Relatório Circuitos Digitais, Trabalhos de Aplicações de Circuitos Integrados Digitais

Baixe Relatório Circuitos Digitais e outras Trabalhos em PDF para Aplicações de Circuitos Integrados Digitais, somente na Docsity! 1 Prática 08: Multiplexadores e Codificadores Nome do autor: Antônio Victor Gonçalves da Silva Afiliação do autor: Eng. Elétrica - UFPI E-mail: [email protected] Resumo - Utilizar os conceitos de circuitos lógicos MSI (Medium Integration Scale) para a implementação de multiplexadores e demultiplexadores, e verificar seu funcionamento através de tabelas-verdade. Além disso, deixar claro a utilidade desses tipos de circuitos. Palavras-chave - Portas Lógicas, Circuitos Digitais, Circuito Integrado (CI), Multiplexador (MUX), Demultiplexador (DEMUX). Abstract - Use the MSI (Medium Integration Scale) logic concepts for the implementation of multiplexers and demultiplexers, and verify their operation through truth tables. Also, make clear the utility of these types of circuits. Keywords - Logic Gates, Digital Circuits, Integrated Circuit (IC), Multiplexer (MUX), Demultiplexer (DEMUX). I. OBJETIVO • Projetar multiplexadores e demultiplexadores; e • Utilizar circuitos integrados tipo MSI, tais como o decodificador decimal e conversores de código (NBCD para 7 segmentos); II. MATERIAL UTILIZADO • Modulo de treinamento didático: Kit de eletrônica digital XD101; • Simulador de esquemas elétricos MultiSim; • CI 74LS00N, CI 74LS04N, CI 74LS48N, CI 74LS139, CI 74LS151. III. RESUMO A. Introdução Os sistemas digitais obtêm dados codificados em binário e informações que, de algum modo, são continuamente submetidas a operações. Dentre as principais operações, temos decodificação, multiplexação e demultiplexação, que são as que serão abordadas nesse relatório. Decodificar significa transformar algo que está escrito em um código para outro tipo de código, e é justamente isso que os decodificadores fazem. Um circuito decodificador recebe como entrada um número binário e ativa apenas a saída que corresponde ao número recebido. Sendo N o número de entradas, existem 2N números de saídas e combinações, e para cada uma delas, apenas uma saída será ativa. Alguns decodificadores não usam as 2N possibilidades de combinações, mas apenas um determinado número delas. Por exemplo, um decodificador BCD para decimal possui 4 linhas de entrada e 10 linhas de saída, que corresponde aos 10 números que o BCD pode representar a cada grupo de 4 bits(0 a 9). Cada 2 4 bits do código BCD equivale a um número decimal, o que facilita sua conversão. O diagrama geral de um decodificador está representado a seguir: Fig. 0.1: Diagrama Geral de um Codificador “O multiplexador digital, ou seletor de dados, é um circuito lógico que recebe diversos dados digitais de entrada e seleciona um, em determinado instante, para transferi-lo para a saída.” (TOCCI; WIDMER; MOSS, 2011, grifo do autor). Os multiplexadores são chamados também de seletores de dados. Temos N entradas e apenas uma saída. As chaves seletoras irão determinar qual das entradas será levada para a saída, através das diferentes combinações. Em outras palavras, o multiplexador seleciona uma das entradas para levar para saída, através de combinações das chaves seletoras. Os MUXs são extremamente importantes e estão muito presentes na eletrônica digital. Por exemplo, um sistema de som moderno pode ter uma chave que seleciona música de diferentes fontes, como MP3 Player e áudio de DVD. O diagrama geral do mesmo está representado abaixo: Fig. 0.2: Diagrama Geral de um Demultiplexador Montagens Primeira Montagem: Conversor Decimal- Hexa 7 Segmentos Descrição do funcionamento Para a conversão de decimal em hexadecimal será usado o CI 7448, que recebe 4 entradas em formato BCD e converte para o sistema hexadecimal. As entradas usadas serão A, B, C e D e as entradas ~LT, ~RBI e ~BI/RBO vão ser mantidas em nível alto. Já as saídas de AO até OG vão ser ligadas em ordem alfabética no LED. A forma de representação será a mostrada na imagem abaixo: Fig. 1.0 Diagrama Geral do Decodificador BCD para 7 Segmentos 5 Esse CI possui uma entrada de habilitação G em nível baixo ativo, que vai ativar ou desativar o circuito, mais duas entradas A e B, que irão funcionar como chaves seletoras. O sinal a ser processado é o sinal multiplexado da montagem anterior. Para usar esse CI como um demultiplexador, a saída do circuito anterior deverá ser conectada na entrada de habilitação, enquanto as entradas A e B serão utilizadas como chaves seletoras para guiar o sinal para uma das saídas. Como a saída do multiplexador anterior irá funcionar como entrada de habilitação, o circuito só irá demultiplexar o sinal caso a saída do mesmo seja 0, pois a entrada é NBA. Caso a saída seja 1, todas as entradas serão ligadas, pois as saídas também são NBA. Fig. 3.1: Circuito Lógico da Terceira Montagem Fig. 3.2: Diagrama Elétrico da Terceira Montagem Tabela V: Tabela-Verdade da Terceira Montagem para Enable = 1 Para Enable = 1 A B A1 B1 S0 S1 S2 S3 0 0 0 0 I0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 I0 1 0 0 1 0 1 I0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 I0 0 1 0 0 I1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 I1 1 0 1 1 0 1 I1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 I1 1 0 0 0 I2 1 1 1 1 0 0 1 1 1 I2 1 1 0 1 0 1 I2 1 1 1 0 1 1 1 1 1 I2 1 1 0 0 I3 1 1 1 1 1 0 1 1 1 I3 1 1 1 1 0 1 I3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 I3 I0 VCC A B I1 0.1Hz I2 0.5Hz I3 1Hz NOR2 AND2 NOT AND2 AND2 NOT AND2 AND2 AND2 AND2 OR2 OR2 OR2 74LS139N 1Y0 4 1Y1 5 1Y2 6 1Y3 7 1A 2 1B 3 ~1G 1 A1 B1 S0 S1 S2 S3 Enable AND2 AND2 AND2 I0 VCC VCC VCC VCC VCC VCC A B I3 1Hz I1 0.1Hz I2 0.5Hz 74LS32N 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND 3Y 3A 3B 4Y 4A 4B VCC 74LS08N 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND 3Y 3A 3B 4Y 4A 4B VCC 74LS04N 1A 1Y 2A 2Y 3A 3Y GND 4Y 4A 5Y 5A 6Y 6A VCC 74LS02N 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND 3Y 3B 3A 4Y 4B 4A VCC 74LS08N 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND 3Y 3A 3B 4Y 4A 4B VCC 74LS139N ~1G 1A 1B 1Y0 1Y1 1Y2 1Y3 2Y2 2Y1 2Y0 2B 2A ~2G VCC GND 2Y3 74LS08N 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND 3Y 3A 3B 4Y 4A 4B VCC Enable VCC A1 B1 S0 S1 S2 S3 6 Tabela VI: Tabela-Verdade da Terceira Montagem para Enable = 0 Para Enable = 0 A B A1 B1 S0 S1 S2 S3 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 Tabela VII: Tabela de Verificação da Terceira Montagem para Enable = 1 Para Enable = 1 A B A1 B1 S0 S1 S2 S3 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 Tabela VIII: Tabela de Verificação da Terceira Montagem para Enable = 0 Para Enable = 0 A B A1 B1 S0 S1 S2 S3 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 Quarta Montagem: Multiplexador 8:1 Descrição do funcionamento Esse multiplexador possui 8 entradas e uma saída, e as chaves de seleção A, B e C, dependendo dos valores dessas chaves, uma das oito entradas irá ser a saída, de acordo com a Tabela VII. Esse multiplexador será implementado pelo CI 74151, e seus diagramas lógico e elétrico são dados abaixo. Fig. 4.1: Circuito Lógico da Quarta Montagem VCC C U1 74151N ~W 6 D0 4 D1 3 D2 2 D3 1 D4 15 D5 14 D6 13 D7 12 A 11 C 9 B 10 Y 5 ~G 7 A B D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 S 7 Fig. 4.2: Diagrama Elétrico da Quarta Montagem Tabela IX: Tabela-Verdade da Quarta Montagem C B A S 0 0 0 D0 0 0 1 D1 0 1 0 D2 0 1 1 D3 1 0 0 D4 1 0 1 D5 1 1 0 D6 1 1 1 D7 Tabela X: Tabela de Verificação da Quarta Montagem C B A S 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 IV. QUESTÕES 1. Projetar um MUX 8:1 usando apenas multiplexadores do tipo 4:1. Resposta: Para isso é necessário 3 MUX 4:1, interligados da seguinte forma: Fig. 5.1: Circuito Lógico MUX 8:1 usando MUX 4:1 V. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. TOCCI, R.J.; WIDMER, N. S.; MOSS, G.L. Sistemas Digitais – Principios e Aplicçoes. 11a Ed, São Paulo, Editora Pearson, 2011. VI. DISCUSSÕES E CONCLUSÕES VCC C U1 74151N ~W 6 D0 4 D1 3 D2 2 D3 1 D4 15 D5 14 D6 13 D7 12 A 11 C 9 B 10 Y 5 ~G 7 A B D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 S MUX_4TO1 A B ~G YD0 D1 D2 D3 ~W MUX_4TO1 A B ~G YD0 D1 D2 D3 ~W MUX_4TO1 A B ~G YD0 D1 D2 D3 ~WC VCC A B I2 20Hz I3 30Hz I4 40Hz I1 10Hz I5 50Hz I6 60Hz I7 70Hz I8 80Hz S