;
3- MATERIAL
COMPLEMENTAR
3.1- Folhas Complementares:
Folha 01, Folha 02, Folha 03, Folha 04, Folha 05, Folha 06, Folha07, Folha 08, Folha 09, Folha 10, Folha 11, Folha 12, Folha 13 , Folha 14
3.2- Texto da Wikipedia
sobre Semicondutores, Circuitos Integrados, Microprocessadores
e Nanotecnologia
3.3- Apresentação
no PowerPoint sobre Circuitos Integrados (site de Portugal)
3.4- Tutorial sobre
o Circuit Maker
3.5 - Applet para simplificação
por mapas de Karnaugh - O texto explicativo está
em alemão, mas o applet propriamente dito,
que fica na parte inferior da página, tem um
botão que muda a interface para o inglês.
Explore os botões e note que a ordem
das letras é a mesma dos mapas que estamos usando
em sala. Você pode mudar, inclusive o nome das
variáveis.
3.6- Apresentação
no PowerPoint sobre memórias
4- SIMULAÇÕES
(Arquivos do Circuit Maker Student
SUGESTÃO:
Use a memória ROM do CIRMAKER (procure pelo componente
PROM32) para desenvolver os projetos de contadores,
máquinas seqüênciais e decodificadores
propostos nesta página.
5 - PROJETOS
PROPOSTOS:
5.1 - PROJETOS
SOBRE LÓGICA COMBINACIONAL
1)
projete um circuito somador para dois números
de dois bits.
2)
projete uma máquina para fazer complementos de
1 de um número de três bits.
3)
projete uma máquina para fazer complementos de
2 de um número de três bits.
4)
projete um circuito subtrador por complementos de 1
para dois números de três bits.
5)
projete um circuito subtrator por complementos de 2
para dois números de três bits.
6)
use o CI 74LS83 para desenvolver
uma máquina que faça a multiplicação
de dois números de dois bits.
7)
projete uma máquina para fazer soma ou subtração
de dois números de dois bits. A máquina
dispõe de um terminal "M" que permite
a escolha da operação a ser realizada,
soma ou subtração.
8)
projete um circuito comparador para dois números
de dois bits A1A0 e B1B0. O circuito tem quatro entradas
(A1, A0, B1 e B0) e três
saídas: Igual, Maior e Menor.
9)
projete um decodificador BCD para decimal. A máquina
tem quatro entradas A, B, C, D e 10 saídas S0,S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8,S9,
cada uma ligando em correspondência ao valor decimal
do número binário na entrada. Veja no
item 4 a folha de dados do CI 74LS42.
10)
estude o funcionamento da Unidade Lógica
e Aritmética 74LS181. Ela é um CI de 24
pinos que processa palavras de quatro bits,
realiza 16 operações lógicas e
várias operações aritméticas.
Veja a folha de dados do CI74LS181 no iem 6.
11) monte um circuito
multiplex de 16 canais a partir de vários MUXs
de oito canais (tantos quanto precisar).
12)
monte um circuito multiplex de 16 canais a partir de
vários MUXs de quatro canais (tantos quanto precisar).
13)
use circuitos multiplex de 16 canais para projetar um
circuito comparador para dois números de dois
bits A1A0 e B1B0. O circuito
tem quatro entradas (A1, A0, B1 e B0) e três saídas:
Igual (=), Maior(>) e Menor(<).
14)
use memórias RAM4x4 para produzir uma memória
RAM8x4
15)
use memórias RAM4x4 para produzir uma memória
RAM8x8
16) use memórias
RAM8x4 para produzir uma memória RAM16x8
17)
adapte a memória RAM1KB do cirmaker para funcionar
como RAM4x4, RAM16x4, RAM4x8, RAM8x16. Veja como encontrar
a RAM1KB do Cirmaker na
observação abaixo.
18)
Use o Cirmaker para desenvolver e simular o projeto
de um decodificador de binário de quatro bits
para display de sete segmentos
usando a memória RAM1KB (veja como encontrá-la
na observação abaixo). Note que você
terá de fazer a adaptação da RAM1KB
do cirmaker para as suas necessidades. No projeto pede-se,
também, o programa em linguagem binária
a ser gravado, endereço
por endereço, na memória. Note que você
deverá usar circuitos 3-states para proteger
os terminais I/O (entrada
saída), como no exemplo feito em sala e
disponível para download no item 3.2.
19)
Use o Cirmaker para desenvolver e simular o projeto
do circuito multiplicador de dois números de
dois bits A1A0 e B1B0 usando
a memória RAM1KB (veja como encontrá-la
na observação abaixo). No projeto pede-se
também o programa em linguagem
binária a ser gravado, endereço
por endereço, na memória.
20)
Use o Cirmaker para desenvolver e simular o projeto
do circuito comparador de dois números de dois
bits A1A0 e B1B0, proposto
no item h) desta lista de exercícios usando
a memória RAM1KB (veja como encontrá-la
na observação abaixo). No projeto
pede-se também o programa em linguagem binária
a ser gravado, endereço por endereço,
na memória.
Obs.
Um circuito de memória PROM pode ser encontrado
no CIRMAKER bastando que você faça uma
busca por PROM32. No item 5
desta página você encontra vários
projetos propostos sobre lógica combinacional. Resolva
os mesmos usando as memórias
RAM de 1kB e a PROM32. Para programar a PROM32,
basta clicar sobre o símbolo lógico
da mesma com o olho direito
do mouse.
5.2- PROJETOS
SOBRE LÓGICA SEQÜENCIAL
1)
Desenvolva um registrador de deslocamentos com deslocamentos
para a esquerda de quatro bits com entrada série
e saídas em paralelo
usando FFs-D.
2)
Desenvolva um registrador de deslocamentos com deslocamentos
para a direita de quatro bits com entradas série
e saídas em paralelo
usando o FF-D.
3)
Use o registrador desenvolvido na questão acima
(22) para projetar um registrador de deslocamentos que
produz uma saída Z=1
sempre que a palavra 1101 for nele carregada.
4)
Projete um contador síncrono que gere a seqüência
crescente de números binários de três
bits. Se o contador cair em um estado
não pertencente à seqüência
ele se corrige automaticamente no próximo pulso
de clock indo para o estado cuja saída é
0 0 0. Use FFs-JK no seu
projeto.
5)
Use o contador do ítem anterior para, a partir
dele, projetar uma máquina que gere a seqüência
dos números ímpares de três
bits.
6)
Um contador síncrono, binário, de década,
baseado no uso do FF-JK (projeto feito em sala e disponível
para download aqui) deve
ser programado para a contagem em quatro (0100).
Desenvolva o projeto e teste o seu funcionamento no
software de simulação.
7)
Um contador síncrono três bits tem duas
chaves de seleção de modo, X1 e X0.Quando
X1X0=00 o contador conta no modo crescente.
Quando X1X0=11o contador trabalha no modo decrescente.
Quando X1X0 é igual a 01 ou 10 o contador fica
parado no estado em que
está até que as entradas mudem para um
valor que permita a contagem (ou seja X1X0 igual a 00
ou 11). Projete o contador
como uma máquina sequencial do tipo Moore.
8)
Use o esquema do contador assíncrono de quatro
bits apresentado em sala de aula (clique aqui para fazer o
download) para:
a) construir um
contador assíncrono de três bits
b)
um contador assincrono de quatro bits que gere a sequinte
seqüência na ordem apresentada: 0000, 0001,
0011, 1100, 1110,
1100, 0101, 0110.
9)
Uma máquina seqüencial tem uma entrada X
e uma saída Z. A máquina produz uma saída
Z=1 sempre que a seqüência 0110
for produzida na entrada X em pulsos consecutivos de
clock. Desenvolva um diagrama de estados para a máquina
supondo que a mesma é:
a)
é do tipo Moore e trabalha sem superposição
de seqüências
b)
é do tipo Moore e trabalha com superposição
de seqüências
c)
é do tipo Mealy e trabalha sem superposição
de seqüências
d)
é do tipo Mealy e trabalha com superposição
de seqüências
10)
Uma máquina seqüencial tem uma entrada X
e uma saída Z. A máquina produz uma saída
Z=1 sempre que as seqüências 110
ou 110 forem produzida na entrada X em pulsos consecutivos
de clock. Desenvolva o projeto completo da máquina
usando FFs do tipo D para
a lógica de memória e circutos de multiplex
para as lógicas de realimentaçaão
(lógica de estado seguinte) e de
saída. Suponha que :
a)
a máquina é do tipo Moore e trabalha com
superposição de seqüências
b)
a máquina é do tipo Mealy e trabalha sem
superposição de seqüências
11)
Desenvolva o mesmo projeto do item anterior (30) usando
a memória RAM de 1KB do software de simulação
para implementar as lógicas
de realimentaçao e saída. Você precisará
adaptar a mamória de 1KB para que a mesma adquira
a configuração
necessária ao problema. Ao fazer essa adptação:
a)
use as primeiras posição da memo de 1KB
b)
use as últimas posições da memo
de 1KB
12)
Uma máquina seqüencial tem duas entradas
X1 X0 e duas saídas Z1 Z0. A máquina deve
produzir uma saída Z1Z0=11 sempre
que nas entradas X1X0 for gerada a seqüência
11, 00, 00 em pulsos consecutivos de clock. Se em algum
momento a máquina
encontrar as entradas X1X0=01 ela entra em um estado
de espera por três pulsos consecutivos de clock
e apresenta como saídas
Z1Z0= 01. Em todas as a outras situações,
salvo aquela em que liga em Z1Z0=11, a máquina
produz saídas Z1Z0=00.
a)
desenhe um diagrama de estados para a máquina
supondo que a mesma é do tipo Moore e trabalha
com superposição de seqüências.
b)
escreva a tabela de transição de estados
da máquina e faça uma atribuição
direta de estados supondo que usa FFs-D na lógica
de memória.
c)
se você fosse usar uma memória para implementar
as lógicas de realimentação e saída,
quel seria a especificação da mesma?
13)
Exercício Resolvido em SalaA: Máquina
Moore com uma entrada X e uma saída Z para
as seqüências 101 e 110 usando a memória
de 1KB do CIRMAKER. Foram usadas as 16 primeiras posições
da memória. Clique aqui para baixar o
circuito da máquina
(arquivo do CIRMAKER). Clique aqui para baixar
um arquivo do Word com o diagrama de estados, a atribuição
de estados e a tabela
de operação da máquina (o
programa, em linguagem binária que deve ser gravado
na memória de 1KByte).
Como
exercícios complementares projete:
a)
uma máquina Moore, com superposição,
que produza uma saída Z=1 sempre que uma das
três seqüências, 111, 110, 100
for
feita, em pulsos consecutivos de clock, na entrada X.
Use FFs - D para a a lógica de memória
da máquina e a memória de
1KByte do CIRMAKER para a lógica de estado seguinte.
Use as 16 últimas posições da memória
para gravar o seu programa
em linguagem binária.
b)
repita o projeto acima para uma máquina Mealy.
c)
faça o projeto do item a), mas acrescente uma
segunda saída Z2. A saída Z1 continua
a indicar que uma das três seqüências
corretas foi feita na entrada X e a saída Z2
indica que uma seqüência errada foi feira
em X. Por exemplo: se 111 aparecer
na entrada X a saída Z1 liga e se 101 aparecer
em X a saída Z2 liga indicando uma tentativa
ilegal.
d)
projete a mesma máquina do item a) mas use a
seguinte atribuição de estados: A(010),
B(101), C(111), D(011), E(100) e F(110).
Observação
01: a RAM1KB do cirmaker está localizada em "Device"
4"Browse...x"4"Major Device
Class"4"Digital
by Function"4"RAM"4"RAM1K".
Para usá-la nos exercícios acima você
deverá fazer a configuração adequada
usando, inclusive,
dispositivos 3-states. As simulações apresentadas
em sala estão disponíveis no item 3.3
nos arquivos "Memória
01", "Memória
02", "Memória 03" e "Memória
04". O arquivo "Memória 04" contém
dois circuitos, a configuração
geral da RAM1KB na parte
de cima e, rodando a tela, o circuito usando para o
exercício de programação
feito em sala.
Observação
02: a apresentação sobre memórias
feita em sala de aula está disponível
no item 3.3 no arquivo "Apresentação
sobre memórias".
Observação
03: um resumo da folha de dados do CI74LS125, buffer
com saídas 3-state, pode ser obtido neste link. Você
pode obter mais informações
sobre memórias na folha complementar 08 (Folha 08).
14) Série
de exercícios complementar sobre sistemas sequenciais
(clique aqui para
fazer o download )
6- FOLHAS DE
DADOS
6.1
- Texas Instruments
(CIs
da família TTL)
6.2
- Philips (gates)
6.3
- Circuitos Integrados
de várias famílias (TTL, CMOS-BiCMOS, ECL)
6.4-
Folhas de dados
de circuitos integrados TTL em pdf
6.5
- Folha de dados do CI 74LS48, decodificador
BCD para display de sete segmentos em catodo comum
6.6 - Folha de
dados do CI 74LS47, decodificador
BCD para display de sete segmentos em anodo comum
6.7
- Folha de dados do CI 74LS42, decodificador
de BCD para decimal
6.8
- Folha de dados da Unidade Lógica e Aritmética
74LS181
6.9 - Folha de dados para o CI 74LS83, somador para
suas palavras de quatro bits
6.10- Folha de
dados do CI 74LS151, multiplex de
oito canais
6.11 - Folha
de dados do CI 74LS153, que contém
dois circuitos de multiplex de quatro canais.
6.12-
Folha de dados
da ULA 7418
7- LINKS COM
INFORMAÇÕES COMPLEMENTARES
7.1-
Software para
o projeto de osciladores (clock) com o CI 555
7.2
- Página
com dados adicionais sobre o software para projetos
com o CI 555
7.3 - Outros dados sobre
o CI 555
7.4
- http://www.lsi.usp.br/~chip/index.html (excelente site
da USP com informações sobre a fabricação
de Circuitos Integrados)
7.5 - The History of
the Integrated Circuits (site da Nobel Prize Foundation)
7.6 - The IEEE Virtual
Museum (exposições virtuais sobre a evolução
da tecnologia da eletrônica)
7.7 -
Artigo da revista
"Ciência Hoje" sobre Física da
Matéria Condensada
7.8- The National Museum
of American History's Chip Collection (História
dos Circuitos Integrados)
7.9-
Smithsonian Institution
- o primeiro Circuito Integrado
7.10-
Smithsonian Institution
- The State of Art (sobre a evolução da
moderna eletrônica)
