relatório de eletrônica digital ii

EMANOEL LIQUERJOSÉ MARCOS F. SOUZA

MARCOS SUAID

VITÓRIA - ES 2015

FACULDADE BRASILEIRA CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA

SIMULAÇÃO DE CIRCUITOS LÓGICOS DIGITAIS

EMANOEL LIQUERJOSÉ MARCOS F. SOUZA

MARCOS SUAID

SIMULAÇÃO DE CIRCUITOS LÓGICOS DIGITAIS

VITÓRIA

MARÇO/2015

Relatório apresentado como requisito parcial para aprovação na disciplina de “Eletrônica Digital 2” na Engenharia, ministradas no 7º. período do curso de graduação de Engenharia Elétrica.

Supervisão: Victor Miranda

RESUMO

Foi proposto pela disciplina de Eletrônica Digital 2 cinco experimentos

eletrônicos digitais para serem executados por meio de um simulador de

circuitos (foi utilizado o Multisim), este relatório mostrará os procedimentos

executados.

SUMÁRIO

1 EXPERIMENTO 01...................................................................................2

1.1 EXPERIMENTO 01 UTILIZANDO PORTA AND..................................3

1.2 EXPERIMENTO 01 UTILIZANDO PORTA OR....................................5

1.3 EXPERIMENTO 01 UTILIZANDO PORTA NOT..................................7

1.4 EXPERIMENTO 01 UTILIZANDO PORTA NAND...............................9

1.5 EXPERIMENTO 01 UTILIZANDO PORTA NOR................................11

CONCLUSÃO EXPERIMENTO 01..........................................................12

2 EXPERIMENTO 02..................................................................................13


3 EXPERIMENTO 03..................................................................................15


4 EXPERIMENTO 04..................................................................................18


5 EXPERIMENTO 05..................................................................................22


1. EXPERIMENTO 01

Montar em um simulador as portas AND, OR, NOT, NAND e NOR, e construir a

Tabela Verdade respectiva, medindo e anotando os valores de tensão nas

entradas e na saída das portas lógicas.

CIRCUITO LÓGICO PROPOSTO:

Listagem dos circuitos integrados e demais componentes utilizados:

Fonte;

Resistores;

01 Porta lógica AND;

01 Porta lógica OR;

01 Porta lógica NOT;

01 Porta lógica NAND;

01 Porta lógica NOR;

Led;

Chaves interruptoras.

1.1 EXECUÇÃO UTILIZANDO PORTA AND:

Porta AND com key A e B abertas.

Porta AND com key B fechada e key A aberta.

Porta AND com key A fechada e key B aberta.

Porta AND com key A e key B fechadas.

O experimento gerou a tabela verdade abaixo:

1.2 EXECUÇÃO UTILIZANDO PORTA OR:

Porta OR com key A e B abertas.

Porta OR com key A aberta e key B fechada.

Porta OR com key B aberta e key A fechada.

Porta OR com key A e B fechada.


EXPERIMENTO 1 – PORTA ORA B S Vin [V] Vout [V]0 0 0 0 00 1 1 5 51 0 1 5 51 1 1 0 5

1.3 EXECUÇÃO UTILIZANDO PORTA NOT:

Porta NOT com key A e B fechadas.

Porta NOT com key A aberta e B fechada.

Porta NOT com key B aberta e A fechada.

Porta NOT com key A e B fechadas.


EXPERIMENTO 1 – PORTA NOTA B S Vin [V] Vout [V]0 0 1 0 50 1 0 5 01 0 0 5 01 1 0 5 0

1.3 EXECUÇÃO UTILIZANDO PORTA NAND:

Porta NAND com key A e B abertas.

Porta NAND com key A aberta e B fechada.

Porta NAND com key B aberta e A fechada.

Porta NAND com key A e B fechadas.


EXPERIMENTO 1 – PORTA NANDA B S Vin [V] Vout [V]0 0 1 0 50 1 1 -5 51 0 1 5 51 1 0 0 0

1.4 EXECUÇÃO UTILIZANDO PORTA NOR:

Porta NOR com key A e B abertas.

Porta NOR com key A aberta e B fechada.

Porta NOR com key B aberta e A fechada.

Porta NOR com key A e B fechadas.


CONCLUSÃO DO EXPERIMENTO 01

Esse experimento foi bastante simples, foi mais para entendermos como

funciona o simulador e praticar aonde encontrar suas portas lógicas. Note que

a tensão de -5V que aparece na tabela é devido a inversão da ligação do

multímetro nos cabos para medir a tensão. Nada de anormal aconteceu neste

experimento, tudo conforme aprendido em sala.

EXPERIMENTO 1 – PORTA NOR

A B S Vin [V] Vout [V]

0 0 1 0 50 1 0 -5 01 0 0 5 0

1 1 0 0 0

2. EXPERIMENTO 02

OBJETIVOS:

Monte no simulador um circuito lógico, utilizando a porta lógica AND, que faça

um LED ficar piscando conforme a frequência de 1 Hz.

Se a frequência aumentar para 60 Hz o que acontece? E para 10kHz?

Argumente suas conclusões.

CIRCUITO LÓGICO PROPOSTO:


Fonte;

Controlador de frequência;

Porta lógica AND;

Resistores;

Led;

Chave interruptora.

Experimento montado conforme a especificação.

CONCLUSÃO EXPERIMENTO 02

Utilizando a forma de onda quadrada com amplitude 5 V com frequência de

1Hz o led pisca de maneira lenta (1 ciclo por segundo), ao aumentar a

frequência para 60Hz o led pisca rapidamente (60 vezes por segundo),

aumentando para 1kHz o led pisca extremamente rápido e utilizando a

frequência para 10kHz o led pisca pouca coisa mais rápida do que quando a

frequência está a 1Hz (difícil notar a diferença, a olho nu vai parecer estar

ligado 100% do tempo).

A medida que aumentamos a frequência da onda estamos diminuindo o seu

período, pois estes são inversamente proporcionais, sendo assim quando

maior a frequência, mais rápido irá piscar o Led, até o momento em que os

dispositivos não acompanhem a frequência. Assim o led passa a piscar fora da

frequência dado pelo gerador de frequência. Foi o que ocorreu quando

utilizamos a frequência de 10kHz.

Um experimento sem muitas dificuldades, apenas tendo que fazer uma análise

depois de montado para observar o fenômeno de atraso em altas frequências,

o que não poderia ser observado em uma bancada.

3. EXPERIMENTO 3

Desenvolva um circuito lógico que avise ao supervisor de produção, através de

um sinal luminoso, quando a linha de produção parou, ao ocorrer uma das

seguintes situações:

1. Os insumos acabaram

2. Os insumos estão com defeito ou trocados

3. Horário de almoço

4. Terminou o turno de trabalho

O circuito deve informar (outro sinal luminoso) que a linha parou e a causa foi

problema de insumo. Considere que o nível lógico “1” equivale a tensão de +5V

e que o nível “0” é igual a 0V.

Monte as expressões lógicas do experimento.


Fonte;

Chaves interruptoras;

Resistores;

02 leds;

01 Porta lógica AND;

03 Portas lógicas NOT.

Insumos

(falta)

Insumos

(defeito)

Horário de

Almoço

Troca de

turno

S1 S2

0 0 0 0 0 0

0 0 0 1 1 0

0 0 1 0 1 0

0 0 1 1 1 0

0 1 0 0 1 0

0 1 0 1 1 0

0 1 1 0 1 0

0 1 1 1 1 0

1 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 1

1 1 0 1 1 1

1 1 1 0 1 1

1 1 1 1 1 1

Tabela verdade do experimento 03.

Circuito lógico combinacional montado.

Production Halted = A + B + C + D = (A.B.C.D)’

Insumos = A.B = A’ + B’


Um experimento levando um caso prático bastante simples, sendo necessário

montar uma tabela verdade e usar mapa de Karnaugh para chegar a uma

equação simplificada do sistema combinacional digital. Tudo conforme

aprendido em sala na disciplina de Eletrônica Digital I.

4. EXPERIMENTO 4

Projetar um circuito somador binário paralelo de dois números binários com

palavras de 04 bits utilizando módulos somadores, decodificadores e displays

de 7 segmentos.


02 Displays digitais (catodo comum);

Fonte;

02 Circuitos Integrados 4511;

Resistores;

01 Circuito Integrado 7483;

Portas lógicas.

Circuito combinacional completo montado.

a) 0110 + 0010 = 1000(2) = 8(10)

b) 0100 + 0011 = 0111(2) = 7(10) c) 1111 + 1110 = 11101(2) = 29(10)

d) 0111 + 0010 = 1001(2) = 9(10) e) 1001 + 1000 = 10001(2) = 17(10)


Uma experiência trabalhosa em bem complicada. Além de usar componentes

nunca antes usados, foi necessário uma análise bem extensiva de uma grande

tabela verdade com uma entrada de 5-bits com 7 saídas (o valor era limitado já

que o número de 5-bits foi gerado de uma soma de 2 números de 4-bits, feito

automaticamente pelo CI 7483).

Com a enorme tabela verdade montada (5 entradas com 7 saídas), foram feitos

inúmeros mapas de Karnaugh (de 5 bits cada um) afim de encontrar uma

solução simplificada para a montagem do sistema combinacional no simulador.

Foram inúmeras tentativas, uma das principais dificuldades observadas foi a

interpretação da tabela verdade por partes (0-9, 10-19, 20-29 e 30) que não

pode ser feita. E os erros de bits mais significativos e menos significativos para

adaptar o resultado teórico e adapta-lo ao simulador.

5. EXPERIMENTO 5

Faça as modificações necessárias no CI 7483 de acordo com a figura abaixo e

monte o circuito Subtrator Binário Paralelo.

O subtrator paralelo, soma um número N1 em binário com até 4 bits, com o

complemento de 2 do outro N2. O complemento de 2 conforme visto

anteriormente, é o complemento de 1 do número mais 1.

O “mais 1” é efetuado colocando-se nível lógico 1 na entrada do primeiro

somador Full Adder.

Monitore as saídas S4 a S1 com display de 7 segmentos e respectivo

decodificador.

Monitore as saídas Co e a entrada Ci do primeiro somador, usando os

indicadores de níveis lógicos do kit.


CI 7843;

Fonte;

Resistores;

Portas logicas;

02 Displays de 7 segmentos;

Circuito combinacional completo montado

a) 1001 – 0110 = 0011(2) = 3(10) b) 1000 – 0101 = 0011(2) = 3(10)

c) 0101 – 0011 = 0010(2) = 2(10) d) 0011 – 0001 = 0010(2) = 2(10)


Depois de realizar o experimento 4, o experimento 5 apresentou uma

dificuldade um pouco inferior do que deveria ser, o circuito combinacional ficou

mais simples já que a saída só precisava ser no máximo 4 bits.

Praticamente o mesmo procedimento foi instaurado para resolver esse

experimento, com o uso de tabelas verdades e mapas de Karnaugh, com

entradas de 4 bits e saídas de 4 bits (já que no subtrator a saída não pode ser

maior do que a entrada.

relatório de eletrônica digital ii

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