SISTEMAS DIGITAIS 2015-2016, MEFT_MEAER

1 | P á g i n a

TRABALHO DE LABORATÓRIO II

CIRCUITOS COMBINATÓRIOS TÍPICOS

1. INTRODUÇÃO

Pretende-se com este trabalho que os alunos se familiarizem com o uso e aplicação de circuitos

combinatórios típicos. Este trabalho é considerado para avaliação de conhecimentos. Deve trazer

o trabalho preparado no início da aula sob a forma de um relatório em papel (ver anexo), o qual

será verificado pelo docente. Durante a aula o grupo completará a adenda ao relatório com as

conclusões sobre a montagem, assim como alterações ao relatório, a qual entregará ao docente no

final da aula. O relatório terá 4 páginas no máximo, além da capa.

2. PROJETO DO CIRCUITO COMBINATÓRIO (VERSÃO 1)

Desenvolva um circuito que, de acordo com a Figura 1, implementa uma unidade combinatória

que executa uma de duas funções sobre uma variável de entrada 𝐴 = ⟨𝑎3, 𝑎2, 𝑎1, 𝑎0⟩, resultando

numa saída 𝑆 = ⟨𝑠3, 𝑠2, 𝑠1, 𝑠0⟩. A função a calcular depende de um bit de selecção, I. As funções

possíveis encontram-se listadas na Tabela 1.

Unidadecombinatória

A

I

S

Figura 1: Esquema da unidade combinatória.

Tabela 1: Versões do circuito e respectivas funções a implementar.

Número da Função Função

0 S = 3A

1 S = 2.5A

2 S = 5A

3 S = 1.5A

4 S = -3.5A

5 S = -1.75A

SISTEMAS DIGITAIS 2015-2016, MEFT_MEAER

2 | P á g i n a

6 S = 0.25A – (A AND ‘0011’)

7 S = (A & ‘0011’) - 0.25A

As subtrações e complementos são realizadas assumindo formato de complemento para 2 de 4

bits. As situações de overflow, e as partes decimais devem ser ignoradas.

Cada grupo implementará apenas um par de funções, sendo estas selecionadas da seguinte

forma:

1. Convertem-se os números dos alunos para base 4.

2. A função a calcular quando I=0 corresponde ao dígito menos significativo do menor dos

números de aluno.

3. A função a calcular quando I=1 corresponde à soma (base 10) de 4 com o dígito menos

significativo (base 4) do maior dos números de aluno.

Por exemplo, se os números dos alunos forem 75643, 81234, deverão converter o primeiro para

102131323(4) e o segundo para 103311102(4). As funções a implementar são: função 3, se I=0 e

função 6 (i.e., 4+2), se I=1.

Projete o circuito que concretiza a funcionalidade especificada. Utilize o mínimo de circuitos

integrados considerando somadores, multiplexers, descodificadores e o mínimo de lógica adicional

(portas NAND2, NAND3, NOR2, NOR3 ou NOT). Confirme que o circuito implementado está a

funcionar corretamente através de simulação em ambiente Xilinx. O relatório deve conter:

Cálculos que justificam a escolha das funções a implementar.

A tabela de verdade do circuito.

O esquema elétrico do circuito.

Lista dos circuitos integrados que irá utilizar, com quantidades e referências. Esta lista

deverá ser apresentada ao docente no início da aula.

Comentário (meia página no máximo) que descreva como funciona a solução proposta

Comentário sobre a parte experimental (incluindo funcionalidade surpresa), a completar

no laboratório (meia página no máximo escrita à mão).

Impressão de uma simulação do circuito obtida através do Xilinx.

Sugestão: para garantir que não tem erros de projeto, após desenhar o diagrama lógico, verifique se o

valor da função está de acordo com o valor esperado da tabela de verdade.

3. MONTAGEM E VERIFICAÇÃO DO CIRCUITO COMBINATÓRIO

A partir do esquema elétrico obtido na secção 2, monte o circuito projetado. Para tal deverá:

1. Ligar as entradas do circuito ⟨𝑎3, 𝑎2, 𝑎1, 𝑎0⟩, 𝐼 aos interruptores;

2. Ligar os bits de saída 𝑆 aos LEDs.

Apresente no relatório as tabelas de verdade correspondentes às diversas combinações de

entradas A e I, indicando o valor esperado de 𝑆 e o valor obtido experimentalmente.

SISTEMAS DIGITAIS 2015-2016, MEFT_MEAER

3 | P á g i n a

4. FUNCIONALIDADE SURPRESA

No decorrer da aula de laboratório, após completar a montagem e demonstração do

circuito anterior, ser-lhe-á pedida a implementação de uma alteração do circuito, a qual

deverá ser projetada e executada até ao fim da aula.

5. AVALIAÇÃO DO TRABALHO DE LABORATÓRIO Na avaliação do trabalho de laboratório serão tidas em conta as seguintes componentes:

Preparação do trabalho e resposta às questões da secção 2.

Montagem, teste do circuito e resposta às questões da secção 3.

Sucesso na prova apresentada na secção 4.

Legibilidade do relatório.

ANEXO – ESTRUTURA DO RELATÓRIO

O relatório deverá usar o seguinte conjunto de regras:

Páginas:

Relatório sucinto, apenas com os elementos e respostas pedidos no enunciado.

Máximo de 4 páginas A4, além de uma página de capa com a indicação do turno de

laboratório, do nome do docente responsável pelo turno, do nome e número dos elementos

do grupo e número do grupo.

Páginas numeradas, preferencialmente com cabeçalho, e margens não inferiores a 2cm.

Letra da família sans-serif (Arial, Verdana, Helvetica, Tahoma, Cambria, Calibri ou

Trebuchet MS). Não deverão ser usadas fontes das famílias cursive ou fantasy, excepto para

representar símbolos.

Pode, se desejar, usar uma fonte da família monospace (ex.: Courier) para indicar sinais

físicos.

Tamanho da letra de fácil leitura e nunca inferior a 10pt.

Figuras e tabelas:

As figuras (p. ex.: esquemas) poderão ser feitos num programa de edição de imagens (p.

ex.: MS Visio, Omnigraffle, Inkscape, ...) ou manuscritas, digitalizadas (com scan ou máquina

fotográfica/telemóvel) e inseridas nos espaços correspondentes do relatório. No entanto,

as figuras deverão estar em estado apresentável (limpas, sem rabiscos ou rascunhos,

facilmente percetíveis e com tamanho de letra não inferior à do relatório).

SISTEMAS DIGITAIS 2015-2016, MEFT_MEAER

4 | P á g i n a

As figuras deverão ser necessariamente enumeradas, acompanhadas de legenda e ser

referenciadas no texto.

O não cumprimento das regras será penalizado na nota final do laboratório (ex: penalização

de 2 valores por página adicional).

Será dada uma nota de zero valores a grupos com o mesmo trabalho (ex: relatórios iguais).