Eletrônica Digital 1 Curso Técnico Eletrônicapaginapessoal.utfpr.edu.br/fabioks/disciplinas/tecnico-integrado/... · Digital - Vantagens •Mais fáceis de projetar •Mais fácil

Eletrônica Digital 1Curso Técnico Eletrônica

Fábio Kurt Schneider

• Eletrônica Digital 1 no Curso Técnico

• Objetivos de Eletrônica Digital 1

• Plano Semestral e Avaliações

• Quem é quem: ~17 semanas x 3h Como isto pode impactar suavida?

• Sistemas Numéricos e Códigos

CONTEÚDO PROGRAMÁTICO

ITEM EMENTA CONTEÚDO

1 Sistemas numéricos e códigos

Notação posicional; sistemas numéricos: decimal, binário, hexadecimal,

octal; conversão entre os sistemas numéricos; códigos: BCD, Gray, ASCII,

unicode, detecção de erro por paridade.

2 Álgebra booleana

Funções lógicas básicas e as portas lógicas; dispositivos comerciais;

equivalência entre expressões, circuitos lógicos e tabela verdade; leis e

teoremas da álgebra booleana; teoremas de DeMorgan; suficiência das

operações NE e NOU; simplificação algébrica de expressões booleanas.

3Lógica combinacional: expressões lógicas, métodos

de simplificação, códigos

Mintermos/maxtermos; formas canônicas das expressões booleanas;

simplificação utilizando mapas de Karnaugh; síntese de circuitos

combinacionais a partir de uma situação descrita.

4Circuitos combinacionais: codificadores,

decodificadores, multiplexadores e demultiplexadores

Especificações dos decodificadores/decodificadores,

multiplexadores/demultiplexadores; implementação com portas lógicas;

associação (cascateamento); dispositivos comerciais.

5Softwares para simulação de circuitos digitais Introdução CAE (Computer Aided Electronics) Electronics Workbench

(EWB): ambiente de trabalho, bibliotecas, simulação de circuitos digitais,

geração de estímulos e leitura dos resultados.

6Diagnóstico e resolução de falhas em circuitos digitais

Características elétricas dos dispositivos digitais: limiares de corrente e

tensão, entradas não utilizadas, tempos; tipos de saída: totem-pole, alta-

impedância, coletor/dreno aberto; instrumentos de análise de circuitos

lógicos.

7Identificação e descarte de resíduos

Procedimentos para tratamento/descarte dos resíduos

PROGRAMAÇÃO E CONTEÚDOS DAS AULAS (PREVISÃO)

Dia/Mês ou

Semana⦁ Conteúdo das Aulas

Número de

Aulas

09/08/16 Introdução à disciplina e Sistemas Numéricos e Códigos 3

16/08/16 Sistemas Numéricos e Códigos, especificação da APS1 3

23/08/16 Aritmética binária / Funções Lógicas e Álgebra Boolena; Funções Lógicas e Álgebra Boolena /

Soma de Produtos e Produto de Somas

3

30/08/16 Participação dos alunos na Semana Tecnológica 3

06/09/16 Soma de Produtos e Produto de Somas; Teoremas de DeMorgan; especificação da APS1 3

13/09/16 1ª PRÁTICA 3

20/09/16 Suficiência NE e NOU e Representação de circuitos com portas NE/NOU 3

27/09/16 2ª PRÁTICA 3

04/10/16 1ª AVALIÇÃO 3

11/10/16 . Mapas de Karnaught, conceito de adjacência e algoritmo de cobertura dos mapas K. 3

18/10/16 Transformações e conversões entre circuitos, equações e tabelas verdades 3

25/10/16 Especificação da APS2; Decodificador\Codificador; Mux\Demux 3

01/11/16 Somadores e Subtratores e outros circuitos combinacionais 3

08/11/16 Projetos de circuitos combinacionais; Especificação do projeto final, usar CAD online 3

22/11/16 3ª PRATICA (projeto final) 3

29/11/16 Revisão de conteúdo e projeto de circuitos combinacionais 3

06/12/16 2ª AVALIAÇÃO. 7

13/12/16 Recuperação de Práticas (INDIVIDUAL) - 2ªChamada 7

OBS.- Atividades Práticas Supervisionadas: APS1: demonstração algébrica de todos os teoremas

de Boole e APS2, estudo de exaustão de todos os mapas de Karnaugh com três variáveis. Carga

horária da disciplina integralizada através da utilização de Atividades Práticas Supervisionadas

7

(a) Frequência mínima às aulas: 75% do total de aulas ministradas.

Neste semestre, serão ministradas 54 aulas presenciais e 7 aulas em Atividades Práticas Supervisionadas (APS).

(b) Avaliação de desempenho:

O desempenho do aluno na disciplina será avaliado mediante uma nota finalcomposta pela média de duas notas parciais:

Onde:

Nota Parcial1 = 60% Avaliação Teórica 1 + 30% Prática 1 + 10% APS1

Nota Parcial2 = 50% Avaliação Teórica 2 + 20% Prática 2 + 10% Atividades (APS2)+20% Prática Final

* Observações quanto às provas escritas:

O tipo de prova escrita (com ou sem consulta) fica a critério do professor da disciplina.

* Observações quanto às aulas práticas:

As práticas serão efetuadas em equipes definidas em sala de aula pelo Professor e não podendo ser mudadas.

O aluno que faltar a aula prática receberá nota zero.

A obtenção dos componentes e identificação de equipamentos defeituosos, quando houver, é de responsabilidade da equipe.

* Observações quanto às ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS:

O aluno que não entregar a APS na data estipulada receberá zero sem direito a recuperação.

~17 semanas x 3h Como isto pode impactar sua vida?

• Quem é quem? Cidade, idade, atividade/esporte preferido, …

• Fábio Kurt Schneider: • Apucarana 1967-1984, • CEFET-Curitiba 1985-1989 (Eng. Elétrica – Eletrônica e Telecomunicações), • Engenheiro de Desenvolvimento 1989-1993 (In-circuit emulator and bus analyser,

Fontes CC de elevada potência, Medidor de água em leite, medidor de gordura emleite),

• CEFET-PR 1993-1995 Mestrado em Eng. Biomédica (Medição de Fluorescência para determinar Concentração de Oxigênio - OPTOELETRÔNICA),

• Professor Efetivo CEFET desde 01/09/1995• University of Washington 2001-2006 – Ph.D. Eng. Elétrica• UTFPR: Desde 2006 orientador de mestrado e doutorado: CPGEI e PPGEB• PROPPG (03/2013 a 08/2016)

Ana Cristina Yuki Shimada

Andre Vinicius Cavalheiro De Almeida

Arthur Munhoz Amaral

Beatriz Canedo Lorenzetti

Gabriel Da Silva Berton

Gabriel Wacholski Rodrigues

Gustavo Henrique Da Silva Barbosa

Julio Cesar Poty Mariano

Kiron Yago Gomes Lucas

Lucas Eduardo Bonancio Skora

Lucas Feijo

Luiz Fernando De Almeida Mota

Lyan Ortega Buani

Marcos Vinicius Possoli

Pedro Andre Silveira Paiva

Renata Da Silva Joppert

Richard Schack Muller

Rodrigo Kenji Kawano

Samuel Nascimento De Souza

Tiago Prestes Kozak

Material Apresentado em Sala

• O material utilizado em sala de aula foi desenvolvido essencialmentepelo Prof. Gilson Yukio Sato

Eletrônica DigitalMaterial: Prof. Gilson Yukio Sato

Elaborado por Gilson Yukio Sato

Analógico X Digital

tempo tempo

Variação Contínua Variação Discreta


Digital - Vantagens

• Mais fáceis de projetar

• Mais fácil de armazenar informação

• Mais fácil manter precisão e exatidão

• Programáveis

• Menos susceptíveis ao ruído

• Maior integração


Digital - Desvantagem• O nosso mundo é quase todo analógico

Tocci, 2007

Sistemas Numéricos


Sistemas Numéricos• Sistema Decimal (d)

• Dígitos: {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}

• Sistema Binário (b)• Dígitos: {0,1}

• Sistema Octal (o)• Dígitos: {0,1,2,3,4,5,6,7}

• Sistema Hexadecimal (h)• Dígitos: {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F}


Sistema Decimal

• É o que mais usamos: Dígitos: 0~9

• SISTEMA POSICIONAL

• Ex.: 2.745,214

Tocci, 2007

Most Significant Digit Least Significant Digit


Sistema Decimal

• Profa. Bárbara – 5o. Ano – Col. Medianeira

• Profa. Bárbara – 5o. Ano – Col. Medianeira


Sistema Decimal

• Contagem decimal

Tocci, 2007


Sistema Binário

• Dígitos: 0 e 1

• Sistema Posicional

Tocci, 2007


Sistema Binário

• Contagem binária

10

11

0

1

100

101

110

111

1000

1001

1010

1011

1100

1101

1110

1111

10000

10001

10010

10011

10100

10101

10110

...


Porque binário para digital

Tocci, 2007


Sistema Octal

• Dígitos: 0~7


85 84 83 82 81 80 8-1 8-2

4 1 7 6 0 1 0 2,

LSDMSD


Sistema Octal

• Contagem octal

0

1

2

3

4

5

6

7

10

11

12

13

14

15

16

17

20

21

22

23

...

77

100

101

102

103

104

105

106

107


Sistema Hexadecimal

• Dígitos: 0~F


• Representação sucinta

165 164 163 162 161 160 16-1 16-2

A 0 3 9 F 4 8 2,

LSDMSD


Sistema Hexadecimal

• Contagem hexadecimal

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

A

B

C

D

E

F

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

1A

1B

1C

1D

1E

1F

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

2A

...

FF

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

10A

10B

10C

10D

10E

10F


Conversões entre sistemas

• Binário, Octal e Hexa Decimal• Uso da notação posicional – Como apresentado

anteriormente

• Decimal Binário, Octal e Hexa • Divisões sucessivas

• Hexa e Octal Binário• Tabela

• Binário Hexa e Octal • Agrupa e usa tabela


Binário Decimal• Usa valor posicional

25 24 23 22 21 20 2-1 2-2

1 1 0 1 0 1 0 1,

LSbMSb

1x25 + 1x24 + 0x23 + 1x22 + 0x21 +1x20 + 0x2-1 + 1x2-2

Valor decimal =


Octal Decimal• Usa valor posicional

85 84 83 82 81 80 8-1 8-2

4 2 0 7 1 5 0 3,

LSDMSD

4x85 + 2x84 + 0x83 + 7x82 + 1x81 + 5x80 +0x8-1 + 3x8-2

Valor decimal =


Hexa Decimal• Usa valor posicional

10(A)x165 + 0x164 + 3x163 + 9x162 +15(F)x161 + 4x160 + 8x16-1 + 2x16-2

Valor decimal =

165 164 163 162 161 160 16-1 16-2

A 0 3 9 F 4 8 2,

LSDMSD


Decimal Binário• Divisão Sucessiva

23 2

11 2

5 2

2

1

1

1

23(d)=10111(b)

2

10 2

01

1 1 1 0 1

1x24+0x2

3+1x2

2+1x2

1+1x2

0


Decimal Octal• Divisão Sucessiva

423 8

52 8

6 8

0

7

4

6

7 4 6

423(d)=647(o)


Decimal Hexa• Divisão Sucessiva

423 16

26 16

1 16

0

7

10

1

7 A 1

423(d)=1A7(h)


Hexa Binário• Tabela

A 0 7 5

0123456789ABCDEF

0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111

Hexa Binário

1010 0000 0111 0101


Octal Binário• Tabela

7 3 1 5 01234567

000001010011100101110111

Octal Binário

111 011 101001


Binário Hexa• Agrupar por 4 + Usar tabela

101001110100110

0123456789ABCDEF

0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111

Hexa Binário

0

6A35


Binário Octal• Agrupar por 3 + Usar tabela

101001110011000 01234567

000001010011100101110111

Octal Binário

64321

Códigos


Códigos

• Código: Conjunto especial de símbolos que representam números, letras ou palavras

• Código Morse• A = ._

• B = _...

• Binário, BCD, BCD excesso 3, Gray, ASCII


Código Binário

• O número decimal é representado pelo seu binário equivalente

0123456789

101112131415

0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111

Decimal Binário


Bit, Bytes, Nibbles e Words

• Bit• Binary Digit• Dígito binário: 1 ou 0

• Byte• Seqüência de 8 bits

• Nibbles• Seqüência de 4 bits

• Word (Palavra)• Seqüência de n bits representando uma informação

típica do sistema digital


Código BCD0123456789

0000000100100011010001010110011110001001

Decimal BCD

• BCD = Binary Coded Decimal

• Dígitos de 0 a 9

• Binários Inválidos no CÓDIGO BCD: 1010, 1011, 1100, 1101, 1110 e 1111


Binário X BCD

0123456789

101112131415

0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111

Decimal Binário BCD

0123456789

101112131415

0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111


0000000100100011010001010110011110001001

0123456789

101112131415

0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111


0000000100100011010001010110011110001001

0001 00000001 00010001 00100001 00110001 01000001 0101


Decimal BCD• Tabela

3 1 90123456789

0000000100100011010001010110011110001001

Decimal BCD

100100010011

Comparação

319(d) = 100111111(b)


BCD Decimal• Agrupar por 4 + Usar tabela

0101001110010110

0123456789

0000000100100011010001010110011110001001

Decimal BCD

6935


Código BCD excesso 3

0123456789

0011010001010110011110001001101010111100

DecimalBCD

excesso 3• BCD = Binary Coded

Decimal + 3

• Metades complementares

0123456789

101112131415

0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111

Decimal Binário


Código Gray

• Peculiaridades• Apenas um dígito

muda entre dois números sucessivos na seqüência

• Evita erros

• “Espelhado”

000001010011100101110111

000001011010110111101100

Binário Gray


Gray

00011110

000001011010110111101100

000000010011001001100111010101001100 1101 1111 1110 1010 1011 1001 1000


Gray - Aplicação

Tocci, 2007


Código ASCII

• ASCII – American Standard Code for Information Interchange

• Código de 7 bits = 128 símbolos

• Troca de informação alfanumérica entre computador e dispositivos externos (ex. teclado)


Código ASCII

http://www.cdrummond.qc.ca/cegep/informat/Professeur

s/Alain/files/ascii.htm

Notepad PLUS PLUS (Notepad++)https://notepad-plus-plus.org/


Paridade

• Método para detecção de erros na transmissão de dados

TX RX

Ruído


Bit de Paridade

• Bit extra anexado a palavra para indicar paridade

• Paridade Par• O bit de paridade é tal que o número de “1”s na palavra

torna-se par

• Paridade Impar• O bit de paridade é tal que o número de “1”s na palavra

torna-se impar


Bit de Paridade

• Exemplo• Para a palavra 01000001 (A em ASCII) que tem 2 “1”s

• Paridade Par• Bit de Paridade 0

• Palavra com bit de paridade 001000001

• Paridade Impar• Bit de Paridade 1

• Palavra com bit de paridade 101000001

Sistemas Numéricos

Exercícios

Binário Octal Decimal Hexa

10110101

325

149

1AF

1) Complete a tabela abaixo com os valores na base numérica adequada. Apresente o cálculo da conversão de cada um dos valores, conversões diretas não serão consideradas.

Exercícios - Respostas

Binário Octal Decimal Hexa

10110101 265 181 B5

011010101 325 213 D5

010010101 225 149 95

000110101111 0657 431 1AF

1) Complete a tabela abaixo com os valores na base numérica adequada. Apresente o cálculo da conversão de cada um dos valores, conversões diretas não serão consideradas.

Exercícios

• Escreva os seguintes textos em HEXADECIMAL

1. Eletronica Digital 1

2. Seu nome completo

Exercícios

• Apresente o número que representa a sua idade nas seguintes bases numéricas:• DECIMAL

• BINÁRIA

• OCTAL

• HEXADECIMAL

Exercícios

• Apresente o número que representa 1027 nas seguintes bases numéricas:• DECIMAL

• BINÁRIA

• OCTAL

• HEXADECIMAL

Documents

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