Sistemas Digitais - Guia Do Formador

MODULFORMMODUMODUMODULFORMLFORMLFORMMODULFORMMODUMODUMODULFORMLFORMLFORMMODULFORMMODUMODUMODULFORMLFORMLFORMMODULFORMMODUMODUMODULFORMLFORMLFORMMODULFORMMODUMODUMODULFORMLFORMLFORMMODULFORMMODUMODUMODULFORMLFORMLFORM

COMUNIDADE EUROPEIAFundo Social Europeu

Guia do Formador

Sistemas DigitaisSistemas DigitaisSistemas Digitais

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Sistemas DigitaisSistemas DigitaisSistemas DigitaisSistemas DigitaisSistemas Digitais

IEFP IEFP IEFP IEFP IEFP ISQ ISQ ISQ ISQ ISQ

Copyright, 2005Todos os direitos reservados

IEFP

Nenhuma parte desta publicao pode ser reproduzida ou transmitida, por qualquer forma ou processo,sem o consentimento prvio, por escrito do IEFP.

Coleco

Ttulo

Suporte Didctico

Coordenao Tcnico-Pedaggica

Apoio Tcnico-Pedaggico

Coordenao do Projecto

Autor

Capa

Maquetagem e Fotocomposio

Reviso

Montagem

Impresso e Acabamento

Propriedade

1. Edio

Tiragem

Depsito Legal

ISBN

MODULFORM - Formao Modular

Sistemas Digitais

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IEFP - Instituto do Emprego e Formao ProfissionalDepartamento de Formao ProfissionalDireco de Servios de Recursos Formativos

CENFIM - Centro de Formao Profissional da IndstriaMetalrgica e Metalomecnica

ISQ - Instituto de Soldadura e QualidadeDireco de Formao

Joo Carlos Rainho Barata

SAF - Sistemas Avanados de Formao, SA

ISQ / Sofia Cardoso

OMNIBUS, LDA

BRITOGRFICA, LDA

BRITOGRFICA, LDA

Instituto do Emprego e Formao ProfissionalAv. Jos Malhoa, 11 1099 - 018 Lisboa

Portugal, Lisboa, Maro de 2005

100 Exemplares

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3IEFP IEFP IEFP IEFP IEFP ISQ ISQ ISQ ISQ ISQ

Sistemas Digitais Sistemas Digitais Sistemas Digitais Sistemas Digitais Sistemas Digitais IG . 1IG . 1IG . 1IG . 1IG . 1

ndice Geral

NDICE GERAL

A - APRESENTAO GLOBAL DO MDULO

Objectivos globais AGM.1 Conhecimentos prvios AGM.1 Campo de aplicao AGM.2 Perfil do formador AGM.2 Plano do mdulo AGM.3 Metodologia recomendada AGM.4 Recursos didcticos AGM.4 Bibliografia AGM.6

B - EXPLORAO PEDAGGICA DAS UNIDADESTEMTICAS

I. MEMRIAS

Resumo I.1 Plano das sesses I.2 Actividades / Avaliao I.4 Apresentao das transparncias propostas para

utilizao I.10

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Guia do FormadorSistemas DigitaisSistemas DigitaisSistemas DigitaisSistemas DigitaisSistemas Digitais


IG . 2IG . 2IG . 2IG . 2IG . 2

ndice Geral

II. INTRODUO AOS MICROCOMPUTADORES

Resumo II.1 Plano das sesses II.2 Actividades / Avaliao II.4 Apresentao das transparncias propostas para

utilizao II.10

III. MONTAGEM E ANLISE DE CIRCUITOS LGICOS

Resumo III.1 Plano das sesses III.2 Actividades / Avaliao III.4 Apresentao das transparncias propostas para

utilizao III.17

C - AVALIAO

PR-TESTE

TESTE

RESOLUO DO PR-TESTE

RESOLUO DO TESTE

ANEXO - Transparncias An.1

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A - Apresentao Globaldo Mdulo

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3A - Apresentao Global do MduloA - Apresentao Global do MduloA - Apresentao Global do MduloA - Apresentao Global do MduloA - Apresentao Global do Mdulo

No final do mdulo o formando dever ser capaz de:

Distinguir os vrios tipos de memrias;

Reconhecer e identificar a estrutura interna dos vrios tipos de memrias;

Ligar as memrias RAM por forma a aumentar a sua capacidade;

Construir circuitos combinatrios que caracterizam uma ROM;

Distinguir e identificar as partes constituintes de um microcomputador;

Identificar as principais linguagens de programao de microcomputa-dores;

Elaborar programas simples;

Projectar circuitos digitais simples;

Montar os circuitos projectados numa placa de teste;

Verificar o funcionamento do circuito projectado na prtica.

AGM.1Sistemas Digitais

Apresentao Global do Mdulo

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CONHECIMENTOS PRVIOS

Saberes prvios

Conhecimentos bsicos narea da Electrotecnia In-dustrial.

Saberes desejveis

Conhecimentos bsicos narea da Electrnica Geral.

Mdulo(s)obrigatrio(s)

Mdulo(s)aconselhado(s)

Electrnica Geral

OBJECTIVOS GLOBAIS

AGM.2 Sistemas Digitais


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Competncia tcnica

Conhecimento terico e prticode conceitos relativos ao estudoda electrnica geral e sistemasdigitais.

Aquisio

- Licenciatura em EngenhariaElectrnica ou afins, onde asmatrias de Sistemas Digitaissejam referncia.

Competncia pedaggica

Domnio de conhecimentos, tcni-cas e atitudes facilitadoras deaquisio e integrao por partedos formandos de saberes geraise saberes tcnicos (prticos etericos) e de comportamentos.

Aquisio

- Curso de formao pedaggicade formadores (devidamentecertificado).

- Certificado de AptidoPedaggica.

- Experincia de formao comjovens de nvel II e III procurado 1. emprego.

PERFIL DO FORMADOR

CAMPO DE APLICAO

Este mdulo destina-se a desenvolver capacidades e conceitos operatriosde modo a permitir ao formando uma melhor insero no mundo do tra-balho, sobretudo no que concerne ao domnio e aquisio de destrezasespecficas na rea de electricidade, electrnica e sistemas digitais.



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Unidades Temticas

I. Memrias

II. Introduo aosMicrocomputadores

III. Montagem e Anlisede Circuitos Lgicos.

Objectivos

Caracterizar os vrios tipos de memrias.

Distinguir os vrios conceitos utilizados.

Reconhecer e identificar a estrutura interna dosvrios tipos de memrias.

Ligar as memrias RAM, por forma a aumentar asua capacidade.

Construir circuitos combinatrios que caracteri-zam uma ROM.

Distinguir e identificar as partes constituintes deum microcomputador.

Identificar as principais linguagens de progra-mao de microcomputadores.

Elaborar programas simples.

Projectar circuitos digitais simples.

Montar os circuitos projectados numa placa deteste.

Verificar o funcionamento do circuito projectadona prtica.

Total:

Durao Indicativa(horas)

8h00

19h00

13h00

40h00

PLANO DO MDULO

Como a matria deste mdulo de ndole terico-prtica, o formador, sem-pre que possvel, deve adoptar a seguinte metodologia:

Teoria -O formador deve explicar, baseando-se no manual, a matria apre-sentada.

Prtica -Sempre que a matria o permitir, o formador deve resolver em con-junto com os formandos os exerccios resolvidos e deixar os for-mandos resolver os exerccios propostos, ajudando-os sempre quesolicitado. Na montagem de circuitos, no deve fazer as montagensmas sim, deixar essa tarefa para os formandos. As montagensdevem ser feitas em grupos de no mais de 4 formandos.

Material Didctico

Transparncias.

Equipamento

Um retroprojector (com uma lmpada sobressalente).

Quadro branco e/ou de papel e respectivas canetas.

Computador (requisitos mnimos: Pentium III ou equivalente) eProjector Multimdia.

Um ecr para projeco.

Banda magntica.

Memrias em semicondutor (ROM, PROM, EPROM).

Toros de ferrite.

Placas de montagem de circuitos lgicos.

Fontes de alimentao.



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RECURSOS DIDCTICOS

METODOLOGIA RECOMENDADA



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Circuitos integrados.

SN 7404, SN 7400, SN 7410, SN 7420, SN 7430, SN 7408, SN 7402,SN 7432, SN 7486

Resistncias de 220 .

Leds (Diodos Emissores de Luz).

Fios de ligao.

Ponteiro luminoso.



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BIBLIOGRAFIA

Analog MOS Integrated Circuits for Signal Processing, Roubik Gregorian,Gabor C. Temes, Wiley-Interscience, 10, Abril, 1986.

Bipolar and MOS Analog Integrated Circuit Design (Wiley Classics Library),Alan B. Grebene, Wiley-Interscience, Reprint edition, 15 Novembro, 2002.

GUERREIRO, Jernimo. Sistemas Digitais. Escola Secundria FonsecaBenevides, 1984.

Linear Systems and Signals (The Oxford Series in Electrical and ComputerEngineering), B. P. Lathi, Adel S. Sedra, Hardcover - 1, Julho, 2004.

Microelectronic Circuits (The Oxford Series in Electrical and ComputerEngineering), Adel S. Sedra, Kenneth Carless Smith, Hardcover - Edio de1997.

Modern Digital and Analog Communications Systems (The Oxford Series inElectrical and Computer Engineering), B.P. Lathi, Hardcover - 1, Abril, 1998.

NUNES, Mrio Serafim. Sistemas Digitais, Editorial Presena, 1986.

Principles of Communication: Systems, Modulation and Noise, 5th Edition,R. E. Ziemer, W. H. Tranter, Hardcover - 27, Julho, 2001.

RF Circuit Design, Christopher Bowick, Paperback - 11, Fevereiro, 1997.

Signals and Systems: Continuous and Discrete (4th Edition), Rodger E.Ziemer, Hardcover - 10, Fevereiro, 1998.

Schaum's Outline of Electronic Devices and Circuits, Second Edition, JimmieJ. Cathey, Paperback - 5 Junho, 2002.

Signal Processing and Linear Systems, B. P. Lathi, Hardcover - 1, Junho,1998.

TAUB, Herbert. Circuitos digitais e Microprocessadores, McGraw-Hill doBrasil, Brasil, 1984.

2000 Solved Problems in Electronics (Schaum's Solved Problems), Jimmie J.Cathey, Mcgraw-Hill, Reissue edition, 1 Julho, 1990.

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B - Explorao Pedaggica dasUnidades Temticas

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3B - ExplorB - ExplorB - ExplorB - ExplorB - Explorao Pao Pao Pao Pao Pedaedaedaedaedaggica das Unidades ggica das Unidades ggica das Unidades ggica das Unidades ggica das Unidades TTTTTemticasemticasemticasemticasemticas

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Memrias

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MemriasMemriasMemriasMemriasMemrias

Nesta Unidade Temtica, sero apresentados vrios tipos de memrias e assuas princpais caractersticas, sero dados exemplos de ligao dasmemrias por forma a aumentar a sua capacidade e modos de programaodas mesmas. No fnal da unidade sero apresentados alguns exerccios.

I.1Sistemas Digitais

Memrias

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RESUMO

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I.2 Sistemas Digitais

Memrias IEFP - ISQ

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t.01

Metodologia de Desenvolvimento

Rever o funcionamento dos flip-flops e dos re-gistos.

Transparncias I.1. e I.2.

Explicar conceitos e classificao associados smemrias.

Apresentar exemplos dos vrios tipos dememrias.

Descrever a estrutura de terminais e estruturainterna de uma RAM.

Descrever o modo de aumentar o comprimentoda palavra e de aumentar o nmero depalavras.

Realizar exerccios e o exemplo constante domanual.

Explicao do modo de funcionamento dasmemrias com terminais comuns deentrada/sada e explicao dos vrios tipos deorganizao interna.

Descrio do funcionamento das ROM, carac-tersticas dos vrios tipos de ROM.

Resoluo de exerccios de elaborao do co-dificador e descodificador de uma ROM.

Abordar a estrutura interna e o modo de progra-mao de uma PROM.

Resolver o exemplo do gerador de caracteres,abordar volatilidade das memrias e tempos deatraso.

Transparncias I.3. a I.23.

DuraoIndicativa

(horas)

1h00

1h00

Contedo

I.1. Introduo.

I.2. Caractersticasprincipais.

MeiosDidcticos

PLANO DAS SESSES


Memrias

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Descrever Memria voltil e Memria no voltil.

Descrever as limitaes de velocidade das portas.

Proceder resoluo das Actividades / Avaliao.

Total:

DuraoIndicativa

(horas)

2h00

2h00

2h00

8h00

Contedo

I.3. Volatilidade damemria.

I.4. Tempos de atraso em memrias.

I.5. Exerccios.

MeiosDidcticos

1. Usando circuitos de memria semelhantes ao da figura I.3 do manual deformando, construa uma memria de 32 palavras com 4 bits por palavra.

Este exerccio um caso tpico da utilizao das entradas CS dos cir-cuitos como endereos adicionais.

Como queremos uma memria de 32 palavras, temos de ter 5 bits deendereo (25=32). So, portanto, precisos 4 circuitos de memria de 8palavras cada (4 x 8 = 32). Para enderear apenas um CI de cada vez,temos de construir um descodificador de duas entradas (A3 e A4) e qua-tro sadas (uma por cada CI de memria), desta forma, para cadaendereo est apenas um CI de memria seleccionado.

Esquema de uma memria de 32 palavras com 4 bits por palavra

2. Construir os circuitos codificador e descodificador de uma ROM, queefectue o quadrado de um nmero. As entradas so A0- A2 (3 bits) e assadas so O0- O5 (6 bits).

Figura 1.19 - ROM que efectua o quadrado de um nmero

Vamos utilizar portas AND de 3 entradas para o descodificador (8 = 23) eportas OR para o codificador.


Memrias IEFP - ISQ

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ACTIVIDADES / AVALIAO

Codificao da ROM

Analisando a tabela, vemos que D0 = A0 e D1 = "0", para os outros, cons-trumos o codificador com 4 portas OR.

Esquema do codificador e do descodificador da ROM (X->X2)

3. a) Indique a quantidade de terminais, e respectiva finalidade, que de-vero constituir uma memria com 1 024 palavras de 8 bits cada.

b) Como poderia interligar dois mdulos de memria (idnticos ao daalnea a), de modo a construir uma memria com 2 048 palavras de8 bits cada.

a) Para enderear 1024 palavras de memria so necessrias 10entradas de endereo (210 = 1024), uma entrada de CS e outra deWE, como h oito bits por palavra, teremos 8 entradas de leitura e 8entradas de escrita.

O nmero total de entradas deste CI de 1024 palavras de 8 bits cada,seria:

10 + 1 + 1 + 8 + 8 = 28 terminais.

b) Para aumentar o nmero de palavras, teria de ligar duas memriasem paralelo.

Para enderear 2048 palavras, teria de ter 11 bits de endereo (211 =2048). O 11 bit de endereo obtido usando o terminal CS que selec-


Memrias

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X(10) A2 A1 A0 D5 D4 D3 D2 D1 D0 X2(10)0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 0 0 1 0 0 0 0 0 1 12 0 1 0 0 0 0 1 0 0 43 0 1 1 0 0 1 0 0 1 94 1 0 0 0 1 0 0 0 0 165 1 0 1 0 1 1 0 0 1 256 1 1 0 1 0 0 1 0 0 367 1 1 1 1 1 0 0 0 1 49


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ciona o circuito activo. Quando CS = 0 est activo o CI1, quandoCS = 1, est activo o CI2.

Quanto aos outros terminais e semelhana da figura 1.6 domanual do formando:

Os terminais dos dois circuitos esto interligados.

As entradas dos dois circuitos esto interligadas.

As sadas tambm se encontram interligadas.

Usam-se buffers nas entradas e nas sadas para fazer o CSgeral de toda a memria.

O esquema lgico da memria encontra-se na figura abaixo.

Esquema lgico da memria 2048 palavras com 8 bits cada

4. O contedo de uma ROM com 4 palavras de 8 bits cada dado pelatabela I.1. Desenhe a correspondente estrutura do codificador e dodescodificador.

Tabela I.1 - Contedo da ROM

Endereo Palavra de dados

A1 A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

0 1 0 1 1 0 0 1 1 00 0 1 0 1 0 1 0 1 01 1 1 1 1 0 0 0 1 11 0 0 0 1 1 1 0 0 1


Memrias

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A partir da tabela I.1, criamos a tabela I.2, que associa a cada palavra dedados uma posio de memria.

Tabela I.2- Tabela com as posies de memria

A partir da tabela I.2, temos:

D7 = m1 + m2

D6 = m0 + m2

D5 = "1"

D4 = m3

D3 = A0

D2 = m0

D1 = m0 + m1 + m2

D0 = A1

Esquema do descodificador e do codificador da ROM

Posio Endereo Palavra de dados

de memria A1 A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

m0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0m1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0m2 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1m3 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1


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5. Uma RAM armazena palavras de 4 bits. Tem terminais de entrada e sadaseparados, dois controlos CS e WE e dois pinos de alimentao. Amemria encapsulada num envlucro de 24 pinos, todos eles usados.Qual a organizao da memria?

Do enunciado podemos verificar que ficam livres para endereamento 12pinos porque 12 esto ocupados:

Uma vez que temos 12 pinos de endereo, possvel enderear212 = 4096 palavras.

Considera-se que a organizao da memria de 4096 palavras com4 bits por palavra.

6. Usando a memria da figura I.3, desenhe um diagrama mostrando comoela pode constituir uma memria de 8 palavras e 16 bits/palavra.

Funcionalidade Nmero de pinos

Alimentao 2 CS 1 (WE) 1 Entrada (4 bits) 4Sada (4 bits) 4

Total 12

7. Temos uma ROM de 2 048 palavras e cinco bits/palavra com onzeentradas de endereo. Necessitamos de uma ROM de 8 192 palavras eum bit/palavra, com treze entradas de endereo. Desenhe um diagramamostrando como a converso pode ser executada usando um multiple-xador.

Utilizando circuitos de 64 palavras e cinco bits/palavra com 6 entradas deendereo, construa um circuito de 128 palavras e cinco bits/palavra.


Memrias

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Memrias IEFP - ISQ

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APRESENTAO DAS TRANSPARNCIASPROPOSTAS PARA UTILIZAO

Flip-flop

Sistemas Digitais I.1

Configurao tpica de um CI dememria


Estrutura interna de uma RAM de4 palavras com 2 bits por palavra


Armazenamento dos bits nosflip-flops (cont.)


Conjunto de flip-flops, que formamum registo


Relao entre endereo e registoendereado


Armazenamento dos bits nosflip-flops


Armazenamento dos bits nosflip-flops (cont.)



Memrias

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Ligao de duas memrias emparalelo, para aumentar o nmero

de bits por palavra


CS geral de toda a memria


Interligao de 4 memrias em para-lelo usando as vrias entradas CS


Memria com a organizaointerna unidimensional ou linear


Ligao de duas memrias emparalelo para aumentar o nmero

de palavras


Os bits de endereo A3 e A4 activam odescodificador, cujas sadas, por suavez, activam um dos CIs de memria


Representao esquemtica de umterminal comum de entrada/sada


Descodificadores de linha e de coluna



Memrias IEFP - ISQ

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Memria com a organizao internabidimensional


Tabela considerada para programaoda PROM


Esquema de um gerador de caracteresalfanumricos


Forma de onda do displayalfanumrico


Representao interna de umaPROM


Programao de uma PROM


Matriz de LEDs do display


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Introduo aosMicrocomputadores

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Introduo aos MicrocomputadoresIntroduo aos MicrocomputadoresIntroduo aos MicrocomputadoresIntroduo aos MicrocomputadoresIntroduo aos Microcomputadores

Nesta Unidade Temtica, ser feita uma introduo ao funcionamento dosmicrocomputadores. Nela sero referidas a sua arquitectura bsica e estru-tura interna. Ser feita tambm uma introduo s linguagens de progra-mao de microcomputadores (Linguagem mquina e Assembly). Parafinalizar dado um exemplo de um programa para um microcomputador,com os respectivos passos que levaram sua elaborao.

II.1Sistemas Digitais

Introduo aos Microcomputadores

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IEFP - ISQ

RESUMO

Guia do Formador

II.2 Sistemas Digitais


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Introduzir temas de Microcomputadores.

Explicar sucintamente a constituio de umcomputador.

Explicar sucintamente a constituio de ummicrocomputador.

Transparncias II.1. a II.3.

Apresentar vrios tipos de microprocessadores.

Apresentar promenorizada da estrutura internade um microprocessador de 8 bits.

Transparncia II.4.

Apresentar as duas linguagens (linguagemmquina e assembly).

Transparncia II.5.

Apresentar os vrios tipos de operaes exe-cutadas pelos microprocessadores.


Apresentar sucintamente a elaborao de umfluxograma.

Introduzir a programao em linguagemassembly.

Elaborar programas em linguagem assembly.


DuraoIndicativa

(horas)

2h00

2h00

2h00

1h00

3h00

7h00

Contedo

II.1. Introduo.

II.2. Arquitectura bsica dos microcomputa-dores

II.3. Estrutura interna de um microcomputa-dor.

II.4. Linguagens deprogramao dos microcom-putadores. Linguagem mquina e Assembly.

II.5. Classificao das instrues de um micro-processador.

II.6. Fluxogramas eprogramao do microcom-putador.

MeiosDidcticos

PLANO DAS SESSES



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IEFP - ISQ

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Total:

DuraoIndicativa

(horas)

2h00

19h00

Contedo

II.7. Exerccios.

MeiosDidcticos



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1. Escreva um programa em linguagem Assembly, que faa a operao deadio de 8 bits. Deve somar o contedo da localizao de memria0020H com a 0021H e colocar o resultado na posio 0022H. Considerarque os valores a somar j se encontram nas posies de memria referi-das.

Primeiro, temos de carregar o contedo que queremos somar, daprimeira posio de memria para o acumulador.

Segundo, carregamos o contedo do acumulador para o registo B.

Terceiro, temos de carregar o contedo que queremos somar, da segun-da posio de memria para o acumulador.

Quarto, efectuamos a soma do contedo do registo B com o contedo doacumulador, ficando o resultado no acumulador.

Quinto, carregamos o resultado da soma, que est no acumulador, paraa terceira posio de memria.

LDA 0020H

MOV B, A

LDA 0021H

ADD B

STA 0022H

HLT

2. Escreva um programa que permita limpar o contedo da posio dememria 0020H (pr a zero).

Primeiro, carregamos o contedo da posio de memria 0020H para oacumulador.

Segundo, efectuar a operao lgica "E" de 00H com o contedo do acu-mulador.

Terceiro, carregar a posio de memria 0020H com o contedo do acu-mulador.

LDA 0020H

ANI 00H

STA 0020H

HLT




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3. Escreva um programa que encontre o maior de dois nmeros. Os nmeroesto nos contedos das posies de memria 0020H e 0021H, colocar omenor dos dois em 0022H. Assumir que os contedos so nmerosbinrios, sem sinal.

Primeiro, carrega a posio de memria 0020H para o par HL.

Segundo, carrega o acumulador com o contedo do par HL, neste caso o contedo da posio de memria apontada por HL (0020H).

Terceiro, incrementa o par HL, que passa a apontar para o contedo daposio de memria (0021H).

Quarto, compara o acumulador com o contedo da posio de memriaapontada por HL (compara o contedo de 0020H com o contedo de0021H).

Quinto, salta para "done" se o contedo de 0020H menor que o conte-do de 0021H, isto , se como resultado da comparao, a flag Carry foiposta a "1". Se no se verificar esta condio, continua a execuo doprograma.

Sexto, salta para "loop", incondicionalmente.

Stimo, s executado se como resultado da comparao, o Carry "1".Carrega o acumulador com o contedo do par HL, neste caso o conte-do da posio de memria apontada por HL (0021H).

Oitavo, incrementa o par HL, que passa a apontar para o contedo daposio de memria (0022H).

Nono, carrega o contedo do acumulador, para a posio de memriaapontada por pelo par HL (coloca o menor em 0022H).

LHLD 0020H

MOV A, M

INR M

CMP M

JC done

JMP loop

done MOV A, M

loop INR M

MOV M, A

HLT



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4. Desenhe o fluxograma que, dados dois nmeros, d como resultado omaior dos dois.

Na figura II.1 est representado o fluxograma.

Em primeiro lugar, temos de ler os dois nmeros (por exemplo a e b).

Em segundo lugar, comparamos os dois nmeros (a > b ?): se a respos-ta for sim, o resultado a; se a resposta for no, o resultado b.

Finalmente, consoante a resposta, escreve-se a ou b na sada (por exem-plo, um monitor).

5. Escreva um programa que coloque 00H nos endereos pares e FFH nosmpares. Deve-se iniciar no endereo 0020H e acabar no 0040H.Exemplo: (0020H) = 00H, (0021H) = FFH, etc.

Primeiro, carregar o valor 20H para o registo B (este registo vai compor-tar-se como um contador).

Segundo, carrega a posio de memria 0020H (posio inicial) para opar de registos HL.

Terceiro, coloca 00H no acumulador.

Quarto, coloca o contedo do acumulador na posio de memria apon-tada pelo par HL.

Quinto, incrementa o par HL, passando a apontar para o registo 0021H

Sexto, coloca FFH no registo apontado pelo par HL.

Stimo, incrementa o par HL, passando a apontar para o registo 0022H.

Oitavo, decrementa o contedo do registo B, passando a ter 1FH.

Nono, se o resultado da operao enterior (DCR B) for 00H, acaba o pro-grama;



Fr.T

1. 0

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t.02

IEFP - ISQ

Guia do Formador

se o resultado da operao for diferente de 00H, salta para Loop.

MVI B, 20H

LHLD 0020H

XRA A

Loop MOV M, A

INR M

MVI M, FFH

INR M

DCR B

JNZ Loop

HLT

6. Escreva um programa que faa a soma de dados de 8 bits. Tem de somaruma srie de nmeros. O comprimento da srie encontra-se no endereo0020H e a srie comea em 0021H. O resultado da soma fica em 0019H.Exemplo:

(0020H) = 03

(0021H) = 28

(0022H) = 55

(0023H) = 26

(0024H) = 30

(0019H) = 28 + 55 + 26 = A3

Primeiro, carrega a posio de memria 0020H (posio inicial) para o parde registos HL.

Segundo, carrega para B o contedo da posio de memria apontadapelo par HL (B fica com o comprimento da srie a somar).


Quarto, incrementa o par HL que passa a apontar para a posio dememria 0021H

Quinto, soma o contedo do acumulador com o contedo da posio dememria apontada por HL (incio da soma).

Sexto, decrementa o registo B, que com os valores apresentados, passaa ter 02H como contedo.



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1. 0

3 U

t.02

IEFP - ISQ

Guia do Formador

Stimo, se o resultado da operao DCR B no for zero, salta para Loope contnua a soma;

se o resultado for zero, passa instruo seguinte (STA 0019H).

Oitavo, carrega o contedo do acumulador para a posio de memria0019H (pe o resultado da soma em 0019H).

LHLD 0020H

MOV B, M

XRA A

Loop INR M

ADD M

DCR B

JNZ Loop

STA 0019H

HLT

7. Escreva um programa que coloque o contedo de memria dosendereos seguintes ao 0020H com 0, 1, 2,..., 2FH. Exemplo:

(0020H) = 0

(0021H) = 1

(0022H) = 3

Primeiro, carrega 2FH para o registo B.

Segundo, carrega a posio de memria 0020H (posio inicial) para opar de registos HL.


Quarto, carrega o contedo do acumulador para o registo apontado pelopar HL (0020H).

Quinto, incrementa HL (passa a apontar para o registo 0021H).

Sexto, incrementa o acumulador (passa a ter 01H).

Stimo, decrementa B (passa a ter 2EH).

Oitavo, se o resultado de DCR B no for zero, salta para Loop e continuaa execuo do programa; se o resultado for zero, acaba o programa.



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3 U

t.02

IEFP - ISQ

Guia do Formador

MVI B,2FH

LHLD 0020H

XRA A

Loop MOV M, A

INR M

INR A

DCR B

JNZ Loop

HLT

8. Escreva um programa em linguagem Assembly que permita comparar ovalor X contido na posio de memria 1100H com o valor Y contido naposio de memria 1101H.

Se

- X>Y o acumulador dever ficar carregado com o contedo 10H.

- X


Fr



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t.02

IEFP - ISQ

Guia do Formador

Esquema de blocos de umcomputador

Sistemas Digitais II.1

Sistema bsico de ummicrocomputador


As instrues IN e OUT


RAL - Rotao do contedo do acu-mulador para a esquerda, atravs do

CARRY


Esquema de blocos de ummicrocomputador


Flags


RLC - Rotao do contedo doacumulador para a esquerda


RRC - Rotao do contedo doacumulador para a direita



Introduo aos MicrocomputadoresIEFP - ISQ

Guia do Formador

RAR - Rotao do contedo doacumulador para a direita, atravs

do CARRY


Fluxograma que representa asoma de dois nmeros


Ocupao de memria do programa


Simbologia utilizada na elaboraode fluxogramas


Fluxograma


Guia do Formador



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.1. 0

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t.03

Montagem e Anlise deCircuitos Lgicos

Montagem e Anlise de Circuitos LgicosMontagem e Anlise de Circuitos LgicosMontagem e Anlise de Circuitos LgicosMontagem e Anlise de Circuitos LgicosMontagem e Anlise de Circuitos Lgicos

Nesta Unidade Temtica, sero apresentados alguns cuidados a ter na mon-tagem de circuitos digitais. So tambm apresentadas quatro montagens quedevem ser implementadas na prtica.

III.1Sistemas Digitais

Montagem e Anlise de Circuitos Lgicos

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IEFP - ISQ

RESUMO

Guia do Formador

III.2 Sistemas Digitais


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IEFP - ISQ

Guia do Formador


Expor o tema Montagem e Anlise de CircuitosLgicos.

Modo de manuseamento dos circuitos integra-dos.

Cuidados a ter na implementao de um cir-cuito.

Mtodos a utilizar quando se efectua o projectode um circuito lgico.

Transparncia III.1.

Apresentar circuitos integrados e material diver-so a usar nas montagens.

Utilizar placa de montagem e fonte de alimen-tao.

Transparncias III.2. a III.11.

Executar a montagem em simultneo com osformandos, segundo os passos do manual doformando.


Permitir que os formandos executem as mon-tagens, auxiliando-os apenas se necessrio.

Transparncia III.17.

Permitir que os formandos executem as mon-tagens, auxiliando-os apenas se necessrio.


DuraoIndicativa

(horas)

1h00

1h00

1h00

2h00

2h00

2h00

Contedo

III.1.Introduo.

III.2.Cuidados a terna montagem de circuitos lgicos.

III.3.Circuitos integrados e material diverso a usar.

III.4.Montagem n1.Circuito M=N2

III.5.Montagem n2.Circuito Semi--Somador (2 BITS).

III.6.Montagem n3.Circuito Semi--Subtractor

(2 BITS).

MeiosDidcticos

PLANO DAS SESSES



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1. 0

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t.03

IEFP - ISQ

Guia do Formador


Permitir que os formandos executem as monta-gens, auxiliando-os apenas se necessrio.



Total:

DuraoIndicativa

(horas)

2h00

2h00

13h00

Contedo

III.7.Montagem n4.Circuito Comparador de Igualdade (2 BITS).

III.8.Exerccios.

MeiosDidcticos



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IEFP - ISQ

Guia do Formador

1. Dada a funo lgica F, simplifique-a, desenhe o logigrama do circuito eimplemente-o. F = AC + AC+ AB.

2. Dada a funo lgica F, simplifique-a e desenhe o logigrama do circuito.F = ABC + ABC + ABC.

F=ABC+ABC+ABC=B(AC+AC+AC) = B(C(A+A)+AC)=B(C+AC)=B(C+A)

Tendo em ateno o resultado anterior, ser necessrio usar uma portaAND e uma porta OR.

Logigrama do exerccio 1

3. Projectar o circuito lgico que realize a funo M=N+P, sendo N e Pnmeros binrios de 2 bits. O circuito deve ser implementado, usandoapenas portas NAND e NOT. Aconselha-se o uso dos integrados SN7400, SN 7404, SN 7410, SN 7420 e SN 7430.

Pretende-se que o circuito faa:




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IEFP - ISQ

Guia do Formador

Sendo N e P nmeros binrios de dois bits, tem-se:

N = (N1N2)2

P = (P1P2)2

temos, ento, quatro entradas no circuito.

Para uma definio completa do problema, torna-se necessrio determi-nar o nmero de sadas binrias do circuito.

O clculo do nmero de sadas feito, tomando como referncia o casomais desfavorcvel:

N = 3 e P = 3

Tem-se ento na base decimal:

M = N + P = 3 + 3 = 6

Portanto, em binrio:

M = (6)10 = (110)2

ou seja, so necessrias trs sadas para o circuito:

M = (M1M2M3)2

Temos ento a seguinte representao grfica para o problema:

Representao grfica do problema

Temos ento que a tabela de verdade.

Tabela de verdade do circuito M=N+P

N1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1N2 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1P1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1P2 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1

M1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1M2 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1M3 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0



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t.03

IEFP - ISQ

Guia do Formador

FUNES BOOLEANAS

A partir da tabela de verdade do circuito, torna-se possvel determinar aexpresso da funo booleana correspondente a cada uma das sadas:

M1 = N1N2P1P2 + N1N2P1P2 + N1N2P1P2 + N1N2P1P2 + N1N2P1P2 +N1N2P1P2

M2 = N1N2P1P2 + N1N2P1P2 + N1N2P1P2 + N1N2P1P2 + N1N2P1P2 +N1N2P1P2 + N1N2P1P2 + N1N2P1P2

M3 = N1N2P1P2 + N1N2P1P2 + N1N2P1P2 + N1N2P1P2 + N1N2P1P2 +N1N2P1P2 + N1N2P1P2 + N1N2P1P2

SIMPLIFICAO DAS FUNES BOOLEANAS

A simplificao de cada uma das expresses booleanas pode ser feitaatravs dos quadros de Karnaugh:

Sada M1

P1P2

00 01 11 10

N1N2 00

01 1

11 1 1 1

10 1 1

M1 = N1P1 + N1N2P2 + N2P1P2



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3 U

t.03

IEFP - ISQ

Guia do Formador

Sada M2

P1P2

00 01 11 10

N1N2 00 1 1

01 1 1

11 1 1

10 1 1

M2 = N1N2P1 + N1P1P2 + N1N2P1 + N1P1P21 + N1N2P1P2 + N1N2P1P2

Sada M3

P1P2

00 01 11 10

N1N2 00 1 1

01 1 1

11 1 1

10 1 1

M3 = N2P2 + N2P2

TRANSFORMAO DAS FUNES

Pela lei da dupla negao, temos:

M1 = N1P1 + N1N2P2 + N2P1P2 =

= N1P1 + N1N2P2 + N2P1P2 = N1P1 X N1N2P2 X N2P1P2



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1. 0

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t.03

IEFP - ISQ

Guia do Formador

M2 = N1N2P1 + N1P1P2 + N1N2P1 + N1P1P2 + N1N2P1P2 + N1N2P1P2 =

= N1N2P1 + N1P1P2 + N1N2P1 + N1P1P2 + N1N2P1P2 + N1N2P1P2 =

= N1N2P1 X N1P1P2 X N1N2P1 X N1P1P2 X N1N2P1P2 X N1N2P1P2

M3 = N2P2 + N2P2 =

= N2P2 + N2P2 =

= N2P2 X N2P2

LOGIGRAMA

Na figura est representado o logigrama do circuito M=N+P.

Logigrama do circuito M=N+P

CIRCUITOS INTEGRADOS A USAR

1 circuito SN 7404

1 circuito SN 7400

3 circuitos SN 7410

1 circuito SN 7420

1 circuito SN 7430



Fr.T

1. 0

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IEFP - ISQ

Guia do Formador

4. Projecte o circuito lgico que realize a funo M = N x P, sendo N e Pnmeros binrios de 2 bits. O circuito deve ser implementado, usandoapenas portas NAND e NOT. Aconselha-se o uso dos integradosSN 7400, SN 7404, SN 7410 e SN 7420.

Pretende-se que o circuito faa:

Representao grfica da funo realizada

Sendo N e P nmeros binrios de dois bits, tem-se:

N = (N1N2)2

P = (P1P2)2

temos, ento, quatro entradas no circuito.

Para uma definio completa do problema, torna-se necessrio determi-nar o nmero de sadas binrias do circuito.

O clculo do nmero de sadas feito, tomando como referncia o casomais desfavorvel:

N = 3 e P = 3

Tem-se ento na base decimal:

M = N x P = 3 x 3 = 9

Portanto, em binrio:

M = (9)10 = (1001)2

ou seja, so necessrias quatro sadas para o circuito:

M = (M1M2M3 M4) 2



Fr.T

1. 0

3 U

t.03

IEFP - ISQ

Guia do Formador

Temos ento a seguinte representao grfica para o problema:


Temos ento que a tabela de verdade.

Tabela de verdade do circuito M=NxP

FUNES BOOLEANAS

A partir da tabela de verdade do circuito, torna-se possvel determinar aexpresso da funo booleana correspondente a cada uma das sadas:

M1 = N1N2P1P2

M2 = N1N2P1P2 + N1N2P1P2 + N1N2P1P2

M3 = N1N2P1P2 + N1N2P1P2 + N1N2P1P2 + N1N2P1P2 + N1N2P1P2 + N1N2P1P2

M4 = N1N2P1P2 + N1N2P1P2 + N1N2P1P2 + N1N2P1P2

N1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1N2 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1P1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1P2 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1

M1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1M2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0M3 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0M4 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1



Fr.T

1. 0

3 U

t.03

IEFP - ISQ

Guia do Formador

SIMPLIFICAO DAS FUNES BOOLEANAS

A simplificao de cada uma das expresses booleanas pode ser feitaatravs dos quadros de Karnaugh:

Sada M1

P1P2

00 01 11 10

N1N2 00

01

11 1

10

M1 = N1N2P1P2

Sada M2

P1P2

00 01 11 10

N1N2 00

01

11 1

10 1 1

M2 = N1N2P1 + N1P1P2



Fr.T

1. 0

3 U

t.03

IEFP - ISQ

Guia do Formador

Sada M3

P1P2

00 01 11 10

N1N2 00

01 1 1

11 1 1

10 1 1

M3 = N1P1P2 + N1N2P2 + N1N2P1 + N2P1P2

Sada M4

P1P2

00 01 11 10

N1N2 00

01 1 1

11 1 1

10

M4 = N2P2

TRANSFORMAO DAS FUNES

Pela lei da dupla negao, temos:

M1 = N1N2P1P2 = N1N2P1P2



Fr.T

1. 0

3 U

t.03

IEFP - ISQ

Guia do Formador

M2 = N1N2P1 + N1P1P2 = N1N2P1 X N1P1P2

M3 = N1P1P2 + N1N2P2 + N1N2P1 + N2P1P2 = N1P1P2 + N1N2P1 XN1N2P1 X N2P1P2

M4 = N2P2 = N2P2

LOGIGRAMA

Na figura est representado o logigrama do circuito M=NxP.

Logigrama do circuito M=NxP

CIRCUITOS INTEGRADOS A USAR

1 circuito SN 7404

1 circuito SN 7400

2 circuitos SN 7410

1 circuito SN 7420



Fr.T

1. 0

3 U

t.03

IEFP - ISQ

Guia do Formador

5. Prove que a equao A (A+ B) = AB est correcta.

A(A+B) = AB

AA+AB = AB

0+AB = AB

AB = AB

6. Prove que nem a operao NAND nem a operao NOR so associati-vas.

Para a operao NAND ser associativa, tinha que se verificar:

AB C = A BC

AB C = A + B C = A + B + C = AB + C

A BC = A (B' + C) = A + B + C = A + BC

Verifica-se que AB C = A BC, provando-se que a operao NAND no associativa.

Para a operao NOR ser associativa, tinha que se verificar:

A+B + C = A + B+C

A+B + C = AB + C = AB C = (A + B) C = AC + BC

A + B+C = A + BC = A BC = A(B + C) = A B + A C

Verifica-se que A+B + C = A + C + B, provando-se que a operao NORno associativa.

7. Simplifique as seguintes expresses:

a) (A+B) (A+C) + (A+B+ABC)(A+AB)(A+B)

a) = (AA + AC + BA + BC) + (A + B + A BC)(AA + AB + A A B + A BB) =

= AC + BA + BC + (A + B + A BC)(AB + A B) =

= AC + BA + BC + A AB + A A B + B AB + B A B + A BCAB + A BCA B)=

= AC + BA + BC + A B + B A + A BC =

= AC + BC + A B + B A + A BC =

= C (A + B + A B) + A B + B A =

= C (A + B) + A B + B A =

= AC + BC + A B + AB =

= AC +A B AB = (A + C)(A + B)(A + B)

b) ABC+AD+CD+ACD+AB+BD+AD+AB

b) = ABC + A D + CD + ACD + A B + BD + AD + AB =

= A + B + C + A D + CD + ACD + A B + BD + A + D + AB =

= A + B + C + D + A D + CD + ACD + A B + BD + AB =

= A + B + C + D + A D + CD + ACD + B (A + D + A) =

= A + B + C + D + A D + CD + ACD + B (1) =

= A + B + C + D + A D + CD + ACD + B (1) =

= A + B + B + C + D + A D + CD + ACD =

= A + 1 + C + D + A D + CD + ACD =

= (1) = 0

8. Um circuito lgico de maioria fornece uma sada com nvel lgico 1, quan-do a maioria das entradas estiver em 1. Para o caso de trs entradas A,B e C, escreva a expresso lgica para a varivel Z que Z = 1, quandoa maioria das entradas for 1. Simplifique a expresso e desenhe o cir-cuito, usando portas AND e OR.

Z = A BC + AB C + ABC + ABC

Simplificando:



Fr.T

1. 0

3 U

t.03

IEFP - ISQ

Guia do Formador

A B C Z

0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A\BC 00 01 11 10

0 0 0 1 01 0 1 1 1

Daqui tiramos trs expresses:

O rectngulo atravessa a fronteira do A, desaparecendo esta varivel,fica:

Exp1= BCA + BCA = BC(A + A) = BC

O rectngulo atravessa a fronteira do B, desaparecendo esta varivel,fica:

Exp2= AB C + ABC = AC(B + B) = AC

O rectngulo atravessa a fronteira do C, desaparecendo esta varivel,fica:

Exp3= ABC + ABC = AB(C + C) = AB

Z = BC + AC +AB

A\BC 00 01 11 10

0 0 0 1 01 0 1 1 1



Fr.T

1. 0

3 U

t.03

IEFP - ISQ

Guia do Formador

A\BC 00 01 11 10

0 0 0 1 01 0 1 1 1

A\BC 00 01 11 10

0 0 0 1 01 0 1 1 1



Fr.T

1. 0

3 U

t.03

IEFP - ISQ

Guia do Formador


Modo de pegar num circuitointegrado

Sistemas Digitais III.1

Circuito integrado SN 7400
















Fr.T

1. 0

3 U

t.03

IEFP - ISQ

Guia do Formador



Placa de montagem geralmenteutilizada na montagem de circuitos

lgicos e circuitos electrnicos


Valores decimais possveis para N


Tabela de verdade do circuito




Representao grfica da funorealizada




Logigrama resultante




Fr.T

1. 0

3 U

t.03

IEFP - ISQ

Guia do Formador

Logigrama do semi-somador


Tabela de verdade


Logigrama para as segundasfunes


Tabela de verdade


Representao grfica do circuitosemi-subtractor pretendido


Logigrama para as primeirasfunes


Representao grfica do circuitocomparador pretendido


Logigrama do comparador deigualdade (2 bits)


Guia do Formador



C - Avaliao

Fr.T

.1. 0

3C - AvaliaoC - AvaliaoC - AvaliaoC - AvaliaoC - Avaliao

Guia do Formador



Testes

Fr.T

.1. 0

3TTTTTestesestesestesestesestes

1/1Sistemas Digitais

Pr-Teste

Fr.T

1.03

IEFP - ISQ

Guia do Formador

Formador: Data:

Classificao: Local:

Rubrica:

Pr-Teste de Sistemas Digitais

Nome:(Maisculas)

1. Define memria digital.

2. Identifique os conceitos utilizados na classificao de memrias.

3. Classifique os microprocessadores quanto ao nmero de bits do bus de dados.

4. Defina o tipo de operaes que se pode executar em um microprocessador.

5. Qual o mtodo a utilizar para projectar um circuito digital.

6. Identifique as unidades bsicas que constituem um computador.

7. Indique quais os tipos de linguagem de programao que conhece.

8. Define memria ROM.


Teste

Fr.T

1.03

IEFP - ISQ

Guia do Formador

Formador: Data:

Classificao: Local:

Rubrica:

Teste de Sistemas Digitais

Nome:(Maisculas)

1. Responda s seguintes questes:

a) Quantos registos podem ser endereados tendo 5 bits de endereo?

b) O que necessrio para manter a informao numa memria do tipo RAM?

c) Quantos bits de memria tem uma ROM com 8 entradas e 4 sadas?


a) Indique a quantidade de terminais e a respectiva finalidade, que devero constituir uma memria com 512palavras de 8 bits cada.

b) Como poderia interligar dois mdulos de mamria idnticos ao da alinea a), de modo a construir umamemria com 1024 palavras de 8 bits cada.

3. O contedo de uma ROM com 4 palavras de 8 bits cada dado pela tabela.

Desenhe a correspondente estrutura do codificador e do descodificador.

4. Escreva um programa em linguagem assembly que faa a operao de adio de 8 bits. Deve somar o con-tedo de localizao de memria 0010h com a 0011h e colocar o resultado na posio 0012h. Considerarque os valores j se encontram nas posies de memria referidas.

5. Escreva um programa que permita limpar (por a zero) o contedo da posio de memria dos endereoscompreendidos entre 20FFH e 210FH.

6. Escreva um programa que encontre o menor de dois nmeros. Os nmeros esto nos contedos das posi-es de memria 0010h e 0011h, colocaro menor dos dois em 0012h. Assumir que os contedos sonmeros binrios sem sinal.

7. Desenhe o fluxograma que, dados dois nmeros, d como resultado o menor dos dois.

Para efectuar o pretendido, o fluxograma tem os seguintes passos:

1. Temos de ler os dois nmeros (por exemplo a e b);

2. Comparamos os dois nmeros (a < b ?): se a resposta for sim, o resultado a; se a resposta for no, oresultado b.

3. Consoante a resposta, escreve-se a ou b na sada (por exemplo, um monitor).

8. Escreva um programa que faa a soma dos dados de 8 bits. Tem de so-mar uma srie de nmeros. O com-primento da srie encontra-se no endereo 0010H e a srie comea em 0011H. O resultado da soma fica em000FH. Exemplo:

(0010H) = 03

(0011H) = 12

(0012H) = 6

(0013H) = 34

(0014H) = 23

(000FH) = 12 + 6 + 34 = 4C

9. Escreva um programa que coloque o contedo de memria dos endereos seguintes ao 0010H com 0, 1,2,..., 2BH. Exemplo:

(0010H) = 0

(0011H) = 1

(0012H) = 3

10. Escreva um programa que permita comparar o valor X contido na posio de memria 1000H com o valorY contido na posio de memria 1001H.

Se: X>Y o acumulador dever ficar carregado com o contedo 10H.

X

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Resoluo dos Testes

Fr.T

.1. 0

3RRRRResoluo dos esoluo dos esoluo dos esoluo dos esoluo dos TTTTTestesestesestesestesestes

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Formador: Data:

Classificao: Local:

Rubrica:

Resoluo do Pr-Teste de Sistemas Digitais

Nome:(Maisculas)

1. Define memria digital.

Uma memria digital um circuito capaz de fixar ou memorizar informao digital binria, ou seja, uns ezeros que abreviadamente designamos por bits.

2. Identifique os conceitos utilizados na classificao de memrias.

As memrias so classificadas tendo em ateno a quantidade de informao que pode armazenar e quan-to ao comprimento de cada palavra ou clula.

3. Classifique os microprocessadores quanto ao nmero de bits do bus de dados.

Os microprocessadores podem ser classificados em cinco grupos: Microprocessadores de 4 bits, de 8 bits,de 16 bits, de 32 bits e bit-slice.

4. Defina o tipo de operaes que se pode executar em um microprocessador.

No microprocessador podemexecutar as seguintes operaes.

- Operaes se transferncia de dados entre registos ou com a memria.

- Operaes lgicas.

- Operaes aritmticas.

- Operaes de rotao de dados.

- Operaes de salto de programa.Operaes de entrada e sada.

- Operaes de controlo de mquina.

5. Qual o mtodo a utilizar para projectar um circuito digital.

Ao projectar um circuito digital deve-se respeitar a seguinte ordem: Interpretao do enunciado, funesbooleanas, simplificao das funes booleanas, logigrama e implementao do circuito.


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2/1 Sistemas Digitais

Resoluo do Pr-Teste

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6. Identifique as unidades bsicas que constituem um computador.

Um computador tem memria de programa e memria de dados, unidade central de processamento (CPU)e interfaces de entrada e sada.

7. Indique quais os tipos de linguagem de programao que conhece.

Existem vrios tipos de linguagem tais como: Basic, Fortran, Cobol, Pascal, C, Prolog.

8. Define memria ROM.

Uma ROM (Read Only Memory) uma memria que podemos ler mas na qual no podemos escrever. caracterizada pelo facto de o contedo que inicialmente nela registado no pode ser alterado. Tal como aRAM, a ROM tambm ma memria de acesso aleatrio.


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Formador: Data:

Classificao: Local:

Rubrica:

Resoluo do Teste de Sistemas Digitais

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a) Quantos registos podem ser endereados tendo 5 bits de endereo?

25 = 32 registos

b) O que necessrio para manter a informao numa memria do tipo RAM?

necessrio manter a alimentao, uma vez que a memria voltil, quando a alimentao cortada, oestado dos flip-flops que a compoem no mantido. Deste modo a informao no mantida.

c) Quantos bits de memria tem uma ROM com 8 entradas e 4 sadas?

28 = 256

Nmero de bits = 256 x 4 = 1024 bits de memria


a) Indique a quantidade de terminais e a respectiva finalidade, que devero constituir uma memria com 512palavras de 8 bits cada.

Para enderear 512 palavras de memria so necessrias 9 entradas de endereo (29 = 512), uma entra-da de CS e outra de WE, como h oito bits por palavra, teremos 8 entradas de leitura e 8 entradas deescrita.

O nmero total de entradas deste CI de 512 palavras de 8 bits cada, seria:

9 + 1 + 1 + 8 + 8 = 27 terminais

b) Como poderia interligar dois mdulos de mamria idnticos ao da alinea a), de modo a construir umamemria com 1024 palavras de 8 bits cada.

Para aumentar o nmero de palavras, teria de ligar duas memrias em paralelo.

Para enderear 1024 palavras, teria de ter 10 bits de endereo (210 = 1024). O 10 bit de endereo obti-do usando o terminal CS que selecciona o circuito activo. Quando CS = 0 est activo o CI1, quando CS =1, est activo o CI2.

- Os terminais WE dos dois circuitos esto interligados

- As entradas dos dois circuitos esto interligadas

- As sadas tambm se encontram interligadas

- Usam-se buffers nas entradas e nas sadas para fazer o CS geral de toda a memria

O esquema lgico da memria encontra-se na figura seguinte.

3. O contedo de uma ROM com 4 palavras de 8 bits cada dado pela tabela.

Desenhe a correspondente estrutura do codificador e do descodificador.

Para enderear 512 palavras de memria so necessrias 9 entradas de endereo (29 = 512), uma entradade CS e o

A partir da tabela , criamos outra, que associa a cada palavra de dados uma posio de memria.


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A partir da segunda tabela, temos:

D7 = m1 + m2

D6 = m0 + m2

D5 = "1"

D4 = m3

D3 = m1 + m3

D2 = m0 + m1

D1 = m0 + m1 + m2

D0 = m2

4. Escreva um programa em linguagem assembly que faa a operao deadio de 8 bits. Deve somar o contedo de localizao de memria0010h com a 0011h e colocar o resultado na posio 0012h. Considerarque os valores j se encontram nas posies de memria referidas.

LDA 0010H

MOV B, A

LDA 0011H

ADD B

STA 0012H

HLT


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5. Escreva um programa que permita limpar (por a zero) o contedo daposio de memria dos endereos compreendidos entre 20FFH e210FH.

LXI H,20FFH

MVI B,17 (existem 17 endereos entre 20FF e 210F)

XRA A (A = 0)

Loop: MOV M,A

INX H

DCR B

JNZ Loop

HLT

6. Escreva um programa que encontre o menor de dois nmeros. Osnmeros esto nos contedos das posies de memria 0010h e 0011h,colocaro menor dos dois em 0012h. Assumir que os contedos sonmeros binrios sem sinal.

LHLD 0010H

MOV A, M

INR M

CMP M

JNC done

JMP loop

done MOV A, M

loop INR M

MOV M, A

HLT

7. Desenhe o fluxograma que, dados dois nmeros, d como resultado omenor dos dois.

Para efectuar o pretendido, o fluxograma tem os seguintes passos:

1. Temos de ler os dois nmeros (por exemplo a e b);

2. Comparamos os dois nmeros (a < b ?): se a resposta for sim, o resul-tado a; se a resposta for no, o resultado b.

3. Consoante a resposta, escreve-se a ou b na sada (por exemplo, ummonitor).


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8. Escreva um programa que faa a soma dos dados de 8 bits. Tem de so-mar uma srie de nmeros. O comprimento da srie encontra-se noendereo 0010H e a srie comea em 0011H. O resultado da soma ficaem 000FH. Exemplo:

(0010H) = 03

(0011H) = 12

(0012H) = 6

(0013H) = 34

(0014H) = 23

(000FH) = 12 + 6 + 34 = 4C

LHLD 0010H

MOV B, M

XRA A

Loop INR M

ADD M

DCR B

JNZ Loop

STA 000FH

HLT


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9. Escreva um programa que coloque o contedo de memria dosendereos seguintes ao 0010H com 0, 1, 2,..., 2BH. Exemplo:

(0010H) = 0

(0011H) = 1

(0012H) = 3

MVI B,2BH

LHLD 0010H

XRA A

Loop MOV M, A

INR M

INR A

DCR B

JNZ Loop

HLT

10. Escreva um programa que permita comparar o valor X contido na posi-o de memria 1000H com o valor Y contido na posio de memria1001H.

Se: X>Y o acumulador dever ficar carregado com o contedo 10H.

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Anexo - Transparncias

Fr.T

.1. 0

3AneAneAneAneAnexxxxxo - o - o - o - o - TTTTTrrrrransparnciasansparnciasansparnciasansparnciasansparncias

Sistemas Digitais I. 1

Flip-flop

Q Q


Conjunto de flip-flops, que formam um registo


Configurao tpica de um CI de memria

EntradaE

nder

eo

Sada

Seleciona-circuito (CS)

Habilita-escrita (WE)

Oito palavras XX quatro bits

CS

WE

O3O2O1O0

A2

A1

A0

I0 I1 I2 I3


Relao entre endereo e registo endereado


Estrutura interna de uma RAM (Random Access Memory) de 4 palavras com 2 bits

por palavra


Armazenamento dos bits nos flip-flops

0

1

0

0

1

0


Armazenamento dos bits nos flip-flops(cont.)

0

11


Armazenamento dos bits nos flip-flops(cont.)

0

0 0


Ligao de duas memrias em paralelo, para aumentar o nmero de bits por palavra


Ligao de duas memrias em paralelo para aumentar o nmero de palavras

Seleciona-circuito(A )3Habilita-escrita(WE)

O3O2O1O0


CS geral de toda a memria

OnO1O0

CSgeral


Os bits de endereo A3 e A4 activam o descodificador, cujas sadas, por sua vez,

activam um dos CIs de memria


Interligao de 4 memrias em paralelo usando as vrias entradas CS

Cl1

Cs1Cs2Cs3

Cl2

Cs1Cs2Cs3

Cl3

Cs1Cs2Cs3

Cl4

Cs1Cs2Cs3

1

1

1

1


Representao esquemtica de um terminal comum de entrada/sada

WE


Memria com a organizao interna unidimensional ou linear

Linhade bits

FF0

FF1

FF2

FF3

FF4

FF5

FF6

FF7

FF8

FF9

FF10

FF11

FF12

FF13

FF14

FF15

Des

codi

ficad

orA3

A2

A1

A0


Descodificadores de linha e de coluna

Descodi-ficador

de linhas

Descodi-ficador

de colunas

A1

A0

A3

A2


Memria com a organizao interna bidimensional


Representao interna de uma PROM(programmable read-only memory)

Fusvel intacto

Fusvel Fundido

=

=

D

e

s

c

o

d

i

f

i

c

a

d

o

r

1

d

e

1

6


Tabela considerada para programao daPROM (programmable read-only memory)


Programao de uma PROM(programmable read-only memory)


Esquema de um gerador de caracteres alfanumricos


Matriz de LEDs do display


Forma de onda do display alfanumrico

Sistemas Digitais II. 1

Esquema de blocos de um computador

Perifricos

Teclado Display Video Impressora Unidades de Disco

Interfaces deEntrada e Sada

Unidade Centralde Processamento

CPU

Memriade Dados

Memria dePrograma


Esquema de blocos de um microcomputador

Interfaces deEntrada e Sada

Unidade Centralde Processamento

MICROPROCESSADOR

Memria de ProgramaROM, EPROM ou RAM

Memria de DadosRAM

Perifricos

Teclados Displays Conversores D/A e A/D Sensores Comando de Motor Impressoras Unidades de Disquetes


Sistema bsico de um microcomputador


Flags

Valor da Designao

0 1

Flag

Flag

Flag

Flag carry carry carry

Flag

Flag carry carry carry

Z - zero Resultado 0 Resultado = 0

S - sinal Resultado positivo Resultado negativo

CY - (e vai um) No h H (e vai um)

P - paridade Paridade par Paridade mpar

AC - auxiliar No h H (e vai um)


As instrues IN e OUT

Linguagem MquinaLinguagem Assembly

Binrio Hexadecimal

11011011 DB IN

11010011 D3 OUT


RLC - Rotao do contedo do acumulador para a esquerda

A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0Cy

c (A7) (An)(An+1) (A7)(A0)


RAL - Rotao do contedo do acumulador para a esquerda, atravs do CARRY


(c) (A7) (An)(An+1) (c)(A0)


RRC - Rotao do contedo do acumulador para a direita


(c) (A0) (An +1)(An+1) (A )0(A7)


RAR - Rotao do contedo do acumulador para a direita, atravs do CARRY


(c) (A0) (An +1)(An) (A )0(A7)


Simbologia utilizada na elaborao de fluxogramas

Incio ou fim

Processamento

ou

Deciso

Fluxo

Input Output

Aco Smbolo


Fluxograma que representa a soma de dois nmeros

Incio

Ler b e c

a = b + c

Escreve a

Fim


Fluxograma


Ocupao de memria do programa

Ender.0000000100020003000400050006

00070008

DBO02FD30OC30O00__

IN 00

CMA

OUT 00

JMP 00 00

Sistemas Digitais III. 1

Modo de pegar num circuito integrado


Placa de montagem geralmente utilizada na montagem de circuitos lgicos e circuitos

electrnicos


Representao grfica da funo realizada


Valores decimais possveis para N

N N N1 2

0 0 0

1 0 1

2 1 0

3 1 1


Tabela de verdade do circuito

N 0 0 1 1

N 0 1 0 1

1

2

M 0 0 0 1

M 0 0 1 0

M 0 0 0 0

M 0 1 0 1

1

2

3

4


Logigrama resultante


Logigrama do semi-somador

A

B

S C

220 220


Representao grfica do circuito semi--subtractor pretendido


Tabela de verdade

A 0 0 1 1

B 0 1 0 1

D 0 1 1 0

E 0 1 0 0


Logigrama para as primeiras funes

A

B

E D

220 220


Logigrama para as segundas funes

220 220

E D

A

B


Representao grfica do circuito comparador pretendido


Tabela de verdade

A = B 0 1 1 0

A B 0 1 0 0

A 0 0 1 1

B 0 1 0 1


Logigrama do comparador de igualdade (2 bits)

A

B

A=B

220 220

A B

Sistemas Digitais_Guia do FormadorFicha tcnicandice GeralA - Apresentao Globaldo MduloB - Explorao Pedaggica das Unidades TemticasC - AvaliaoAnexo - Transparncias

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