FUMEP Fundao Municipal de EnsinoEEP - Escola de Engenharia de Piracicaba

Engenharia Mecatrnica

Sistemas Digitais

Prof. MARCO ANTONIO BERGAMASCHI

Relatrio : Portas lgicas

Componentes:

Rafael BernardinoRA:201400666

Rauni LivaRA:201401008

Vitor KaiqueRA:201400571

Vinicius MartinsRA:201400606

Introduo

Circuitos digitais so definidos comocircuitos eletrnicosque empregam a utilizao de sinais eltricos em apenas dois nveis de corrente (ou tenso) para definir a representao de valores binrios. Seu funcionamento baseia-se nalgica binria, que consiste no fato de que toda informao deve ser expressa na forma de dois dgitos, 0 (zero) ou 1 (um). So constitudos pela associao de blocos lgicos, que por sua vez, so construdos a partir de diodos, transistores e resistores interconectados (CIs), de forma que a sada do circuito seja o resultado da operao lgica realizada sobre as entradas, ou seja, operam com um ou mais sinais lgicos de entrada para produzir somente uma sada. Representamos as funes lgicas por meio de equaes atravs da lgebra Boleana lgebra desenvolvida para o estudo da lgica onde so definidas algumas operaes elementares: NOT (NO), operador barra 0 = 11 = 0

AND (E), operador ponto 0 . 0 = 00 . 1 = 01 . 0 = 01 . 1 = 1

OR (Ou), operador 0 + 0 = 00 + 1 = 11 + 0 = 11 + 1 = 1

XOR (Ou-Exclusivo), operador 0 0 = 00 1 = 11 0 = 11 1 = 0

A partir das funes lgicas, obtm-se os valores lgicos da funo para todas as combinaes de entradas (tabela verdade) e o esquema do circuito com as portas lgicas e respectivas ligaes (diagrama do circuito).Simbologia portas lgicas

A montagem fsica de circuitos lgicos efetuada a partir dos Circuitos Integrados que contm portas lgicas especficas. Circuitos Integrados so um conjunto de resistores, diodos e transistores. Do encapsulamento que saem os pinos, usados nas conexes com outros componentes do circuito. O Dual-in-line-package o encapsulamento mais comum. DIP ou Dual-in-line-package deve-se ao fato de conter duas linhas de pinos em paralelo. O encapsulamento, quando visto de cima, tem uma marca de identificao que pode ser um entalhe ou um ponto, a partir do qual os pinos so numerados de 1 a 14 no sentido anti-horrio.

Figura: circuito integrado

Os Circuitos Integrados tm pinos de alimentao do circuito (VCC) e um pino para aterramento (GND). Geralmente, nos DIPs, o VCC encontra-se no pino quatorze e o GND, no pino sete. Estes so importantes para o funcionamento correto do C.I.Alguns Circuitos Integrados do tipo DIP mais utilizados e simples seguem nas imagens abaixo:

Objetivo Estas aulas prticas tm como objetivo apresentar as portas lgicas TTL (Transistor-Transistor Logic), atravs de montagens eletrnicas simples no protoboard e em circuitos lgicos integrados, verificaremos o funcionamento e a tabela verdade do circuito integrado TTL escolhido. Colocaremos em prtica tambm a Lei da absoro, o Teorema de De Morgan e a simplificao de circuitos. Utilizaremos o software Multisim para a criao e anlises de circuitos integrados no computador. Ao final das aulas, estaremos aptos para a implementar projetos bsicos de sistemas eletrnicos utilizando circuitos integrados (CIs) TTL.

ExperimentosMaterial utilizado:01 Fonte VDC (5 Volts)02 Circuitos integrados (portas lgicas)03 Jogo de chaves liga/desliga04 Multmetro 05 Protoboard06 Software MultisimCom o propsito de nos familiarizarmos com os equipamentos do laboratrio, iniciamos o procedimento experimental fazendo testes com os aparelhos, tal qual a medio de tenso com o multmetro. Posteriormente, iniciamos o estudo experimental das portas lgicas. Foram dados quatro circuitos integrados (CIs) com portas lgicas, numerados por 7400, 7408, 7432 e 7404. Montando um simples circuito de teste no mdulo de chaves, pudemos observar os valores de sada das portas lgicas de acordo com os valores de entrada inseridos atravs das chaves do mdulo.

Figura: circuito de teste montado

Dessa forma foi possvel construir uma tabela verdade para cada porta lgica testada e a partir dos conhecimentos tericos, identificar a funo lgica correspondente, conforme tabela abaixo:7432740874007404

ABXTenso (V)ABXTenso (V)ABXTenso (V)AXTenso (V)

0000,4400000014,14014,54

011401000114,14100

1014,0110001014,14

11141114,811100

Com base na teoria e analisando os resultados pode-se concluir que:O 7404 umcircuito integradoque possui seis portas lgicas inversoras (NOT).O 7408 um circuito integrado que possui quatro portas lgicasANDde duas entradas cada porta. O 7400 um circuito integrado que contm quatro portasNANDde duas entradas cada.O 7432 um circuito integrado que contm quatroportas ORde duas entradas cada porta.

Pode-se observar que as tenses de sada no correspondem exatamente a 5 volts para o nvel lgico 1 e 0 volts para o nvel lgico 0, isso deve-se aos componentes eletrnicos.

Utilizamos o programa Multisim, desenvolvido para criao, anlises e simulao de circuitos eletrnicos, simulao interativa, projetos de placas e testes integrados, como introduo e interao a softwares de desenvolvimento de circuitos digitais.Usamos os seguintes componentes do programa para a montagem e anlise de um sistema:1. Portas Lgicas - 7400, 7408, 7432 e 74041. Terra Ground1. Chaves Switch SPDT1. Led1. Resistores Resistors1. Voltmetro Voltimeter 1. Cabo - Wire

Figura: Software Multisim

Segue abaixo, alguns exemplos de circuitos que podemos montar no software Multisim, utilizando as portas lgicas 7400, 7408, 7432 e 7404.

Simplificando expressesPara demonstrar o Teorema de De Morgan e a simplificao de circuitos utilizamos a seguinte expresso: , implementamos no laboratrio o circuito original e a sua simplificao, e construmos as tabelas verdade.

000110001

001100000

010111011

100011001

101001000

110011001

011101111

111001101

Utilizando as propriedades da lgebra binria comutativa, associativa, distributiva e a lei da absoro, simplificamos a equao:

Montando a tabela verdade para a equao simplificada, temos:

011

000

111

011

000

111

101

101

Analisando a coluna w da tabela verdade da equao original e da forma simplificada, verificamos que a equao pode ser substituda por , fazendo com que o circuito fique muito mais compacto, reduzindo assim, custos e espao em uma possvel montagem do circuito em questo.

Concluso

A prtica deste experimento envolveu, alm do estudo das portas lgicas, uma introduo ao uso da instrumentao do laboratrio, necessria para o estudo de dispositivos lgicos fsicos.Trabalhando com dispositivos fsicos discretos notamos que a obteno de resultados requer um trabalho maior do que a simulao em software, porm, esse tipo de estudo possibilita a familiarizao com os circuitos integrados, dispositivos que contm as portas lgicas, alm de permitir uma anlise das tenses e correntes reais do circuito. Verificamos tambm a importncia na simplificao de circuitos lgicos, resultando em expresses com um menor nmero de termos e variveis, sendo esta nova expresso equivalente ao circuito original, mas que contm um menor nmero de portas e conexes, tornando o projeto mais confivel, diminuindo assim uma das causas potenciais de falha no circuito.

Bibliografia

http://www.inf.ufes.br/ - acessado em 03/04/2015;http://pt.wikipedia.org/wiki/Porta_l%C3%B3gica acessado em 04/04/2015;Livro: Portas lgicas e circuitos combinacionais, editora rica, autores: Sabrina Rodero Ferreira e Jan Novaes Ricicar.