repolhos ele os

fazendeiro pede que se contrua um disp v o portátiL tendo

representando o fazendeiro (F), o c~o (c), o bode (8) e os repolhos

Quando cada chave está na posiç~o "0" (conectada à terra) refere-se

celeiro no norte. r:l saída de dispositivo co anda uma lâmpada <LED)

o

ao

que

acende quando pode ocorrer um desastre, po s o fazendeiro só leva um a cada

vez que muda de celeiro. Como poderemos co struir o dispositivo?

Sugestlo adotar:

F = fazendeiro no celeiro sul

F= Fazendeiro no celeiro norte

22

e no celeiro sul

cde no celeiro norte

Page 25: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

C = C~o no celeiro sul

C= Cão no celeiro norte

R = Repolho no celeiro sul

R= Repolho no celeiro norte

Monte a tabela verdade e simplifique por mapa de Karnaugh.

23

Page 26: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

LABORATORIO N2a - ANALISE DE CIRCUITOS COMBINRCIONRIS MRPR DE KRRNRUGH

1. Lis:t.a de material:

Cls: 7400 , 7402, 7408, 7210, 7420

Painel, cabo~ de ligaç~o

voltím€tro

2. Parte pratica

2.1. Implementar o circuito abaixo:

A a c

Figura 3.1

Dê o número da pinagem e nomes dos Cis.

- Levante a tabela verdade em funç~o das tensões de saída.

- Simplifique-o por mapa de Karnaugh

Monte o circuito simplificado dando o número da pinagem e nomes dos

Cls.

- Compare as dua~ tabelas verdade, antes e depois da simplificaç~o, em

funç~o da5 tensões de salda.

2.2. Dado o mapa de Karnaugh abaixo, simplifique-o: A8

co 00 o • lO I I

00 r I I I

O f I I I I

tO l I o I

I i o o o o 24

Page 27: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

Implemente o circuito lógico correspondente 1 dê o número da pinagem e

nomes dos Cis.

- Verifique os valores da tens~o de saída da tabela verdade.

2.3 Com somente portas N~ND implemente a funç~o:

5 = ~ ~ C + ~ B IT + ~ B L + ~ B D

Dê o número da pinagem e nomes do~ Cis.

- Simplifique-o por mapa de Karnaugh

Implemente a funç~o simplificada dando o número da pinagem e nomes dos

Cis.

- Compare as duas tabelas verdade em funç~o das tensões de saída.

25

Page 28: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

EXERCICIO H24 <Entregar no dia do laboratório n94)

1.a) Determinar as formas canônica conjuntiva

disjuntiva (soma dos produtos), para a funç~o:

(produto de soma) e a

X=I=I(±)B+C, dado: TI=IBELI=I DI=! FUNÇÃO OU-EXCLUSIVO

SíMBOLO

s = 1=1@8

~==}) )~S=A@8 B

RB

o o o 1

1 o 1 1

s o 1

1

o

b) Verificar que ~= ~ã = ~B , utilizando as leis de álgebra de

Boole

c) Verificar que ~B = 1=1 Q B , dado: f = 1=1 0 B funç~o coincidência

1=1 Q B = ~ S" + RB

Símbolo~~~--__ _..) S: A 0 B

2) Implemente a funç~o S abaixo com portas OU Exclusivo de 2 entradas.

S=I=I@BG)C<±)D<±)EG)F

3) Procure em uma das referências como se faz a transmiss~o e a detecç~o do

Bit de Paridade. Faça o esquema em termos de portas OU-EXCLUSIVO.

4) O diodo emissor de luz CLED) emite luz visivel quando polarizado

diretamente. Nos esquemas de polarizaç~o de LED'S abaixo pode-se:

a) Determinar o valor de R para o esquema da fig.1, considerando

que a queda de tens~o no •LED•, quando este conduz é de

V = 1,6V, para uma corrente de 10ml=l.

b) Determinar o nivel lógico que, aplicado na entrada R da fig.2,

leva o LED à conduç~o; e determinar ent~o o valor de R, considerando

que deve circular pelo LED uma corrente de pelo menos 10ml=l para que

ele acenda.

c) Na fig. 2 poderia ser usado um LED cuja corrente de conduç~o

fosse de 20mR? Justifique

26

Page 29: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

R

+Sv

j_

Figura 1 Figura 2

27

CARACTERISTICAS DO 7404

I OLMAX=t6mA

Page 30: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

CIRCUITOS COMBIN~CION~IS: GER~ÇÃO DE BIT DE P~RID~DE E CONVERSÃO DE

CóDIGOS BINARIOS, CODIFIC~DORES E DECODIFIC~DORES.

1. Lista de Material:

Cls SN 7486 1 CI SN 7400, CI SN 7402, CI SN 7408, CI SN 7410.

CI SN 7420, painel, cabos de ligaç~o, voltímetro.

2. Parte pratica

2.1. Gerador de Bit de Paridade:

Sabe-se que em um gerador de bit de paridade par, um número

ímpar de UNS nas variáveis de entrada gera uma saída PB = 1.E um número par

de UNS nas variáveis de entrada gera PB = O. Em um gerador de bit de

paridade ímpar um número par de UNS nas variáveis de entrada gera PB = 1 e

um número ímpar de UNS nas variáveis de entrada gera uma saída PB = O

Inicialmente faça um mapa de Karnaugh e implemente um circuito

gerador de bit de paridade par para 4 variáveis de entrada. Modifique seu

circuito acrescentando um controle P que selecione o circuito para paridade

par CP=1) ou paridade impar (P=O).

Ob s. Desenhe os esquemas com o número de pinagem e nomes dos Cis

Explique o funcionamento do circuito.

2.2. Construir um conversor de código BCD C8421)

mínimo de portas possíveis e com 4 variáveis de entrada.

Gray com o

Faça o mapa de Karnaugh para a minimizaç~o. Monte o circuito e dê

o seu esquema com a pinagem e nomes dos Cls.

Teste o circuito para os números 3, 5 1

em valor de tens~o.

28

7, 9, dando as saídas Gray

Page 31: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

EXERCICIO w95

1) Implementar um circuito somador

utilizando meio somadores.

completo para palavras de 4 bits,

2) procure no manual TTL (Xerox utilizado em

integrado SN 7483 e explicar o seu funcionamento

aula), a descriçgo do

detelhadamente. Explique

como utilizá-lo para realizar a soma de 2 números de 4 bits.

3) Explique detalhadamente o funcionamento dos "displays" TIL 302, TIL 303

e TIL 308 (Manual de "Optoelectronics". Texas ou xerox utilizado em aula),

e a diferença entre eles. Explique como determinar a corrente que passa por

um segmento do mesmo, e a queda de tens~o no segmento.

4) Explique detalhadamente como Ligar o CI SN 7446 à um TIL 302 ou 303.

Verifique nas referências o significado do termo "coletor em aberto".

Explique qual o objetivo do CI SN 7446 apresentar as saídas com "coletor em

aberto"?

Explique os controles do SN 7446 Cveja tabela verdade).

S. Referências: [3), [4], [7], [8), [9).

29

Page 32: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

UBORÃTÓR:ro ~s RRITMtTICR BINARIR: MEIO SOMRDOR, SOMRDOR

COMBINRCIONRL - CODIFICRDOR PRRR DISPLRY.

COMPLETO-CIRCUITO

1) List.a ide Ma.t.erJ.a..i s

1.1. Cis: SN 7400, 7402, 7486, 7446, TIL 302, 303.

1.2. Painel

1.3. Cabos de ligaç~o

1.4. Resistores

2) Part.e prat.J.ca

2.1. Com somente portas NRND implementar um meio somador, com o

n~ de pinagem. Dª a pinagem, nomes do CI e a tabela verdade.

2.2. Implementar um circuito somador para palavras de 2

menor

Bits,

utilizando circuitos meio-somadores. Fornecer o esquema do circuito

com n~ da pinagem, a tabela verdade e explicaç~o do funcionamento.

Este circuito será também usado no item 2.3.(n~o desmonte-o).

2.3. Decodificaç~o para •oisplay•:

2.3.1. Sabendo-se que cada segmento do •display• TIL 302 ou TIL 303 é

composto de 2 diodos de Ga Rs, e que a queda de tens~o em cada diodo é

de 1,7V, obter a corrente necessária para o funcionamento de cada

segmento. Para isso consulte o gráfico da fig. 3 do •Manual de.

Optoeletrônics•, e calcule o valor do resistor necessário para o

fornecimento desta corrente.

2.3.2. Monte o esquema da figura. 5.1., completando-o com o nome dos

sinais de controle do 7446, a pinagem dos integrados, o tipo do

display, e o valor do resistor.

30

Page 33: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

Figura 5.1

w

~{ o (.)

. --

i Vcc

7446

o c B A

I

R -'A. AA vv ..

A ./'\I'.,.

AAA YVY

AAA YVY

AAA YVV

AAA VVY

AAA vVv

a) Teste a funç~o de cada um dos controles

funcionamento.

OISPLAY

do 7446, explicando o seu

b) Ligue os controles de modo conveniente, para que a informaç~o

presente nas

"display•.

entradas DCB~ do

Monte uma tabela com valores de O a F,

7446, torne-se visível

aplicados nas entradas

DCB~, e os segmentos correspondentes que acendem no display.

Comparar com a do manual

c) Ligue de modo conveniente as saídas do somado r do ítem 2 2.

entradas DCB~ do 7446. ~presente o esquema em blocos.

Realize algumas somas observando o resultado no "display"

31

no

às

Page 34: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

EXERC7Ci0 N26 (entregar no dia do laboratório nQ6)

1) projete um circuito que utilizando um somador completo de 4bits (com o

SN 7483), realize a soma e a subtraç~o de 2 números R e B de 4 bits cada um

(para R<B e R>B), através de um sinal de controle C. Explicar

detalhadamente o funciona-mento do circuito.

C = 1 somador

C = O subtrator/ou vice-versa

Verifique a possibilidade de utilizaç~o do circuito OU-EXCLUSIVO ou do

circuito coincidência.

2) Explique a diferença de soma paralela e serial. Dê o diagrama em blocos

de um somador serial, explicando o seu funcionamento.

3) Projete um somador paralelo (com 7483), sabendo-se que as entradas ser~o

dadas no código BCD, com saída em •display• CTIL 308) de até 3 dígitos

decimais e com detetar de overflow, isto é, quando a soma ultrapassar a

capacidade de display, um led é acionado.

4. Referências: [3), [4], [7], [8J.

32

Page 35: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

LABORATORIO N28

SOM~ E SUBTR~Ç~O PRRRLELR COM DECODIFIC~Ç~O P/DISPLRY DE 7 SEGMENTOS.

1. Lista de material

Cis SN 7400 1 7486 1 7483

TIL 308-DISPLRY

Resistores, LEDs

Painel 1 cabos de ligaç~o

I

2. Parte Pratica

2.1. Montar um circuito que realiza a soma e subtraç~o paralela de

dois números binários de 4 bits 1 utilizando o somador integrado

fornecido <SN 7483). R soma e a subtraç~o devem ser selecionados por

uma chave de controle.

2.1.1. Forneça e explique o esquema completo do circuito e dê o

número da pinagem.

2.1.2. Efetue 3 somas e 3 subtrações dando os resultados de tens~o da

saída.

Obs.: Este circuito será utilizado no item 2.2.Cn~o desmonte-o).

2.2. Decodificaç~o para "display"

2.2.1. Complete o esquema da fig. 6.1 com o número da pinagem e o

nome dos sinais de controle do TIL 308.

Teste cada um dos controles do TIL 308 1 explicando cada um deles.

Figura 6.1

~ o ~ ~ 2 o u

~ ~ o ~ ~ ~ 2 w

o c 8 A

Vcc y T I L

3 o 8

JGND

33

Page 36: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

2.2.2. Ligue os cont~oles do TIL 308 de modo conveniente, pa~a que a

informaç~o presente nas entradas DCBA, torne-se visível.

Monte uma tabela com valo~es de O a F aplicados nas entradas OCBA, e

os segmentos correspondentes que acendem. CCompa~e com a do manual).

2.2.4. Ligue de modo conveniente as saídas do somado~ do ítem

ante~io~ à entrada OCBA do TIL 308. Ligue a saída C4 do somado r à

um "led" Cn~o o do painel). Apresente o esquema de ligaç~o em blocos.

com o número da pinagem. Realize algumas somas observando o

resultado no "display•pa~a V4 = 1 e V4 = O . Preencha a

para soma e para subtraç~o.

Símbolo

A B (4 53 52 51 5 TIL 308 LED o

34

tabela abaixo

Page 37: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

EXERCICIO N~7 CEntregar no dia do laboratório n. 7)

1) Considere o circuito do FF RS sincronizado, ao qual foi aplicado as

formas de onda mostrada na fig. 1. Desenhe o sinal gerado nas saidas Q e a.

CLOCK

ENTRADA SR

ENTRADA RS

Figura 1.

2) Na figura 1 considere que R é a entrada D de um FF tipo D

nivel <alto). Desenhe a forma de onda para as saidas Q e cr. sensível à

3) Considere na fig. 1 que o FF é do tipo sensível à borda de descida.

Desenhe a forma de onda para as saídas Q e Q, sabendo-se que a entrada D é

idêntica à S.

4. Referência: [4], [11].

35

Page 38: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

I

LABORATORIO N-0?: RNÃL!SE DE CIRCUITOS SEQUfNCIRIS

Multivibradores implementados com Portas Lógicas Básicas

PRRTE I

1. Lista de Material

CI SN 7400, painel, cabos de ligaç3o

Testador lógico

2. Parte pratica

2.1. Montar o multivibrador do tipo RS, destacando o CI utilizado bem

como os pinos das portas.

Figura 7.1.

2.1.1. Com as chaves de entrada abertas

"condiç~es iniciaisu do FLIP-FLOP.

a = cr =

<S=R=1) verificar as

2.1.2. Verificar a Tabela verdade do FLIP-FLOP RS levando em conta as

"condiç~es iniciais• obtidas anteriormente.

ENTRRDR SRtDR ESTRDOS

5 R a I ll 1 1 condiç3o inicial

1 o Reset

1 1 Late h

o 1 Set

1 1 Latch

o o Proibido

36

Page 39: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

2.1.3. Explicar cada estado do Multivibrador RS observando a

Tabela verdade anterior.

2.1.4. Inverter a ucondiç~o inicial"

os ítens 2.1.2, 2.1.3

de sua experiência e repetir

2.2. Montar o multivibrador biestável RS sincronizado,

o CI utilizado e o número da pinagem.

Figura 7.2.

2.2.1. Com C CCLOCK) em nível lógico 1 e as chaves

CS=R=O) verificar as condições iniciais do FLIP-FLOP

Q = rr =

indicando

fechadas

2.2.2. Com o Cclock) em 1,

Multivibrador:

verificar a Tabela Verdade do

ENTRI=IDI=l Sl=líDI=l ESTI=IDOS

s R Q I rr o o condiç~o inicial

o 1 Reset

o o Latch

1 o Set

o o Latch

1 1 Proibido

2.2.3. Com C CCLOCK) = O, repetir a tabela do ítem anterior. O que

acontece com o estado do Multivibrador? Porque este FLIP-FLOP é um

37

Page 40: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

dispositivo Síncrono?

2.2.4. Inverter as condições iniciais e

2.2.3.

repetir os ítens 2.2.2,

2.3. Montar o Multivibrador Tipo D sensível à nível,destacando o

nome do CI e os n°s. dos pinos utilizados.

Figura 7.3

2.3.1. Considerando as entradas clock e D abaixo, aplicadas ao

Flip-Flop da figura 7.3., desenhar as formas de onda de saída para

Q e rr.

CLOcl<

I I I I

Q __ .J ___ !,_ __ _! -l-

I I I --,--,---r----}--1--~--L--+-

I I ( I --r--.....,---,--, Figura 7.4.

I -t-

-+---'

_,_ --­-'- ---

I I l- - -,----

2.3.1. Porque este FF é dito ser sensível à nível?

2.3.2.Explique resumidamente a influência das "condições iniciais"

sobre a resposta (saída Q e Q), nos multivibradores analisados.

Concluir, resumidamente, sobre a operação da cada um deles,

analisando seus estados proibidos.

38

Page 41: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

EXERCÍCIO N~a (entregar no dia do laboratório n. 8)

1) Dado o esquema de um multivibrador biestável RS mestre-escravo,

da fig.1, analisar seu funcionamento. Faça uma comparaç~o com o

JK mestre-escravo.

s

C.LOGK

R

Figura 1

como o

biestável

2) Explique o funcionamentio e dê a tabela verdade de cada um dos

FLIP-FLOPS <multivibrador biestável).

a) RS

b) RS GRTILHRDO <sincronizado)

c) D sensivel a nível

d) D sensível à borda <Subida ou descida)

e> T ( Ph)

3) Num FF JK mestre-escravo, deseja-se a seguinte sequência produzida na

saída 0: 10011101010011. Pede-se desenhar os níveis lógicos que devem ser

aplicados nas entradas J e K deste FF para produzir a sequência dada na

saída Q.

4. Referências: [3), [10].

39

Page 42: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

LABORA TOIU O N~9

~NALISE DE CIRCUITOS SEQUfNCI~IS

MULTIVIBR~DORES IMPLEHENT~DOS COM PORT~S LóGlC~S BASIC~S

P~RTE li

1. Lista de Material

Cls: SN 7400, 7410, 7474

Painel, cabos de ligaç~o

testador Lógico

2. Par-te Pr-atica

2.1. Biestável JK mestre-escravo CMaster-Slave)

2.1.1. Implemente o circuito da figura 8.1.

Cis empregados e o número da pinagem.

e forneça os nomes dos

Q_1

Qr

Figura 8.1.

2.1.2. Conecte a entrada de clock numa das chaves do painel. q

condiç~o inical deste FLIP - FLOP é sempre verificada com o clock

em nível lógico •o•.

2.1.3. Com o clock em •oo determine as condiç3es iniciais do FF.

O valor obtido deve ser igual ao valor das condiç3es iniciais, já

preenchidas na 1~ linha de uma das tabelas Cfig. 8.2 ou 8.3).

2.1.4. Complete a outra tabela, observando agora que a condiç~o

inicial do FF deve ser a que se encontra preenchida na 1~linha.

40

Page 43: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

= CLOCK O CD ® CLOCK

I LINHA COND. ENTRADAS CLOCK = o CLOCK = 1 CLOCK = o INICIAIS ! Q ã J K A 8 A 8 Q ã A 8 Q Q

1~ o I o o 2~ o I

· .. 3~ I I

', " . ··.

~ 4~ I o

~

o n Figura 8.2.

"® CLOCK CLOCK=O J - \...._"')

"·'-«)\:

LINHA COND. ENTRADAS CLOCK = o CLOCK = I CLOCK = o INICIAIS

Q Q J K A 8 A 8 -

Q Q A 8 Q Q

1~ I o o o .

2~ o I

3~ I o . ··---...... . 4~ I ~

Figura 8.3.

2.1.5. ~nalise nas tabelas o que ocorre com as saídas Q e Õ, nos 3

estados de clocK (1, 2 e 3), para J = K =O, na 1~ linha das duas

tabelas. Observe as condições iniciais e conclua.

2.1.6. Faça o mesmo tipo de análise par J = 1 e K = 1 C3a. Linha da

figura 8.2 e 4a. linha da fig. 8.3)

2.1.7. Faça o mesmo tipo de análise para J = 1 e K = O C4a.

da figura 8.2 e 3a. Linha da figura 8.3)

2.1.8. Idem para J =O e K = 1 C2a. Linha nas duas tabelas).

Linha

2.1.9. Faça o mesmo tipo de observação para ~ e B e justifique e

r

41

Page 44: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

porque do nome deste FLIP-FLDP (mestre-escravo).

2.2. Utilizando o mesmo esquema do ítem anterior construa um FF/MS

tipo T. (as entradas J e K são idênticas)

2.2.1. Monte o esquema da figura 8.4.

-CONDIÇOE S ENTRADA IN I C IA I S

CLOCK SA(DA

Q õ T Q õ o _n_ I _n_ o _n_ I __JL_

Figura 8.4 Figura 8.5

2.2.2. Complete a tabela da figura 8.5.

2.2.3. Em relaç~o ao ítem 2.1. em qual das condiç3es de entrada se

enquadra a flip-flop tipo T? Justifique.

2.2.4. Com a entrada T em nível 1 complete o diagrama de tempo da

figura 8.6.

cLoc.K l"'r---

LJ I I

Q t I ~---;~----~----T---~----~----1-____ L_ _____ t

I

I

Figura 8.6

2.2.5 Compare a frequência da forma de onda de saída a com o clock

e verifique o que ocorreu.

2.2.6. Em relação ao clock quando ocorre a transiç~o de nível da

saída a ou Q (descida ou subida?)

42

Page 45: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

2.3. ~inda considerando o esquema do item 2.1. construa um FF tipo

D e complete o esquema da figura 8.7.

2. 3. 1.

I J FF

TIPO

o

Figura 8.7.

"" CONOIÇOES INICIAIS

Q Q

ENTRADA CLOCK

o o __r-1_

I __[L_

o _n_

I _n_ o __rt_

Figura 8.8.

2.3.2. Complete a tabela da figura 8.8.

SA(OAS

Q ã

I

2.3.3. Em relaç~o ao item 2.1., em qual das condições de entrada

se enquadra o FF tipo D?

2.3.4. Complete o diagrama de tempo da figura 8.9.

CLOCK

FIGURA 8.9

Figura 8.9

2.3.5. Observe que quando o clock está em nível no u I ocorrem

variações na entrada D. Como estas variações afetam a saída Q?

Justifique

2.3.6. Observe quando a saída Q muda de estado em relação ao

clock. Justifique porque deve ser assim baseando-se no esquema do

ítem 2.1.

43

Page 46: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

2.4. Biestável tipo D sensível à borda

2.4.1. CXom auxílio do manual TTl, execute os ítens seguintes para

um FF tipo D do CI 7474.

- explique cada símbolo utilizado na tabela

- teste cada linha da tabela usando como clock uma das chaves do

painel.

2.4.2. Verifique as funções das entradas Preset e Clear,

preenchendo a tabela da fig. 8.10.

ENTRI=!Dr:!S Sr:líDI=lS

Preset Clear Q rr Estado

1 1 [ondiç~o Inicial

o 1 SET

1 1 Condiç~o Inicial

1 o Reset

1 1 Condiç~o Inicial

o o Proibido

Figura 8.10.

2.4.3. Explique o que significa fazer um preset

biestável.

num circuito

2.4.4. Idem para a funç~o CLEI=!R.

2.4.5. Dê um "Preset• no circuito e complete o diagrama de tempo

da fig. 8.11. utilizando como clock a chave do painel.

cl:K=-1 l rLb I n L I I I I l _I_ ---1--r----r----+- -I -~--~-~-

Q __ L__+-_j__~-.+--:-J... __ L _ _L __ _ --t-- -1 _ -+- _1 __

1 __ 1_ --L- _I __ l __ _

Q 1 1 1 I I I I I I --~--~--i- -r-- I -1---t- -t --

Figura 8.11

44

Page 47: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

Observe as saídas Q ou Q obtidas, em relação ao clock, e responda:

2.4.6. ~s variações de entrada D ocorrem tanto no nível

baixo como no nível alto do clock.

variações de entrada D?

Como este FF

- {/ 2.4.7. o que significa 0 [ircuito sensível ~ borda"?

responde à

lógico

estas

~ 2.4.8. Este circuito é sensível à borda

do pulso de clock?

de subida ou ~ de descida

45

Page 48: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

I

~X~RCICIO N~O (entregar no dia do Laboratório n. 9)

1) O F F RS é frequentemente utilizado como eliminador de ruído de

chave. Na fig. 1. a) a chave ao fazer contacto com uma das posiç~es "1

ou 2", gera ruído de chaveamento.

FI~. 1.o)

ENTRADA

j) ou®

FIGURA.4.b)

Q

a) Considere que anteriormen­

te a chave encontrava-se

na posiç~o C2). Determine

os valores de a e Q. b) Considere agora que a

chave foi levada para a

posiç~o c 1 ) 1 e devido ao

ruído de chaveamento foi

gerada nesta entrada, a

oscilaç~o mostrada na

fig.1b).Desenhe o sinal de

saída para a e Q

considerando a oscilaç~o.

c) Idem ao item b) consideran-

do que a chave foi

para a posiç~o (2).

Levada

d) Explique o funcionamento

desse elimidador de ruído.

2. Dê o esquema de um contador assíncrono e de um constador síncrono.

Mostre a diferença entre eles.

3. Dado o esquema de um contador assíncrono para baixo Cdown-Counter),

Figura 2 projetar um circuito que adicionado a ele, possa, através de

um sinal de controle X, fazer com que o contador conte para cima CX=O)

ou para baixo CX=1), CUP-DOWN COUNTERl.

46

Page 49: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

RESET

CLOC r- :r Pl< cxW 2o r- ~

PR uzt ,_:r PR Q U2 2 ,..... PR ~w K Q '"J

c. ãW (..

al--1 c. ~ ''-

~ K t- t<. ~"' q

~ K q ~

C.(. '-L C. I. u l 111 L l l l f ( r

CLEAR

Figura 2

Referências: [3], [4], [5], [11]

47

Page 50: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

LABORATORIO N~9

QPLICQÇÃO DE MULTIVIBRQDORES:

CONTQDORES

REGISTRQDORES DE DESLOCQMENTO CSMIFT = REGISTER)

- ELIMINQDOR DE RUíDO DE CHQVES.

1.Lista de Material

CI SN 7400, SN 7476

DISPUH TIL 308

Resistores, painel e cabos de ligaç~o

Testador Lógico

2. Parte Pratica

2.1. Implementar o contador assincrono para cima •uP=COUNTER" conforme

esquemada figura 9.1

ESeT(V)

r p~

CL lJ Q f- ,...--

oc.K ,-c. t-K Q

C. L r-

" f "l l

Figura 9.1

l J Pl'

Q

c Q t<.

C.. L

r-

f 2.

+ J c..

IK l

I

1 PR

Q r- r-J.

- ~ Q C. L

I I I

l r

l

j

J PR

c.

K C. L

I

Q

Q

~

., c

o Coloque o n- de pinagem no esquema acima, explique o funcionamento do

circuito.

2.1 1. Ligue as saídas no display.

Faça o esquema de ligaç~o do display, com o o n-

cada pulso dê os resultados mostrados no display.

48

da pinagem. Para

Page 51: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

2.1.2. Usando um cabo de tigaç~o, dê pulsos negativos (toques

consecutivos do pino de ligaç~o no terra) na entrada de clock

e observe o display. R contagem é uniforme (sequencial)? Por

que?

2.1.3. Implemente agora um eliminador de ruidos de chave como o da

figura 9.2 e Ligue-o na entrada do clock.Dê pulsos negativos

alternados entre as entradas R e 5,

Observe o display e conclua.

com o cabo de Ligaç~o.

t KJL

Figura 9.2

2.1.4. Explique o funcionamento das entardas •Preset• e •ctear".

2.2. Implementar o registrador de deslocamento de 4 bits como na

figura 9.3 (desloca à direita).

1"RAOA

t~ C. I< C.. Lo

(Lf )

Figura 9.3

:r PR G

(., Q

~ C. I...

11) J" 'PR

Q

r-- c.. -h Q ....,

I( C-L.

A 1 c l !

f'~ Q_j p~ :r J" Q

r c. - c.. h Q

K G I<

(...(... Cl I

o Colocar no esquema o n- da pinagem e explicar o funcionamento do circuito.

2.2.1. Ligue o painel de LEDs CONVENIENTEMENTE às saídas ~~ B, C, O.

do deslocador e ao display. Use uma das chaves como clook.

Comente o funcionamento dos LEDs e display. Comente o

49

Page 52: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

resultado obtido.

2.2.2. Introduza o n~ 2. Com a entrada D em zero, dar um deslocamento

à direita. Repetir para os n~s. 4, 6, 8, 10, 12.

2.3. Com o mesmo circuito anterior, realimentar as saídas Q e ã do último

Flip Flop nas entradas J e K do primeiro, eliminando o inversor existente.

O circuito agora é um deslocador cíclico. Dê um CLE~R. ~través do PRE5ET,

introduza um BIT 1 em um dos flip-flops. Use o relógio do Painel (com as

modificações da figura 9.4) aproximadamente 2Hz e vejá o deslocamento do

Bit.

Explique como fazer para introduzir Bits O e 1

deslocador.

em qualquer

Figura 9.4

CI.Oc.k DO PA-ÍNe'L

f~ 1

....__"' ____ 5

_--11 ),__ ___ C_L..,~K l>O C.... i 12.CV i TV

1) Colocar 5 em nível lógico •o• 2l Fazer PR~SET no 1~ FF

3) Colocar 5 em nível lógico •1•

posiç~o do

2.4. Observe que tanto no contador como no registrador de des.lacamento é

utilizado o FF JK mestre-escravo, só que interligados de maneira diferentes

em cada caso, constituindo assim tipos diferentes de FF.

Com base nisto responda, qual o tipo de flip flop que está sendo

em cada caso.

50

utilizado

Page 53: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

EXERCICIO N~10 (entregar no dia do laboratório n~10)

i. Como ligar o CI SN 7493 para: dividir a frequência de entrada:

1 . 2) por 10

1 . 3) por 11

1 . 4) por 12

1 . 5) por 13

'? Como ligar '-· o CI 7493 para contar em código Bioquinário? Forneça o

esquema.

Qj:j QB QC QD

o o o o o 1 o o o 1

2 o o 1 o 3 o o 1 1

4 o 1 o o 5 1 o o o 6 1 o o 1

7 1 o 1 o 8 1 o 1 1

9 1 1 o o

3. Projetar um contador de pulsos que utiliza 4 display, mas que conte

no máximo 5000 pulsos,

atingido.

devendo voltar à zero quando este valor é

4. Procure no manual TTL o funcionamento dos contadores 5N74192 e 74193.

4.1. Explique cada um deles e mostre a diferença entre eles.

4.2 Explique também a diferença entre eles e os contadores 7490 e 7493.

51

Page 54: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

L.ABORA TORIO .N2 1 O

CONT~DORES INTEGR~DOS

1. Lis~a de Ma~erial

Circuitos integrados: SN 7490, SN 7493, 2.SN 7400

Display: TIL 308

Ociloscópio

Cabos de Ligaç~o, painel.

2. Parte Pratica

2.1. Ligue convenientemente o CI SN 7493 no display.

2.1.1. Dê o esquema de Ligaç~o entre os

pinagem.

chips apresentando o o n- de

2.1.2. Com a chave do painel, dê pulsos na entrada.

contagem no display C3 exemplos).

Verifique a

2.2. Ligue dois SN 7493 para contar números de O até 99 C3 exemplos).

Dê o esquema de ligaç~o com o número da pinagem.

2.3. Contador SN 7493 como divisor de frequência (use somente um 7493)

Usando o relógio do painel introduza uma frequência no 7493.

Observe no osciloscópio e desenhe em relaç~o ao clock, as formas

de ondas para: a saída ~~ a saída B, a saída C, e a D.

Na saída D por quanto foi dividido a frequência do clock?

f clock =

2.4. Contador SN 7490 como contador BCD

2.4.1. Ligue convenientemente o CI SN 7490 no display.

Faça o esquema e dê o n~ de pinagem.

Explique a raz~o pela qual o pino 12 CQ~) deve

pino 1 (8) para contagem em BCD. Explique a

este contador e o SN 7493.

52

ser ligado ao

diferença entre

Page 55: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

2.4.2. Com a chave do painel, dê pulsos na entrada.

Verifique a contagem no display C3 exemplos).

2.5. Ligue dois SN 7490 para contar números de O até 99 C3 exemplos).

Dê o esquema de ligação com o número de pinagem.

2.6. Contador SN 7490 como divisor de frequência (use somente um 7490)

Introduza uma frequência de relógio no CI SN 7490.

2.6.1. Desenhe as ondas na saída em relação ao clock.

2.6.2. Obtenha, no osciloscópio, em relação ao clock as formas de

ondas para:

a ) Frequência de entrada dividida por 2.

b) Frequência de entrada dividida por S.

c) Frequência de entrada dividida por 1 o .

Leia atentamente o manual. Explique para cada ítem as conexões que

devem ser feitas entre os pinos de CI.

53

Page 56: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

EXERCI CIO N~ 11 C e n t r e g a r n o d i a d o l a b o r a t ó r i o N Q 11 )

1. Comparar o funcionamento do multivibrador integrado SN 74121 com o

SN 74122 ou SN 74123 (consultar o "The TTL Data Book")

2. Qual a frequência máxima do clocK para os Cls SN 7473 e SN 74142.

3. 0 ara um multivibrador defina (desenhe as formas de onda):

a) Tempo de set-up CT ) e Tempo de hold CTh). s

b) Tempo de propagaç~o de atraso do nível Lógico

Lógico "O" CtPHL)

c) Tempo de propagaç~o de atraso do nível

lógico "1" CTPLH).

d) Largura média de pulso Ct ) w

4. REFERENCHIS (1), [10), [12], [13)

54

lógico

11 1"

11 o u

ao nível

ao nível

Page 57: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

LABOJU TORI O N~ 11

MULTIVIBR~DORES INTEGR~DOS = MONOESTAVEIS E BISTAVEIS

1. Lísta'de Material

Cls: 7473, 74121, 7400

Painel, resistores, capacitares e cabos de ligaç~o

Osciloscópio

2. Parte Pratica

2.1. Multivibradores ~stável

2.1.1. Implemente o circuito abaixo Cfig.11.1) determinando os

valores de R e para f = 3KHz, sendo f = 0,72/R.C com SKO > R > 1KO

Csugest~o: R=3,3KO)

2.1.2. Dê o número da pinagem

2.1.3. Utilizando o osciloscópio desenhe a forma de onda de saída,

e determine os valores T1 e T2 e a amplitude.

2.1.4. Compare o valor calculado para f, com o valor experimental.

~ =-T -

FIGURA 11.1

55

Page 58: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

LABORATORIO w2 11

MULTIVIBRRDDRES INTEGRRDOS = MONOESTAVEIS E BISTAVEIS

1. List.a de Mat.er·ial

Cis: 7473, 74121, 7400

Painel, resistores, capacitares e cabos de ligaç~o

Osciloscópio

z. Part.e Prat.ica

2.i. Multivibradores Rstável

2.1.1. Implemente o circuito abaixo (fig.11.1) determinando os

valores de R e para f = 3KHz, sendo f = 0,72/R.C com SKO > R > 1KO

(sugest~o: R=3,3K0)

2.1.2. Dê o número da pinagem

2.1.3. Utilizando o osciloscópio desenhe a forma de onda de saida,

e determine os valores T1 e T2 e a amplitude.

2.1.4. Compare o valor calculado para f, com o valor experimental.

56

Page 59: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

2.2. Multivibrador Monoestável CSN 74121)

2.2.1. Consulte o manual e determine os valores de R e C a fim de

se obter uma largura de pulso T de aproximadamente 2ms. m 2.2.2. Utilizando o relógio do painel como entrada f = 200Hz, ligue

corretamente o 74121 para se obter disparo na subida do pulso de

clock. Faça o esquema da ligaç~o.

2.2.3. Com o auxílio do osciloscópio desenhe as formas de onda de

clock e das saídas Q e Q para f de clock = 400Hz e 1 KHzi indique

o valor de T Lido. m 2.2.4. Ligue o 74121, para se obter disparo na descida do pulso de

clock faça o esquema da ligaç~o e repita o ítem 2.2.3

2.2.5. Comente os resultados obtidos.

2.3. Multivibrador Biestável:

Com o auxilio do manual, testar a tabela verdade do CI 7473.

Explicar cada linha da tabela assim como os simbolos utilizados.

Usar como o clock uma das chaves do painel.

57

Page 60: LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS I

BIBLIOGRAFIA

[1] Texas Instruments Inc. "The TTL data Book"

[2] Millman and Taub "PuLse, Digit~l and Switihing ~aveforme"

3) Millman and Halkias "Integrated Electronics• Me Graw-Hill.

[4] Taub, H. •circuitos Digitais e Microprocessadores" Me Grau-Hill.

ESJ Zuffo, J.~. •subsistemas Digitais e Circuitos de Pulsos• Edgard

B~ucher.

[6J Taub H. ~nd Schilling, D. •Digital lntegrated Eletronics• Me

G~au-Hill.

[7] Taub H. e Schilling, D. •Eletr8nica Digital".

[8J Manual TTL - Texas lnstruments.

[9) Manual da Optoeletronics - Texas Instruments.

[10J Peatman, J.B. "The Desing of Digital Systems•. Me Graw-Hill.

[11J ldoeta, l.V. & Capuano, F.G. •Elementos de Eletrônica Digitaln

Ed. Érica.

[12] Texas lnstruments •Designing with TTL Integrated Circuits•.

(13J Langdon Jr, G.G. Fregni, E. "Projeto de Computadores Digitais"

Edgard Blücher.

58