relatório de eletrônica digital ii
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Relatório prático, simulações no multisimTRANSCRIPT
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
CONCLUSÃO EXPERIMENTO 02..........................................................14
3 EXPERIMENTO 03..................................................................................15
CONCLUSÃO EXPERIMENTO 03..........................................................17
4 EXPERIMENTO 04..................................................................................18
CONCLUSÃO EXPERIMENTO 04..........................................................21
5 EXPERIMENTO 05..................................................................................22
CONCLUSÃO EXPERIMENTO 05..........................................................25
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.
O experimento gerou a tabela verdade abaixo:
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.
O experimento gerou a tabela verdade abaixo:
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.
O experimento gerou a tabela verdade abaixo:
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.
O experimento gerou a tabela verdade abaixo:
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:
Listagem dos circuitos integrados e demais componentes utilizados:
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.
Listagem dos circuitos integrados e demais componentes utilizados:
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’
CONCLUSÃO DO EXPERIMENTO 03
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.
Listagem dos circuitos integrados e demais componentes utilizados:
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)
CONCLUSÃO DO EXPERIMENTO 04
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.
Listagem dos circuitos integrados e demais componentes utilizados:
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)
CONCLUSÃO DO EXPERIMENTO 05
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.