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Experimentos
Laboratório de Sistemas Digitais
Curso Superior de Tecnologia em Automação Industrial
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Sumário
1. Introdução...................................................................................................03 2. Material Utilizado........................................................................................04 3. Procedimento Experimental......................................................................07 4. Resultados...................................................................................................21 5. Conclusão....................................................................................................32 6. Referências..................................................................................................33
3
1. Introdução
Os sistemas digitais movem grandes setores, como por exemplo, o setor das
telecomunicações, da automação em geral e exige cada vez mais rapidez e
confiabilidade na manipulação de informações em forma de bits.
Para melhor entendimento da teoria que envolve os sistemas digitais é
fundamental a prática em laboratório com equipamentos exclusivamente didáticos.
Dessa forma, isso nos proporciona uma melhor visão da aplicação, solução e
melhoria dos circuitos digitais projetados pelo aluno, no decorrer dos sucessivos
experimentos realizados.
4
2. Material Utilizado
Os seguintes materiais foram utilizados no experimento: portas lógicas em
circuitos integrados e módulo digital avançado modelo 8810 da Datapool. Segue
abaixo uma introdução de cada material utilizado.
2.5. Portas Lógicas
As portas lógicas são os componentes básicos da eletrônica digital. Elas são
usadas para criar circuitos digitais e até mesmo circuitos integrados complexos
(circuito integrado é um componente que envolve vários elementos de circuitos em
um único encapsulamento). Por exemplo, circuitos integrados complexos pode ser
um circuito digital completo pronto para serem usados – processadores e micro
controladores são os melhores exemplos –, mas internamente estes circuitos
integrados foram projetados usando várias portas lógicas.
Em eletrônica digital apenas dois números são permitidos, “0” e “1”. Zero
representa tensão de 0 V, enquanto que “1” representa uma tensão de 5 V ou de 3,3
V, no caso de circuitos integrados mais novos.
No experimento as portas lógicas de interesse são; porta inversora (NOT) e
porta NAND.
2.5.1. Porta inversora
Como o próprio nome já sugere, o inversor irá inverter o número de entrada.
Se entrar (A) o número “0” em um circuito inversor, obterá na saída (Y) o número “1”,
da mesma forma que se entrar o número “1” obterá o número “0” na saída. O
símbolo do inversor pode ser visto na Figura 1. A porta inversora é também
conhecida como NOT.
Figura 1 – Porta NOT
2.5.2. Porta AND
Uma porta lógica AND realiza uma operação lógica “AND” (“E”), que é uma
multiplicação. Ela possui pelo menos duas entradas. Por isso, se A e B são suas
entradas, na saída teremos o resultado de A x B (também representado como A · B).
5
Por exemplo, se tivermos nas suas entradas A e B o número “1” e o resultado será
“1” para todas as outras combinações dos números de entrada o resultado será “0”.
Você pode ver seu símbolo na Figura 2.
Figura 2 – Porta AND
2.5.3. Porta OR
A porta lógica OR (OU) realiza operações com dois sinais ou mais (0s e/ou 1s
em binário) e o sinal equivalente na sua saída (Y) é verdadeiro (um em binário) se
qualquer um dos sinais de entrada A ou B (A + B) forem 1, só será falso se os dois
sinais de entrada forem zeros. Símbolo da porta OR representado na figura 3.
Figura 3 – Porta OR
2.5.3. Porta NAND
A letra “N” em NAND significa NOT (literalmente “não”, mas representa o
circuito inversor que explicamos anteriormente) e esta porta nada mais é do que
uma porta AND com um inversor acoplado. Por isso, sua saída é o oposto da AND.
Seu símbolo, figura 5 é o mesmo do AND, mas com um “o” em sua saída, para dizer
que o valor da sua saída é invertido.
Figura 4 – Porta NAND
6
Figura 6 – Módulo Digital
Avançado 8810
2.6. Circuitos Integrados
Circuitos integrados são componentes feitos sobre uma pastilha de silício
formando circuitos eletrônicos em miniatura. A pastilha de silício que forma o circuito
é envolvida por um invólucro para fins da
proteção. Como é um componente compacto, e
permite a redução no tamanho de projetos que
usa uma variedade maior de outros
componentes eletrônicos, está presente na
maioria dos aparelhos eletrônicos. Veja na figura
a seguir a um modelo de circuito integrado ou CI
como é mais popularmente chamado.
Figura 5 – Circuito Integrado (CI)
2.7. Módulo Digital Avançado 8810
O módulo 8810 da fabricante Datapool é utilizado para aplicações didáticas
de aprendizagem da eletrônica digital,
simulações de circuitos e de projetos. É
equipado com protoboard onde permite
montagem de circuitos além de ter chaves,
LED’s, ponta de prova, fonte de alimentação,
circuito decodificador. Suas principais
características fornecidas pelo fabricante são:
Chave de seleção TTL/CMOS, que atua
sobre todos os sinais do equipamento;
chaves de entrada de dados tipo alavanca,
que dependendo de seleção são compatíveis com CI’s das famílias TTL/CMOS;
protoboard para desenvolvimento e montagem de experiências; fontes fixas
protegidas; led’s de monitoração para saída de dados; displays/
decodificadores de 7 segmentos; detector de níveis lógicos com ponta de
prova para níveis L, H, F, pulsante e aberto, para depuração do circuito em
teste; gerador de onda quadrada com saídas em níveis TTL/CMOS em várias
frequências simultâneas; manual de teoria e prática e conjunto de
componentes para a realização das experiências sugeridas.
7
3. Procedimento Experimental
Experimento 1 Para realizar o procedimento experimental, foi feita a montagem de um
circuito utilizando: fios, portas lógicas em circuito integrado do tipo 74LS08 (veja
figura 7) e o módulo digital avançado 8810 da Datapool (veja figura 8).
Figura 7 – CI 74LS08
Figura 8 – Módulo Digital Avançado 8810
8
Para realizar a montagem primeiramente o C.I foi conectado ao protoboard do
módulo digital, em seguida, foram usadas as chaves de dados A e B do módulo para
realizar a conexão com as entradas 4 e 5, respectivamente, do C.I e o terminal de
saída de número 6 do C.I foi conectado ao LED L0 do módulo digital. Em seguida o
terminal de número 7 do C.I foi conectado ao comum (COM) do módulo e o terminal
14 a fonte de alimentação de +5V, que também se encontra no módulo digital. Veja
esquema de conexões na Figura 9.
Figura 9 – Conexões feitas no CI 74LS08
9
Procedimento Experimental: Experimento 2 No experimento 2 foi utilizado o circuito integrado 74LS08 (figura 7) e o módulo digital 8810 (figura 8). Primeiramente o CI foi conectado no protoboard do módulo depois as chaves A, B, C, D foram conectadas nos terminais 1, 2, 5, 9 do CI (figura 4). O pino 3 conecta-se ao led L0 e ao pino 4. O pino 6 foi conectado ao led L1 e ao terminal 10 e o pino 8 conectado ao led L2. Para a alimentação do CI, o pino 14 receberá +5V e o terminal 7 o comum (COM). Observe que o pino 1 e 2 são as entradas de uma porta lógica e sua respectiva saída é o pino 3. Os terminais 4 e 5 são entradas de outra porta lógica e sua saída é o pino 6. Para a terceira porta lógica usada, suas entradas são: os pinos 9 e 10 e sua saída é o terminal 8. Veja na figura 10 o esquema representativo das ligações feitas no experimento 2.
Figura 10 – Esquema de Ligação das Portas AND
O circuito montado acima em termos de blocos lógicos equivale a um bloco com quatro entradas mostrado na figura 11.
Figura 11 – Porta AND de 4 entradas
10
Procedimento Experimental: Experimento 3
Para o terceiro experimento, foi usado o CI 74LS32 (figura 12) e o módulo digital avançado 8810 (figura 8).
Figura 12 – CI 74LS32
A montagem ocorreu da seguinte maneira: com o CI já conectado no protoboard do módulo as chaves de dados A e B foram conectadas aos pinos 13 e 12 que são as entradas de uma das portas lógicas do CI. O pino 11 que é a saída foi interligado ao LED L0. O pino 7 foi conectado ao comum (COM) e o pino 14 recebeu a alimentação de +5V do módulo. Veja na figura 13 a representação esquemática das conexões feitas no experimento 3.
Figura 13 – Conexões feitas no CI 74LS32, circuito com Gate OU
11
Procedimento Experimental: Experimento 4 Utilizou-se nesse experimento portas lógicas OR (OU) em circuito integrado com referência 74LS32 (Figura 12) e um módulo digital avançado 8810 (Figura 8). Primeiro montou-se o CI no protoboard do módulo e depois foi conectada a chave A do módulo no terminal 13 (entrada) do CI logo depois o terminal 11 (saída) no led L0 e o terminal 12 (entrada) sem ligação. Veja figura a seguir que demonstra as conexões em uma das portas do CI.
Figura 14 – Porta OU com uma entrada sem ligação
12
Procedimento Experimental: Experimento 5 O material utilizado na experiência 5 é o seguinte: 1 CI74LS32 (Figura 12) com portas lógicas OR e um módulo digital avançado 8810 (Figura 8) além de fios para conexões. Com o CI74LS32 conectado no protoboard as chaves de dados A, B, C e D foram conectadas nas entradas 1, 2, 5 e 12 respectivamente. O terminal 3, que é uma saída, foi conectada na entrada 4 e no led L0. A saída 6 conecta-se com o led L1 e com a entrada 13 e a saída 11 com o led L2, veja figura 12. Para a alimentação do CI conecta-se o pino 14 em +5V e o 7 no comum (COM) do módulo, veja figura 15.
Figura 15 – Circuito OR com quatro entradas
13
Procedimento Experimental: Experimento 6 O experimento 6 foi montado com 1 CI74LS04 (Figura 16) de portas lógicas NOT e um módulo digital 8810 da Datapool (Figura 8) e fios para ligações.
Figura 16 – CI74LS04
As seguintes conexões foram feitas no CI e no módulo: primeiro o CI foi conectado no protoboard, o pino 14 foi conectado em +5V do módulo e o pino 7 no comum (COM). A chave de dados A conecta-se com o terminal 1 (entrada), o led L0 com os terminais 2 (saída) e 3 (entrada) e a saída 4 é conectada no led L1. Veja o circuito montado abaixo.
Figura 17 – Circuito de portas NOT
14
Procedimento Experimental: Experimento 7 A montagem do sétimo experimento utilizou um CI74LS00, figura18, que é composto de quatro portas lógicas NAND (Figura 15), um módulo digital avançado 8810 da Datapool (Figura 8) e fios para conexões.
Figura 18 – Portas Lógicas NAND em Circuito Integrado
Com o circuito integrado encaixado no protoboard do módulo as seguintes conexões com auxilio de fios foram feitas: a chave de dados A e B conectam-se aos pinos 4 e 5 (entradas) respectivamente e o terminal 6 (saída) foi conectado ao LED L0. Para a alimentação do CI o pino 14 foi conectado a +5V e o terminal 7 ao comum (COM) do módulo digital. Veja figura seguinte.
Figura 19 – esquema de ligações feitas no CI
15
Procedimento Experimental: Experimento 8 O seguinte material foi utilizado para realização do experimento 8: um CI74LS00 (Figura 18), um módulo digital (Figura 8) e fios para ligações. Com o CI preso no protoboard do módulo os pinos 4 e 5 (entradas) foram conectados através de fios a um mesmo ponto (nó) na matriz de contatos e logo depois esse nó foi conectado a chave de dados A e o pino 6 acoplado ao LED L0. A alimentação do CI74LS00 é feita através da conexão do pino 14 a +5V e o comum (COM) ao pino 7. Veja configuração da porta NAND abaixo.
Figura 20 – Conexões feitas com porta NAND do CI74LS00
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Procedimento Experimental: Experimento 9 Para esse experimento utilizou-se de um CI74LS00 (Figura 18), um módulo digital (Figura 8) e fios para conexões. As chaves A, B e C foram conectadas nas entradas 1, 2 e 10 do CI respectivamente. A saída 3 foi conectada com o LED L0 e com as saídas 4 e 5. Conectou-se a saída 6 ao LED L1 e a saída 9. Por fim a saída 8 foi conectada ao LED L2. Veja esquema do circuito na figura 21.
Figura 21 – Circuito do 9º experimento
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Procedimento Experimental: Experimento 10
O experimento 10 mostra que uma porta lógica pode ser constituída por uma combinação entre outras portas lógicas diferentes.
Abaixo estão descritos os tipos de portas lógicas que serão montados, suas respectivas combinações e as 4 etapas em que o experimento foi dividido:
1) Porta OR usando AND e NOT; 2) Porta AND usando OR e NOT; 3) Porta NAND usando OR e NOT; 4) Porta NOR usando AND e NOT.
Segue abaixo a descrição de cada uma das etapas realizadas.
1ª Etapa: porta OR usando AND e NOT Material utilizado: um CI74LS08 (Figura 7), um CI74LS04 (Figura 16), um módulo digital e fios para conexões. Com os CI’s conectados ao protoboard do módulo as chaves de dados A e B foram conectadas nas entradas 1 e 3, respectivamente, do CI 74LS04. As saídas 2 e 4 do 74LS04 foram conectadas nas entradas 1 e 2, simultaneamente, do CI74LS08 e sua saída (pino 3) foi conectada no pino 5 (entrada) do CI de portas lógicas NOT e o pino 6 (saída porta NOT) ligada ao LED L0, veja figura 22. Para a alimentação dos dois CI’s os pinos VCC de cada CI foi conectado ao +5V do módulo e o os pinos GND foram conectado ao comum (COM) do módulo.
Figura 22 – Porta Or usando And e NOT
2ª Etapa: porta AND usando OR e NOT Material utilizado: um CI74LS32 (Figura 12), um CI74LS04 (Figura 16), um módulo digital (Figura 8) e fios para conexões. Para a simulação de uma porta AND usando portas OR e NOT, primeiramente as chaves A e B foram conectadas nas entradas 1 e 3 do CI de portas lógicas NOT. Logo depois as saídas (2 e 4) das portas NOT foram ligadas as entradas (1 e 2) da porta lógica OR e a saída dessa porta lógica foi interligada a outra porta NOT com entrada de número 5 e a sua saída de número 6 foi conectada ao LED L0. Veja esquema de montagem do circuito na figura seguinte.
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Figura 23 – Porta AND usando portas OR e NOT
3ª Etapa: porta NAND usando OR e NOT Material utilizado: um CI74LS32 (Figura 12), um CI74LS04 (Figura 16), um módulo digital (Figura 8) e fios para conexões. Os pinos 1 e 3 (entradas) do CI74LS04 foram conectados nas chaves de dados A e B do módulo, as saídas dessas portas foram ligadas as entradas 1 e 2 da porta lógica OR do CI 74LS32 e sua respectiva saída ao LED L0.
Figura 24 – Circuito equivalente a uma porta NAND
4ª Etapa: porta NOR usando AND e NOT Material utilizado: um CI74LS08 (Figura 7), um CI74LS04 (Figura 16), um módulo digital e fios para conexões. As chaves de dados A e B do módulo foram conectadas aos pinos 1 e 3 (entradas) do CI de portas NOT (74LS04) e suas saídas 2 e 4 interligadas as entradas 1 e 2 do CI 74LS08, que é composto por portas AND, e a sua saída de número 3 conecta ao LED L0.
Figura 25 – Circuito de portas NOT e AND com função de uma porta NOR (NÃO-E)
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Procedimento Experimental: Experimento 11 Para realizar este experimento, foi implementado no módulo digital 8810 (figura 5) um circuito lógico a partir da seguinte equação: Z = ABC + AB . (A.C) (equação - 1)
Os materiais utilizados na prática do experimento foram: 2 CI 74LS08 (veja figura 7), 1 CI 74LS32 (veja figura 12), 1 CI 74LS04(veja figura 16), além de fios para realizar as conexões.
Através da equação1 foi montado o seguinte esquema de conexões:
Figura 26 – Circuito montado no experimento 11 usando 4 CI’s
Primeiramente os 4CI’s foram acoplados ao protoboard do módulo, as chaves
de dados A e B foram conectadas as entradas 1 e 2, respectivamente, do primeiro CI 74LS08, a saída 3 e a chave de dados C foram conectadas as entradas 4 e 5 do respectivo e sua saída 6 foi levada até a entrada 1 do CI 74LS32.
Após isso, a chave de dados A foi interligada a entrada 9 do primeiro CI 74LS08. A chave B foi ligada a entrada 1 do CI 74LS04 (inversor) e sua saída 2 interligada a entrada 10 do primeiro CI 74LS08. A saída 8 do respectivo CI foi conectada a entrada 1 de outro CI 74LS08.
Em seguida, as chaves de dados A e C foram ligadas nas entradas 3 e 5, respectivamente, do CI 74LS04 e suas saídas 4 e 6 foram conectadas as entradas 12 e 13 do primeiro CI 74LS08. A saída de número 11 do mesmo, foi interligada a entrada 9 do CI 74LS04. A saída 8 do mesmo foi interligada a entrada 2 do segundo CI 74LS08.
Por fim a saída 3 do segundo CI 74LS08 foi interligada a entrada 2 do CI 74LS32 que também recebeu em sua entrada 1 a saída 6 do primeiro CI 74LS08.
Para concluir a montagem, a saída 3 do CI 74LS32 foi acoplada ao led L0 e todos os 4 CI’s utilizados foram alimentados por uma carga de +5V em seus terminais de número 14 e tiverem seu terminal de 7 conectado ao comum (COM). Todas as conexões realizadas foram feitas com fios.
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21
4. Resultados
Experimento 1 Após a montagem, os resultados do experimento 1, foram obtidos através de
todas as combinações possíveis de aberto e fechado entre as chaves de dados do módulo digital, que estão descritas como A e B, e através da representação do nível lógico no LED, que está sendo representado como a saída L0. Para a chave aberta seu valor é representado por 0 e fechada é um 1 Os dados descritos e os resultados obtidos no experimento se encontram abaixo na tabela – 1:
ENTRADAS SAÍDAS
A B L0 = A.B
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1 Tabela - 1 Tabela verdade da Função E de duas entradas
De acordo com a tabela acima, a saída L0 ou o LED, só terá nível lógico 1
quando as entradas A e B estiverem acionadas, ou seja, quando ambas representarem o nível lógico 1 o LED irá acender, caso contrário o mesmo permanecerá com nível lógico 0, continuando assim apagado.
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Resultados: Experimento 2
Para a aquisição dos resultados deste experimento, foram feitas as combinações possíveis entre as chaves de dados, que estão representadas no módulo digital pelas letras A, B, C, D. Através dessas combinações, pode-se observar o nível lógico obtido em cada um dos três LED’s, representados no módulo por L0, L1, L2, utilizados no experimento, na tabela - 2 estão os resultados estimados através do experimento.
ENTRADAS SAÍDAS
A B C D L0 = A.B L1 = A.B.C L2 = A.B.C.D
0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0 0 0
0 0 1 0 0 0 0
0 0 1 1 0 0 0
0 1 0 0 0 0 0
0 1 0 1 0 0 0
0 1 1 0 0 0 0
0 1 1 1 0 0 0
1 0 0 0 0 0 0
1 0 0 1 0 0 0
1 0 1 0 0 0 0
1 0 1 1 0 0 0
1 1 0 0 1 0 0
1 1 0 1 1 0 0
1 1 1 0 1 1 0
1 1 1 1 1 1 1 Tabela - 2 Tabela verdade do Gate E de quatro entradas
Pelos valores de nível lógico encontrados em cada LED, podemos concluir que: o LED L0 só terá nível lógico 1 quando as entradas A.B também possuírem tal nível lógico. Os LED’s L1 e L2 que possui as entradas A.B.C e A.B.C.D, também apresentaram o mesmo comportamento, ou seja, só irão acender quando o nível lógico em todas as entradas for igual a 1, caso contrário permanecerão apagados. De acordo com esse comportamento conclui-se que o circuito em questão é equivalente a uma porta lógica AND de quatro entradas feita utilizando Gates AND de duas entradas.
Isto é possível graças a uma das propriedades da álgebra de Boole que diz o seguinte:
L2 = A.B.C.D = (((AB)C)D) Essa propriedade demonstra que as duas equações são iguias.
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Resultados: Experimento 3 No terceiro experimento, foram conectadas duas chaves de dados (A e B) ao CI, que representam duas entradas distintas, e uma saída que representa o LED L0. A partir dessa conexão foram feitos diferentes acionamentos entre as chaves. Com isso, pode-se observar a mudança de nível lógico no LED através da combinação de nível lógico entre as chaves. Esses resultados estão apresentados a seguir, na tabela 3.
ENTRADAS SAÍDAS
A B L0 = A+B
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1 Tabela – 3 Tabela verdade do Gate OU de duas entradas
Os resultados apresentados na tabela 3, mostram que o LED L0, terá nível lógico 1 quando uma das entradas apresentar tal nível lógico ou quando ambas apresentarem o mesmo, ou seja, basta que uma das entradas (A ou B) tenha nível lógico 1 para que o led acenda, caso contrário a saída continuará com nível lógico 0. Com isso, podemos concluir que o circuito em questão é equivalente a uma porta lógica OU de duas entradas.
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Resultados: Experimento 4 Para o quarto experimento, os resultados foram encontrados através do
acionamento de uma única chave de dados, que representa a entrada A, interligada ao terminal 13 do CI no módulo digital e o terminal 12, que é a outra entrada da mesma porta lógica do CI permaneceu sem ligação e a saída do CI foi interligada ao LED L0 do módulo.
ENTRADA SAÍDA
A L0
0 1
1 1 Tabela – 4 Tabela verdade do Gate OU com uma entrada sem uma sem ligação
Podemos notar que o circuito em questão não depende do nível lógico da entrada A, pois o terminal 12 o qual esta sem conexão introduz um nível lógico 1 no circuito. Isto demonstra uma propriedade dos circuitos integrados da série TTL-74, a qual diz que um pino de entrada sem conexão funciona sempre como nível lógico 1. Como o circuito equivale a uma porta lógica OU, independentemente do valor da entrada A, o nível lógico na saída (LED L0) será sempre igual a 1, pois a função lógica OU é representada por A + B (soma).
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Resultados: Experimento 5 Após a montagem, foram anotados os resultados obtidos a partir dos ajustes
feitos entre as chaves A, B, C, D do módulo, que estão conectados a quatro entradas do CI, e os 3 LED’s (L0, L1, L2) que representam as saídas. Através das diversas combinações possíveis entre as chaves de dados, foram estimados os resultados de acordo com os níveis lógicos das saídas apresentadas nos LED’s (L0, L1, L2), estes resultados podem ser vistos na tabela 5, que segue abaixo:
ENTRADAS SAÍDAS
A B C D L0 = A+B L1 = A+B+C L2 = A+B+C+D
0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0 0 1
0 0 1 0 0 1 1
0 0 1 1 0 1 1
0 1 0 0 1 1 1
0 1 0 1 1 1 1
0 1 1 0 1 1 1
0 1 1 1 1 1 1
1 0 0 0 1 1 1
1 0 0 1 1 1 1
1 0 1 0 1 1 1
1 0 1 1 1 1 1
1 1 0 0 1 1 1
1 1 0 1 1 1 1
1 1 1 0 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 Tabela – 5 Tabela verdade do Gate OU de 4 entradas
De acordo com a tabela 5, para que algum um dos três LED’s (L0, L1, L2) apresente nível lógico 1, será necessário que apenas uma de suas chaves de dados apresente nível lógico de entrada igual a 1.
Sendo assim, o LED L0 terá nível lógico 1 quando uma de suas entradas (A ou B) tiver nível lógico 1 ou ambas as entradas. Os LED’s L1 e L2 também apresentaram o mesmo comportamento, ou seja, se uma de suas entradas ( A, B, C para o LED L1 e A,B,C,D para o LED L2) apresentar nível lógico 1, o LED irá acender.
No LED L0, as quatro primeiras combinações feitas com as chaves apresentaram nível lógico 0, as demais combinações exibiram nível lógico 1.
No LED L1, as duas primeiras combinações apresentaram nível lógico 0 e o restante delas nível lógico 1.
No LED L2, apenas a primeira combinação realizada não apresentou nível lógico de saída igual a 1.
O circuito montado executou a função de um Gate OU de quatro entradas, porém o mesmo utiliza Gates OU de duas entradas. Isso foi possível graças a uma das propriedades da álgebra de Boole, essa propriedade diz que:
L2 = A+B+C+D = (((A+B)+C)+D) Portanto, as duas equações são equivalentes.
26
Resultados: Experimento 6 Concluído o procedimento experimental, em seguida foram coletados os
dados referentes ao nível lógico exposto nas saídas L0 e L1. Para a chave de dados aberta, seu nível lógico na entrada era igual a 0 e para a chave fechada seu nível lógico era igual a 1. A seguir, estão expostos os resultados mostrados por cada uma das saídas (LED’s). Veja tabela – 6:
ENTRADA SAÍDAS
A
L0 = A
L1 = A = A
0 1 0
1 0 1 Tabela – 6 Tabela verdade do Gate Não (inversor)
O CI utilizado no experimento é análogo a uma porta lógica NOT (NÃO), que tem como função inverter o sinal de entrada, tal fato ocorreu com a saída conectada ao LED L0, pois apresentou nível lógico oposto ao nível de entrada.
Já o LED L1, apresentou o mesmo nível lógico visto na entrada. O LED L1 teve seu nível lógico idêntico ao sinal visto na entrada, de acordo com o posicionamento da chave de dados, pois o LED em questão possui sua saída invertida duas vezes.
27
Resultados: Experimento 7 Pela tabela verdade descrita abaixo (veja tabela 7), podemos descrever os resultados do experimento, para o circuito lógico em questão.
ENTRADAS SAÍDA
A
B
L0 = AB
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0 Tabela - 7 Tabela verdade da Gate Não-E (NAND) de duas entradas
A tabela verdade mostra que, a única combinação entre os níveis lógicos das entradas (A e B) que forneceu nível lógico 0 na saída foi a ultima, nas demais, o nível apresentado pelo LED L0 foi igual a 1. Assim o LED apagou apenas na ultima mudança feita entre os níveis lógicos de entrada.
Pode-se observar, a partir dos resultados do experimento, que o circuito integrado utilizado trata-se de uma porta lógica Não-E (NAND), pois os níveis lógicos obtidos na saída conectada ao LED L0, são a inversão dos níveis lógicos de saída de uma porta lógica AND, ou seja, a porta lógica utilizada é equivalente a multiplicação dos níveis lógicos das entradas (A e B) invertidos.
28
Resultados: Experimento 8 Segue abaixo a tabela verdade (tabela 8) com os dados referentes ao oitavo experimento realizado.
ENTRADA SAÍDA
A L0 = Ā
0 1
1 0 Tabela – 8 Tabela verdade do Gate Não-E (NAND) funcionando como inversor
Os resultados expostos na tabela verdade (tabela 8) acima, mostram que o sinal introduzido na entrada do CI, que são duas entradas ligadas ao mesmo ponto, é exibido invertido na saída conectada ao LED L0, ou seja, quando o nível lógico de entrada for igual a 1 a saída será igual a 0 e quando o nível de entrada for 0 a saída será igual a 1.
Quando o Gate Não-E tem suas entradas ligadas ao mesmo ponto, ou quando é usado apenas com uma entrada deixando as demais sem ligação, executa a função de um inversor (Gate Não).
29
Resultados: Experimento 9 Para descrever os resultados obtidos neste experimento, foi criada uma tabela verdade (veja tabela 9), que mostra as possíveis combinações feitas entre os diferentes níveis lógicos de entrada e seus respectivos resultados apresentados em cada um dos 3 Led’s (L0, L1, L3).
ENTRADAS SAÍDAS
A
B
C
L0 = AB
L1 = AB
L2 = ABC
0 0 0 1 0 1
0 0 1 1 0 1
0 1 0 1 0 1
0 1 1 1 0 1
1 0 0 1 0 1
1 0 1 1 0 1
1 1 0 0 1 1
1 1 1 0 1 0 Tabela – 9 Tabela verdade do Gate Não-E de 3 entradas
Pelos resultados mostrados na tabela acima (tabela 9) podemos concluir que: A saída interligada ao Led L0, está representando uma porta lógica NAND (Não-E); A saída interligada ao Led L1, é equivalente uma porta lógica And; E a saída interligada ao Led L2 corresponde a uma porta lógica Não-E de 3 entradas. Portanto, o circuito lógico está representando uma porta Não-E de 3 entradas.
30
Resultados: Experimento 10 As tabelas verdade descritas abaixo mostram os resultados obtidos no experimento de número 11. Através das combinações realizadas entre diferentes portas lógicas. Obtivemos os seguintes resultados:
A B S=L0
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1 Tabela - 11 verdade de uma porta OR obtida utilizando portas AND e NOT
A B S=L0
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1 Tabela - 12 verdade de uma porta AND obtida utilizando portas OR e NOT
A B S=L0
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0 Tabela - 13 verdade de uma porta lógica NAND obtida utilizando portas OR e NOT
A B S=L0
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0 Tabela - 14 tabela verdade da Função NOR obtida utilizando portas AND e NOT
De acordo com as tabelas verdade expostas acima, conclui-se que as combinações entre portas lógicas feitas em laboratório foram realizadas de maneira eficaz.
31
Resultados: Experimento 11 Concluída a montagem, foram realizadas as possíveis combinações entre as chaves de dados e em seguida foram anotados os resultados obtidos de acordo com a equação (veja equação 1).
Os resultados reais obtidos através da montagem foram comparados com os resultados experimentais. Estes estão descritos na tabela verdade abaixo (veja tabela 10):
A
B
C
A.B.C
A.B
A.C
L0 (exp)
L0 (real)
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 0 1 0 0
0 1 0 0 0 0 0 0
0 1 1 0 0 1 0 0
1 0 0 0 1 1 1 1
1 0 1 0 1 1 1 1
1 1 0 0 0 1 0 0
1 1 1 1 0 1 1 1 Tabela – 10 Tabela verdade obtida através da equação 1
Como mostra a tabela verdade acima (veja tabela 10) o resultado real encontrado foi idêntico ao resultado estimado, ou seja, o resultado saiu de acordo com o esperado. Podemos concluir que, o experimento foi bem realizado e seus resultados foram satisfatórios.
32
5. Conclusão
As práticas feitas em laboratório foram fundamentais para um melhor
entendimento do funcionamento de componentes básicos de circuitos digitais e as
técnicas de melhoria, redução e aplicação dos mesmos.
Em cada experimento foi progressivo o conhecimento de novos circuitos digitais,
com suas aplicações e características de funcionamento, proporcionando assim uma
melhor fixação das teorias da disciplina de sistemas digitais.
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6. Referências
IDOETA, I. V. Elementos de Eletrônica Digital, 35ª Edição, Editora Érica
GARCIA, P. A. Eletrônica Digital – Teoria e Laboratório, Editora Érica
Manual de teoria e prática – Datapool equipamentos didáticos para laboratório
de eletroeletrônica.
www.datapool.com.br
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