Sistemas Digitais - Apostilas - Engenharia Eletrônica_Part1, Notas de estudo de Engenharia Elétrica
Salome_di_Bahia
Salome_di_Bahia10 de junho de 2013

Sistemas Digitais - Apostilas - Engenharia Eletrônica_Part1, Notas de estudo de Engenharia Elétrica

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Apostilas de Engenharia Eletrônica sobre o estudo dos Sistemas Digitais, Exercícios e Fundamentos com Programmable Logic Devices (PLDs) e VHSIC Hardware Description Language (VHDL).
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Manual de Experiências

SISTEMAS DIGITAIS

Exercícios e Fundamentos com Programmable Logic Devices (PLDs) e VHSIC Hardware

Description Language (VHDL)

IVAN JORGE CHUEIRI & AFONSO FERREIRA MIGUEL

Sistemas Digitais

1

Exercícios e Fundamentos com Programmable Logic Devices

(PLDs) e VHSIC (Very-High-Speed Integrated Circuit)Hardware

Description Language (VHDL)

Ivan Jorge Chueiri & Afonso Ferreira Miguel

Sistemas Digitais

2

2007 – 1ª Edição 2008 – 2ª Edição 2009 – 3ª Edição 2010 – 4ª Edição Curitiba, PR

SI ST E M A S DI G I T A I S

3

Í N D I C E

PREFÁCIO .......................................................................................................................................................................................... 5 BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................................................................................. 6 UTILIZANDO O KIT128DC ............................................................................................................................................................. 8 INSTALAÇÃO DAS FERRAMENTAS DE DESENVOLVIMENTO .......................................................................................... 12 A EVOLUÇÃO DOS CIRCUITOS DIGITAIS ............................................................................................................................... 17 A EVOLUÇÃO DA ELETRÔNICA ................................................................................................................................................. 21 CIRCUITOS BÁSICOS DE ELETRÔNICA ................................................................................................................................... 25 IDENTIFICAÇÃO DAS PORTAS LÓGICAS ................................................................................................................................ 29 PORTAS LÓGICAS A PARTIR DAS PORTAS LÓGICAS BÁSICAS ....................................................................................... 52 PORTAS LÓGICAS BÁSICAS A PARTIR DE PORTAS LÓGICAS ......................................................................................... 56 UNIVERSALIDADE DAS PORTAS LÓGICAS ............................................................................................................................ 60 EXPRESSÕES LÓGICAS ................................................................................................................................................................. 64 DECODIFICADOR BCD PARA SETE SEGMENTOS ................................................................................................................. 73 COMPARADOR DE MAGNITUDE DE 4BITS .............................................................................................................................. 77 GERADORES DE BASE DE TEMPO .............................................................................................................................................. 79 MULTIPLEXADORES E DEMULTIPLEXADORES .................................................................................................................... 84 CODIFICADORES E DECODIFICADORES .................................................................................................................................. 86 SOMADOR /SUBTRATOR DE 4bits COM BIT DE CARRY ........................................................................................................ 89 CARACTERÍSTICAS DE PORTAS LÓGICAS .............................................................................................................................. 92 CIRCUITO CONVERSOR DECIMAL PARA BINÁRIO .............................................................................................................. 96 CIRCUITO CONVERSOR BINÁRIO DE QUATRO BITS PARA DECIMAL ........................................................................... 98 CIRCUITO CONVERSOR BINÁRIO PARA OCTAL COM SAÍDA 3-STATE ......................................................................... 100 CIRCUITO CONVERSOR BINÁRIO PARA BCD E HEXA ........................................................................................................ 102 LATCHES SR e SnRn ......................................................................................................................................................................... 104 FLIP-FLOPS Gated SR e Gated D .................................................................................................................................................... 107 FLIP-FLOPS D E JK ……………………………………………………………………………………………………………….. 110 ELIMINADORES DeBOUNCE, MEMÓRIA DE 1bit .................................................................................................................... 114 DIVISORES DE FREQÜÊNCIA ....................................................................................................................................................... 116 CONTADOR ASSÍNCRONO ............................................................................................................................................................. 120 CONTADOR SÍNCRONO .................................................................................................................................................................. 123 CONTADOR BCD PROGRESSIVO /REGRESSIVO ..................................................................................................................... 126 CONTADOR COM MEMÓRIA ....................................................................................................................................................... 128 CONTADOR BCD PROGRAMÁVEL DE 2 DÍGITOS ................................................................................................................. 130 REGISTRADOR PARALELO IN /PARALELO OUT .................................................................................................................. 132 REGISTRADOR PARALELO IN /PARALELO OUT – SÉRIE OUT ......................................................................................... 134 REGISTRADOR SÉRIE IN / SÉRIE OUT ….….............................................………………………………………………….... 136 REGISTRADOR SÉRIE IN / SÉRIE OUT – PARALELO OUT …...............………………………………………………….... 138 REGISTRADOR SÉRIE IN / SÉRIE OUT – LEFT/RIGHT ….…................………………………………………………….... 140 REGISTRADOR UNIVERSAL DE DESLOCAMENTO ............................................................................................................... 142 CONTADOR SEQUENCIAL UP/DOWN DE 4bits ........................................................................................................................ 144 DETETOR DE ZEROS ...................................................................................................................................................................... 146 MÁQUINAS DE ESTADO DE MOORE .......................................................................................................................................... 147 MEMÓRIA ROM ................................................................................................................................................................................ 149 MEMÓRIA RAM ................................................................................................................................................................................ 151 GERADOR DE PARIDADE .............................................................................................................................................................. 153

SI ST E M A S DI G I T A I S

4

CRONOMETRO DIGITAL COM COMPARADOR E ALARME .............................................................................................. 155 RELÓGIO DIGITAL PADRÃO EUROPEU (24h) ......................................................................................................................... 156 RELÓGIO DIGITAL PADRÃO AMERICANO (AM:PM) ............................................................................................................ 157 CIRCUITOS OSCILADORES ASTÁVEL E MONOESTÁVEL ................................................................................................... 158 CIRCUITO SEQÜÊNCIAL DE 16 CANAIS – UP /DOWN ............................................................................................................ 159 CONTADOR SEQÜÊNCIAL DE 10 CANAIS .................................................................................................................................. 160 CIRCUITO SOMADOR / SUBTRATOR .......................................................................................................................................... 161 CIRCUITOS PRÁTICOS PARA IMPLEMENTAÇÃO EM CPLDs ............................................................................................. 162 CRONÔMETRO DIGITAL DUPLO ................................................................................................................................................. 164 FOTOCÉLULA INTELIGENTE ....................................................................................................................................................... 165 MUX/DEMUX UTILIZANDO FO ..................................................................................................................................................... 166 MUX/DEMUX UTILIZANDO RF ..................................................................................................................................................... 167 CONTAGIROS AUTOMOTIVO DIGITAL .................................................................................................................................... 168 FREQUÊNCIMETRO DE 7 DÍGITOS ............................................................................................................................................ 169 CONTADOR CICLÍCO PROGRAMÁVEL - 5min a 90min ......................................................................................................... 170 GERADOR DE FUNÇÃO SENOIDAL ............................................................................................................................................ 171 RELÓGIO – CRONÔMETRO .......................................................................................................................................................... 172 RELÓGIO COM MOSTRADOR DE SEGUNDOS TRIPLO ....................................................................................................... 173 DESCRIÇÃO EM VHDL .................................................................................................................................................................. 174VHDL NA FERRAMENTA QUARTUS II ..................................................................................................................................... 177PORTA LÓGICA EM VHDL ........................................................................................................................................................... 191 EXPRESSÕES LÓGICAS EM VHDL ............................................................................................................................................. 192 LATCH D ............................................................................................................................................................................................ 193 TPULSE EM VHDL .......................................................................................................................................................................... 194 MUX SERIAL – 2 to 1 ....................................................................................................................................................................... 195 MUX SERIAL – 4 to 1 ....................................................................................................................................................................... 196 DECODIFICADOR BCD PARA SETE SEGMENTOS ................................................................................................................ 197 DECODIFICADOR 2 to 4 ................................................................................................................................................................. 199 DECODIFICADOR 3 to 8 ................................................................................................................................................................. 200 CONTADOR BCD CRESCENTE SÍNCRONO ............................................................................................................................ 201 CONTADOR DE 3bits ……………………………………………………………………………….………………..………….... 202 MUX PARALELO 4bits – 2 to 1 …................…………………………………………………………………………..………… 203 ULA 4bits ........................................................................................................................................................................................... 204 DRIVER 8bits .................................................................................................................................................................................... 205 FULL ADDER – Somador Completo .............................................................................................................................................. 206

Sistemas Digitais

5

PREFÁCIO:

Este manual foi elaborado para desenvolvimentos de circuitos digitais com auxílio de circuitos lógicos

programáveis (PLDs) e linguagem de programação VHDL (Very Hardware Description Language), muito

utilizados nos tempos atuais, aonde o “protoboard” vem deixando de ser a principal ferramenta de

desenvolvimento juntamente com circuitos integrados discretos. A evolução da microeletrônica vem

possibilitando o aparecimento de componentes para desenvolvimentos com maiores recursos e tamanhos. As

CPLDs (Complex Programmable Logic Devices) e as FPGA’s (Field Programmable Gate Arrays), substitutas

das PLA’s (Programmable Logic Array) e PAL’s (Programmable Array Logic) além de tornar as tarefas com

circuitos digitais mais agradáveis, diminuíram também o tempo nos desenvolvimentos, assim como as correções

no pós-projeto sem comprometer o desenvolvimento no seu todo.

Além deste manual, acompanha o KIT128DC e as ferramentas MAX+plus II e QUARTUS, ambas da

ALTERA*. As ferramentas ALTERA são de distribuição gratuita e de fácil instalação. Suas bibliotecas

permitem o desenvolvimento de simples circuitos combinacionais, passando por circuitos seqüências até

máquinas de estados ou processadores.

A utilização deste manual em cursos técnicos ou universitários ou aplicações comerciais permite ao leitor

compreender o funcionamento de circuitos digitais tanto na forma convencional; utilizando portas lógicas e

bibliotecas; assim como utilizar a linguagem VHDL nos desenvolvimentos. A sigla VHDL significa: Very High

Speed Integrated Circuit (VHSIC) Hardware Description Language (VHDL).

VHDL é uma norma industrial de linguagem de descrição hardware. Descreve entradas e saídas,

comportamento e função ou funcionamento dos circuitos digitais. Esta linguagem foi definida por duas normas.

A primeira IEEE Std 1076-1987, chamada VHDL 1987 e IEEE Std 1076 -1993, chamada VHDL 1993.

Seu conteúdo inicia-se com fundamentos básicos de circuitos digitais e mais adiante propõem circuitos mais

complexos. Para utilização acadêmica funciona de forma a fazer com que o aluno prepare-se previamente com a

resolução dos pré-relatórios. Para isto uma série de livros é sugerida como bibliografia auxiliar que podem ser

utilizados para pesquisas prévias e principalmente para a confecção dos pré-relatórios.

* Altera Corporation (NASDAQ: ALTR) is the pioneer of programmable logic solutions, enabling system and semiconductor companies too rapidly and cost effectively innovate, differentiate, and win in their markets. After inventing the technology in 1983, Altera continues to be at the forefront of programmable logic innovation. Today, Altera offers FPGAs, CPLDs, and structured ASICs in combination with software tools, intellectual property, and customer support to provide high-value programmable solutions to approximately 14,000 customers worldwide. With annual revenues in 2006 of US$1.29 billion, Al tera is headquartered in San Jose, California, and employs approximately 2,600 people in 19 countries

Sistemas Digitais

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BIBLIOGRAFIA

AN INVESTIGATION OF THE LAWS THOUGHT, George Boole; ISBN 0486600289, Dover Publications; New Ed edition, June 1, 1958, 424pp; THE ART OF ELECTRONICS, Horovitz and Hill, ISBN 0521370957, Cambridge University Press, 1125pp; BASIC ELECTRONICS, Bernard Grob, ISBN 0-07-024923-7 - Fourth Edition, McGraw-Hill KOGAKUSHA, LTD; CARACTERIZAÇÃO ELÉTRICA DE TECNOLOGIA E DISPOSITIVOS MOS, João Antonio Martino et. All, ISBN 85-221-0347-X; THONSOM; 1st edition (2004), 193pp; CIRCUIT DESIGN WITH VHDL, Volnei A. Pedroni, ISBN 0-262-16224-5; MIT; 1st edition (2004), 376pp; CMOS COOKBOOK, Don Lancaster, ISBN 0750699434, Howard W. Sans and Company, and 512pp; CONTEMPORARY LOGIC DESIGN, Randy H. Katz, ISBN 0805327037, Addison-Wesley Pub Co, 699pp; DESIGNING WITH FPGAS & CPLS, Bob Zeidman, ISBN 1-57820-112-8, CMPBooks; 1st edition (2002), 220pp;

DIGITAL DESIGN WITH CPLD APPLICATIONS AND VHDL, Robert K. Dueck, ISBN 0-7668-1160-3, Delmar – Thomson Learning, 2nd ed., 846pp; DIGITAL DESIGN WITH VERILOG HDL, Eliezer Sternheim et all, ISBN 0-9627488-0-3, Automata Publishing Company, Cupertino, CA (1990), 215pp; DIGITAL LOGIC SIMULATION AND CPLD PROGRAMMING, Steve Waterman, ISBN 0-13-084256-7, Prentice Hall, USA, 2000, 314pp; DIGITAL ELECTRONICS WITH VHDL, William Kleitz, ISBN 0-13-171490-2, PEARSON, Prentice Hall, USA, 2006, 937pp; DIGITAL SYSTEMS: HARDWARE ORGANIZATION AND DESIGN,

Frederick J. Hill & Gerald Peterson, ISBN 0471808067, 3rd edition, John Wiley & Sons, 601pp; ELECTRONICS - CIRCUITS, AMPLIFIERS AND GATES, D. V. Bugg, ISBN 075030109 0, Edit. IOP Publishing Ltd., 377pp; ELEMENTOS DE ELETRÔNICA DIGITAL, Ivan V. Idoeta & Francisco G. Capuano, Editora Érica; THE 555 TIMER APPLICATION SOURCEBOOK, WITH EXPERIENCES, Howard M. Berlin, ISBN 0-672-21538-1, Ed. Howard W. Sams & Co., Inc.; 158pp; FUNDAMENTALS OF DIGITAL LOGIC WITH VHDL DESIGN WITH CD ROM, Stephen Brown, ISBN 0072355964, Book & CD Rom edition, McGraw-Hill Higher Education, 840 pp; IC TIMER COOKBOOK, Walter G. Jung, ISBN 0672214164, Ed. Howard. W. Sams; 1st edition (1977), 287pp; INTEGRATED CONVERTERS, Paul Jespers, ISBN 0-19-856446-5, Oxford University Press; INTRODUCTION TO SWITCHING THEORY & LOGICAL DESIGN, Frederick J. Hill & Gerald Peterson, Wiley International Edition, 596pp;

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LOGIC AND COMPUTER FUNDAMENTALS, M. Morris Mano and Charles R. Kime, ISBN 0-13-012468-0, Prentice Hall, 2nd edition (2000), 652pp; LOGIC CIRCUIT DESIGN,

Alan W. Shaw, ISBN 0030507936, Oxford University Press, 702pp;

LOGICWORKS 4.0, Book & CD ROM Edition, ISBN 0201326825, Addison-Wesley Pub Co., 202pp;

MICROELETRÔNICA, A. S. Sedra e K. C. Smith, ISBN 85.346.1044-4, MAKRON Books do Brasil Ed. Ltda., 1270pp;

PROJETO E PROTOTIPAÇÃO DE SISTEMAS DIGITAIS, Luigi Carro, ISBN 85-7025-589-6, Ed. Universidade – UFRGS, (2001), 171pp;

REAL WORLD FPGA DESIGN WITH VERILOG, Ken Koffman, ISBN 0-13-099851-6, Prentice Hall; 1st edition (2000), 291pp; SISTEMAS DIGITAIS – PRINCÍPIOS E APLICAÇÕES, Tocci & Widmer, ISBN 852161179-X, LTC Editora, 9ª edição, 755pp; TTL COOKBOOK, Don Lancaster, ISBN 0672210355, Howard W. Sans and Company, and 335pp; VeriBest FPGA Synthesis, VHDL Reference Manual, VERIBEST INCORPORATED, VB 98.0 Reprint – DLA029300, 224pp;

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UTILIZANDO O KIT 7128DC – MANUAL DE OPERAÇÃO

O kit 7128DC é uma ferramenta para desenvolvimento de circuitos digitais, utilizando-se CPLD’s (Complex Programmable Logic Device) das famílias ALTERA 7128 e ATMEL ATF15XX. Pode ser programado através das ferramentas MAX+plus II (.pof), Quartus (.pof) ou ATMEL ISP (.jed) DESCRIÇÃO GERAL Neste kit (figura 1), estão disponíveis todos os recursos necessários para a programação das FPGA’s acima listadas.

Figura 1 – vista geral do kit e seus acessórios

Os diagramas de blocos abaixo descrevem as partes funcionais do kit, para experiências que necessitam somente saídas através de LED’s e displays, não necessitam de fios para conexões. Caso seja necessária a utilização de componentes ou ligações externas, basta trocar a régua com seis displays, para quatro displays (opcional), disponibilizando 14 vias de entradas ou saídas. O kit está dividindo em oito blocos, que são: 1 – Entrada de alimentação; 2 – Gerador de clock - fixo e variável; 3 – Byte Blaster MV; 4 – Conjunto de push-button; 5 – Conjunto de chaves H-H; 6 – Conjunto de “straps”; 7 – Conjunto de LED’s; 8 – Régua para display ou cabos; 9 – Soquete para CPLD.

SI ST E M A S DI G I T A I S

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DESCRIÇÃO DOS BLOCOS E SUAS APLICAÇÕES 1 – Entrada de alimentação

A entrada de alimentação possui regulador de tensão para 5Volts, podendo utilizar um eliminador de baterias ou mesmo uma fonte de alimentação como mostra a figura 2.

O eliminador de baterias pode ser qualquer

modelo que possua saída de 12VCC (corrente contínua).

Caso seja utilizada uma fonte de

alimentação, ajustá-la para o máximo de 12VCC, e usando garras jacaré conectar o positivo no conector poste e o negativo no dissipador.

Figura 2 – alimentação do kit ATENÇÃO: Verificar a polaridade do conector. O pólo (+) deverá estar no centro e o pólo (-) na parte

externa do conector. A utilização de modo invertido poderá danificar o KIT. 2 – Geradores de clock fixo e variável

O clock fixo é gerado por um cristal que fornece as freqüências de 60Hz e 3,579545MHz. O clock variável é fornecido por um circuito astável variável, de 1Hz a 100Hz.

Caso seja necessária outra freqüência pode-se usar a entrada “ext clk”.

O strap (figura 3) permite configurar as diversas freqüências, o “trimpot” permita ajustar a freqüência variável.

Figura 3 – “straps” para configuração de “clock”

ATENÇÃO: A seleção dos tipos de clock a ser utilizado é feita pelo “strap” J1 3 – Byte Blaster MV

Byte Blaster é o circuito de gravação das CPLD’s. No KIT128 este gravador vem incorporado ao mesmo.

A gravação é feita através da porta paralela do computador e deve ser configurada no software MAX+plus II ou QUARTUS.

O cabo é do tipo paralelo DB25 macho (figura 4) de um lado, e DB25 fêmea na outra ponta.

Figura 4 – conector para byte blaster ATENÇÃO: Nunca conecte o cabo paralelo com o KIT128 desalimentado (porta em tri-state).

conector poste

strap

SI ST E M A S DI G I T A I S

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4 – Conjunto de push-button NA

Os “push-buttons” NA (normalmente aberto),

estão ligados diretamente a CPLD, conforme números dos pinos indicados abaixo.

Push-buttons CH1 a CH5 (figura 5A) possuem resistor de “pull-up”, dessa maneira as entradas da CPLD sempre estarão em nível lógico 1 (verdadeiro).

Da mesma maneira a entrada “clr” (figura 5B) está em nível lógico 1.

Ao pressionar qualquer um dos “push- buttons”, estes colocarão as entradas da CPLD em zero.

Figura 5A - push buttons

Figura 5B – global clear

ATENÇÃO: Push-button NA com resistor de pull-up na entrada da CPLD

5 – Conjunto de chaves H-H

As chaves H-H, são utilizadas para

inserir estados 1 ou 0 (verdadeiro ou falso).

Suas saídas estão numeradas e vão diretamente para o soquete da CPLD.

Cada conjunto possui quatro chaves H-H (A0-37, A1-40, A2-39, A4-41, B0- 44, B1-45, B2-46, B4-48).

Figura 6 – chaves H-H

ATENÇÃO: NUNCA coloque as chaves H-H em 1 (verdadeiro) sem antes gravar a CPLD, pois os pinos não estarão definidos.

6 – Conjunto de straps

O conjunto de “straps” possui duas finalidades:

A primeira é permitir a utilização das entradas da CPLD para outra aplicação que não as chaves H-H.

A segunda é desligar as entradas da CPLD quando estas não estiverem sendo utilizadas.

Figura 7 – straps das chaves H-H

ATENÇÃO: NUNCA coloque as chaves H-H em 1 (verdadeiro) sem antes gravar a CPLD, pois as portas de I/O (entrada/saída) não estarão definidas.

SI ST E M A S DI G I T A I S

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7 – Conjunto de LED’s

O conjunto de LED’s indicadores (figura 8) está ligado diretamente ao soquete da CPLD.

Cada LED possui sua identificação para ser utilizada durante a configuração do “floorplan”.

L1-49, L2-50, L3-51, L4-52 e L5-54. Figura 8 – conjunto de LED’s indicadores

8 – Régua para display ou cabos

A régua para displays permite a inserção de réguas de displays, ou cabos, quando houver ligação externa.

Além da régua que acompanha o KIT128, existem outras opções mostradas na figura 1.

Figura 9 – régua para displays

ATENÇÃO: NUNCA remova a régua de displays com o KIT alimentado. 9 – Soquete para CPLD

O KIT possui soquete para alojar a CPLD, dessa forma além de ser utilizada para o desenvolvimento de projetos ou execução de experiências, pode ser utilizado para a gravação de outras CPLDs da mesma família (figura 10).

A família aqui utilizada é a EPM7128SLC84-XX, onde XX deter- mina a velocidade da CPLD.

A família ATMEL também pode ser utilizada, pois são compatíveis pino a pino.

Figura 10 – CPLD MAX da ALTERA

ATENÇÃO: NUNCA tente remover a CPLD sem a ferramenta adequada.

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INSTALAÇÃO DAS FERRAMENTAS DE DESENVOLVIMENTO

Como foi mostrado no capítulo anterior, o KIT128DC, permite a utilização de componentes ALTERA e ATMEL. O desenvolvimento pode ser feito utilizando-se a ferramenta MAX+plus II, e posteriormente gravar em ambos os dispositivos. A ferramenta ALTERA gera um arquivo com extensão “.pof”, e a partir dela pode-se gravar o componente ALTERA do KIT128DC. Caso tenhamos um componente ATMEL equivalente, teremos que converter o arquivo “.pof” em arquivo “.jed”. Assim, o CD que acompanha o livro, contém as ferramentas de desenvolvimento ALTERA e ATMEL.

INSTALANDO AS FERRAMENTAS: O CD contém as ferramentas MAX+plus II, QUARTUS, Atmel ISP e pof2jed. O primeiro passo é instalar cada uma destas ferramentas. O segundo passo é obter as licenças de funcionamento. Vale lembrar que as licenças são necessárias para as ferramentas ALTERA, e que estas são gratuitas.

INSTALAÇÃO DO MAX+plus II: Execute o arquivo baseline10_2.exe. Finalizada a instalação, vá ao ícone MAX+plus II e ative a ferramenta. Por ser a primeira vez é necessária a solicitação da licença. Selecione “Options”, “License setup”“System Info”, como mostra a figura 11. Anote o número do Winchester (C:driver serial number: xxxxxxx), do computador.

Figura 11 – tela da ferramenta MAX+plus II

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Acesse a página www.altera.com como mostra a figura 12.

Figura 12 – página ALTERA

Selecione “licensing”, Get licenses for Altera® software, IP, and development kits em seguida MAX+plus II Software for Students and Universities (Applies to MAX+plus II Student Edition software or MAX+plus II software for University Program members), ou MAX+plus II BASELINE Software (Not recommended for new designs; Quartus II Web Edition software is now recommended for all new CPLD and FPGA designs), preencha os campos com os dados solicitados e aguarde a resposta por e-mail.

Em caso de estar familiarizado com a ferramenta o usuário pode optar pela instalação do QUARTUS II WEB Edition, que pode funcionar em ambiente LINUX ou Windows.

Ao receber o arquivo “licensing.dat”, instale-o dentro da ferramenta ALTERA em um diretório que você criará, com o nome “licenças” ou “licenses”.

Abra novamente a ferramenta MAX+plus II, vá “Options”, “License setup”,e no campo “License File or Sever Name”, indique o caminho onde está o arquivo “licensing.dat”, que provavelmente estará em “c:\maxplus2\license\license.dat”.

Em seguida execute os mesmos passos para receber a licença do Quartus II. Uma vez isto feito, as ferramentas estarão prontas para serem utilizadas nos seus desenvolvimentos.

INSTALAÇÃO DA FERRAMENTA DE CONVERSÃO E GRAVAÇÃO ATMEL: Para utilizar componentes ATMEL, podemos executar todo o desenvolvimento com a ferramenta MAX+plus II e em seguida converter o arquivo “.pof” em “.jed”, para depois gravar o programa, utilizando a ferramenta ISP. Para isto devemos primeiramente instalar as seguintes ferramentas: Pof2Jed.exe e AtmelISP.exe Uma vez instaladas estas ferramentas, poderemos utilizar as CPLDs ATMEL que sejam equivalentes a EPM7128SLC84-xx. Uma delas é a ATF1508ASL20JC84. Para maiores detalhes consultar a página www.atmel.com . O primeiro passo é a conversão “.pof” em “.jed”, utilizando “Pof2Jed”, como mostra a figura 13. Carregue o arquivo (Input file), selecione o dispositivo (Device), e em seguida execute a conversão (Run). Uma vez convertido o arquivo, conecte o KIT7128DC no computador e execute a ferramenta ISP (figura 14), e siga os passos de configuração para a gravação do dispositivo.

licença

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Figura 13 – conversão pof para jed

Figura 14 – ferramenta de gravação de dispositivos ATMEL

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O primeiro passo é criar um novo arquivo. Para isto selecione “File”, “New”, e teremos a nova janela “Create New Chain File” (figura 15). Selecione a softkey “OK”.

figura 15 – criando arquivo

Em seguida teremos a janela “Device Properties”, (figura16) onde selecionaremos o modo “Program/Verify/Secure” em JTAG instruction. Selecionamos o dispositivo em “Device type”, e depois o arquivo com extensão “jed”. Por fim selecionamos a softkey “OK”.

Figura 16 – definição do componente (device)

A configuração da gravação aparecerá na tela “Chain file hierarchy” com todos os dados para a gravação (figura 17).

Figura 17 – dados para gravação

O segundo passo é selecionar o dispositivo de gravação e a porta (figura 18). Selecione “ByteBlaster MV” e LPT1 (porta paralela)

Figura 18 – seleção do dispositivo e porta

Feito todos os passos, selecione a softkey RUN. Será perguntado se o usuário quer salvar o arquivo. Selecione “YES”, indique o diretório e de o nome ao arquivo. Em geral deve-se usar o diretório corrente, ou seja, aquele que desenvolvemos todo o projeto.

Uma vez salvo o arquivo com a extensão “.chn”, a ferramenta executará a gravação. Seu circuito estará apto a funcionar.

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UTILIZAÇÃO DO KIT:

A utilização do KIT (figura 19) é a última parte do desenvolvimento de um projeto utilizando CPLDs ou FPGAs, portanto, escolha a ferramenta de desenvolvimento que você irá utilizar para executar sua tarefa.

Existem duas opções que são a ferramenta MAX+plus II ou QUARTUS II. A primeira é uma ferramenta mais simples, porém, tão poderosa quanto à ferramenta QUARTUS II. Ambas estão disponíveis gratuitamente, devendo o usuário solicitar a licença de uso quando da instalação.

Anexo a este manual segue as cópias livres das ferramentas MAX+plus II ou QUARTUS para instalação, ou podem ser obtidas via site da ALTERA (www.altera.com). Para configurar as entradas e saídas do KIT128DC, basta selecionar através da figura 19 ou então pelo próprio kit, os pontos de entradas e saídas.

Desenvolva o seu circuito. Alimente o KIT128DC, coloque o cabo paralelo, grave o seu circuito e verifique o funcionamento.

Figura 19 – kit de desenvolvimento

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A EVOLUÇÃO DOS CIRCUITOS DIGITAIS

Desde a primeira máquina de calcular, passando pela álgebra booleana de George Boole e o teorema de DeMorgan de Augustus DeMorgan até o computador contemporâneo apresentado por Von Newmann, são quase 400 anos de pesquisas e desenvolvimentos que nos permitem hoje utilizar circuitos digitais como uma ferramenta de estudos e aplicações.

Wilhelm Schickard (1592-1635)

Blaise Pascal (1623-1662)

Gottfried von Leibiniz(1646-1716)

Wilhelm Schickard, educador da Universidade de Tübinghen, Alemanha, em seus

estudos, desenvolveu em 1623 sua máquina de calcular. Esta máquina é considerada a precursora dos computadores. Foi utilizada por Johannes Kepler nos seus trabalhos de astronomia.

Kepler foi o primeiro astrônomo a afirmar que os planetas viajavam em torno ao sol e descreviam órbitas elípticas.

O funcionamento da máquina era baseado em rodas dentadas e ela era capaz de efetuar adições e subtrações. A invenção de Schickard, no entanto, não foi muito difundida e caiu rapidamente no esquecimento.

Alguns anos mais tarde, Blaise Pascal inventa a pascalina, uma máquina de calcular mecânica, também baseada em rodas dentadas, com o objetivo de livrar seu pai, coletor de impostos de Rouen (França), dos fastidiosos cálculos que sua profissão lhe impunha.

Contudo a máquina de calcular desenvolvida por Pascal e apresentada em 1642 executava somente operações de soma e subtração.

Em 1670 o alemão Barão Gottfried Von Leibiniz, utilizando as idéias de Pascal, desenvolveu sua calculadora de passos (step reckoner), que além de somar e subtrair, também multiplicava, dividia e extraia raízes através de séries.

A calculadora apresentada por Von Leibiniz em 1671, é considerada juntamente com a calculadora de Pascal as precursoras dos atuais “desk-tops”.

Leibiniz foi um grande defensor da utilização de códigos binários para cálculos, atualmente utilizado por todos os computadores.

Finalmente em 1822, Charles Babbage propõe a construção da primeira máquina de calcular diferencial. Esta máquina permitia cálculos automáticos de tabelas.

Mesmo antes de finalizar seu projeto da máquina diferencial, Babbage apresenta uma nova máquina mais sofisticada, denominada “máquina analítica”.

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Charles Babbage (1791-1871)

Augusta Ada Lovelace (1815-1852)

George Boole (1815-1864)

Trabalhando com Charles Babbage estava a Condessa de Lovelace, Augusta Ada King, filha do poeta inglês Lorde Byron. Lady Lovelace era uma excelente matemática e foi uma das poucas pessoas a entenderem as idéias de Babbage.

Augusta Ada fez o primeiro programa para a máquina analítica de Babbage. Em 1979, em consideração à primeira programadora de computadores, um moderno programa de computadores passou-se a chamar ADA, em sua homenagem.

Em 1854, o inglês George Boole, através de sua obra intitulada An Investigation of the Laws Thought” (Uma investigação as leis do pensamento), apresentou um sistema matemático de análise lógica conhecida como “álgebra de Boole” ou álgebra booleana.

Na álgebra booleana, todas as variáveis e relações são representadas por dois valores. Foi desenvolvida para tratar com preposições lógicas conhecidas como “verdadeiro” ou “falso”. Denotados por 1 e 0, onde 1 representa o verdadeiro e 0, o falso. Assim se x é uma variável booleana, temos: x = 1, quer dizer que x é verdadeiro x = 0, quer dizer que x é falso

George Boole nasceu no distrito industrial de Lincoln, Inglaterra em 2 de Novembro de 1815, filho de um sapateiro pobre. A sua formação base na escola primária da National Society foi muito rudimentar.

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DeMorgan (1806-1871)

Turing (1912 - 1954)

von Neumann (1903-1957)

Em 1840 publicou o seu primeiro trabalho original intitulado "Researches on the

Theory of Analytical Transformations" no Cambridge Mathematical Journal e em 1844 foi condecorado com a medalha de ouro da Royal Society pelo seu trabalho sobre cálculo de operadores. Este trabalho foi fundamental para a construção e programação dos computadores eletrônicos iniciada cerca de 100 anos mais tarde.

Na Álgebra de Boole existem apenas três operadores AND, OR, NOT. Estas três funções são as únicas operações necessárias para efetuar comparações ou as quatro operações aritméticas base.

Augustus DeMorgan, nascido na Índia, vem para a Inglaterra em 1823 aos 16 anos para estudar em Cambridge. Forma-se em matemática, porém, recusa-se a ser titular na University College.

Sua contribuição efetiva com o Teorema de DeMorgan, permitiu o avanço da lógica matemática contemporânea.

Alan Mathison Turing nasceu em 23 de junho de 1912 em Londres, filho de um oficial britânico, Julius Mathison e Ethel Sara Turing. Seu interesse pela ciência começou cedo, logo que aprendeu a ler e escrever distraia-se fatorando números de hinos religiosos e desenhando bicicletas anfíbias. A maior parte do seu trabalho foi desenvolvida no serviço de espionagem, durante a II Grande Guerra, levando-o somente por volta de 1975 a ser reconhecido como um dos grandes pioneiros no campo da computação. Em 1928, Alan começou a estudar a Teoria da Relatividade.

Depois de concluir o mestrado em King's College (1935) e receber o Smith's prize em 1936 com um trabalho sobre a Teoria das Probabilidades, Turing se enveredou pela área da computação. Sua preocupação era saber o que efetivamente a computação poderia fazer. As respostas vieram sob a forma teórica, de uma máquina conhecida como Turing Universal Machine, que possibilitava calcular qualquer número e função, de acordo com instruções apropriadas.

Durante a guerra, Turing foi enviado aos EUA a fim de estabelecer códigos seguros para comunicações transatlânticas entre os aliados. Supõe-se que foi em Princeton, NJ, que conheceu Von Neumann e daí ter participado no projeto do ENIAC na universidade da Pensilvânia. O Teste de Turing

O teste consistia em submeter um operador, fechado em uma sala, a descobrir se quem respondia suas perguntas, introduzidas através do teclado, era outro homem ou uma máquina. Sua intenção era de descobrir se era possível atribuir à máquina a noção de inteligência.

Matemático naturalizado americano; John von Neumann; desenvolveu o ramo da matemática conhecido como teoria dos jogos. Nasceu em Budapeste (Janos von Neumann), estudou em Zurique e nas Universidades de Berlim e Budapeste. Viajou para os EUA em 1930 para freqüentar a Universidade de Princeton. Após 1933, associou-se ao "Institute for Advanced Study" também em Princeton. Naturalizou-se cidadão americano em 1937, e durante a II Guerra Mundial foi consultor no projeto da bomba atômica "Los Alamos".

Transformou-se um dos seis professores de matemática (J. W. Alexander, A. Einstein, M. Morse, O Veblen, J. von Neumann e H. Weyl) em 1933 no instituto que fora fundado para estudos avançados em Princeton. Posição que manteve para o restante de sua vida.

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máquina de Mealy

máquina de Moore

Em 1945, von Neumann apresenta a arquitetura que é utilizada até os dias de hoje nos computadores:

1 – Binária, 2 – Armazena programas,

3 – Seqüencial.

O nome máquina de Mealy tem origem no nome de G. H. Mealy, pioneiro das máquinas de estado, que escreveu “A Method for Synthesizing Sequential Circuits”, Bell System Tech. J. vol. 34, pp. 1045–1079, September 1955.

Em Ciência da Computação, uma máquina de Mealy é uma máquina de estado finito que produz um resultado (saída de dados) baseando-se no estado em que se encontra e na entrada de dados. Isto significa que o diagrama de estados irá incluir tanto o sinal de entrada como o de saída para cada vértice de transição. Em contraste, a saída de uma máquina de Moore depende apenas do estado atual da máquina, sendo que as transições não possuem qualquer sinal em anexo. Mesmo assim, por cada máquina de Mealy existe uma máquina de Moore equivalente cujos estados consistem na união dos estados da máquina de Mealy e o produto cartesiano dos estados da máquina de Mealy com o alfabeto de entrada de sinais.

As máquinas de Mealy oferecem um modelo matemático rudimentar para definir máquinas de cifras. Considerando como alfabeto de entrada e de saída o alfabeto latino, por exemplo, então a máquina de Mealy pode ser desenhada de forma a que dada uma série de letras (uma seqüência de entrada de dados), ela pode processá-la numa série cifrada (uma seqüência de saída de dados).

A vantagem do modelo de Moore é a simplificação do comportamento. O exemplo na figura ao lado mostra uma Máquina de Estados Finito de Moore para uma porta de elevador. A máquina de estados reconhece dois comandos: "comando_abrir" e "comando_fechar" que disparam à alteração de estado. A ação de entrada (E:) no estado "Abrindo" liga o motor que abre a porta, a ação de entrada no estado "Fechando" liga o motor na outra direção, fechando a porta. Os estados "Aberto" e "Fechado" não desempenham nenhuma ação. Eles sinalizam para o mundo externo a situação: "porta está aberta" ou "porta está fechada".

Em 1938 Claude Elwood Shannon utilizando as teorias da álgebra de Boole para solucionar problemas de circuitos de telefonia com relés, publicou um trabalho denominado Symbolic Analysis of Relay and Switching, introduzindo na área tecnológica a eletrônica digital, como temos hoje.

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A EVOLUÇÃO DA ELETRÔNICA

Hans Christian Oersted (1777-1851)

Georg Simon Ohm (1789-1854)

James Clerk Maxwell (1831-1879)

Em um ensaio publicado em 1813, Hans Christian Oerstedpreviu que deveria

existir uma ligação entre a eletricidade e o magnetismo. Em 1819, durante uma aula de Eletricidade, aproximou uma bússola de um fio percorrido por corrente. Com surpresa, observou que a agulha se movia, até se posicionar num plano perpendicular ao fio. Quando a corrente era invertida, a agulha girava 180º, continuando a se manter nesse plano. Esta foi à primeira demonstração de que havia uma relação entre eletricidade e magnetismo.

Esse efeito, que foi chamado efeito de Oersted, que pode ser verificado com uma pilha comum de 3volts, um pedaço de cobre e uma bússola de bolso. Faça o fio passar sobre o vidro da bússola. Ligue uma ponta do fio a um dos pólos da pilha e a outra ao pólo oposto. Assim que fizer a segunda ligação, a agulha da bússola mudará de direção: deixará de apontar para o Norte para se colocar perpendicular ao fio de cobre. Oersted publicou suas observações sobre o fenômeno em 1820. No mesmo ano, apresentou-as em Paris, causando grande interesse entre os pesquisadores.

Sua descoberta acidental ocorrida no meio de uma aula pode hoje ser vista como a iniciadora de um novo ramo de estudos: o eletromagnetismo. LEI DE OHM

Entre 1825 e 1827, Georg Simon Ohm desenvolveu a primeira teoria matemática da condução elétrica nos circuitos, baseando-se no estudo da condução do calor de Fourier e fabricando os fios metálicos de diferentes comprimentos e diâmetros usados nos seus estudos da condução elétrica. Este seu trabalho não recebeu o merecido reconhecimento na sua época, tendo a famosa Lei de Ohm permanecido desconhecida até 1841 quando recebeu a medalha Copley da Royal Society de Londres. O seu nome foi dado à unidade de resistência elétrica no Sistema Internacional (SI) de unidades por decisão do Congresso Mundial Elétrico reunido, em Chicago, em 1893.

Resistência elétrica é a capacidade de um corpo qualquer se opor à passagem de corrente elétrica pelo mesmo, quando existe uma diferença de potencial aplicada. Seu cálculo é dado pela Lei de Ohm e, segundo o Sistema Internacional de Unidades (SI), é medida em ohms. O RESISTOR

Resistência elétrica de um elemento passivo de circuito que é percorrido por uma corrente invariável de 1 Ampère, quando uma tensão elétrica constante de 1 Volt é aplicada aos seus terminais.

Em 1864 James Clerk Maxwell com 33 anos, havia predito matematicamente a existência de ondas eletromagnéticas.

Equações de Maxwell

A teoria do eletromagnetismo foi sua obra-prima. Maxwell conseguiu pensar e

descrever matematicamente os fenômenos elétricos e magnéticos com um só grupo de equações, as chamadas equações de Maxwell, que exprimem, em suas relações, a unidade dos fenômenos elétricos e magnéticos. Lançavam-se as bases de toda a teoria do eletromagnetismo, e as equações de Maxwell ainda hoje auxiliam, em sua forma original, tanto o projetista de antenas como o estudioso da teoria da relatividade.

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Heinrch Rudolf Hertz (1857-1894)

Guglielmo Marconi (1874-1937)

Thomas Alva Edison (1847-1931)

Servem também para calcular o movimento de um elétron dentro de uma máquina aceleradora ou para entender o movimento de uma protuberância na atmosfera solar. Além disso, prepararam o caminho para a invenção do rádio.

As transmissões sem fio começaram a ser vislumbradas com os estudos de Heinrich Rudolf Hertz, físico alemão que no ano de 1887 fez a primeira demonstração do processo de propagação de ondas eletromagnéticas através do espaço.

Em 1880, ano de sua diplomação, Hertz tornou-se assistente de von Helmholtz e, durante os três anos que passou no instituto berlinense, ocupou-se com pesquisas experimentais sobre a elasticidade dos gases e sobre as descargas elétricas através destes. Em 1883, obteve a docência na Universidade de Kiel, onde começou a estudar a eletrodinâmica de Maxwell. Este havia previsto teoricamente a existência das ondas eletromagnéticas, mas o fato ainda não havia sido comprovado experimentalmente.

Guglielmo Marconi nasceu na cidade de Bolonha a 25 de abril de 1874. Filho de Giuseppi Marconi, um negociante casado com Ana Jameson, mãe de Guglielmo, que descendia de uma famosa família de destiladores de Dublin. Desde a mais tenra idade Guglielmo Marconi sempre foi um sonhador. Tinha uma paixão pela eletricidade e passava horas a brincar com baterias e fios.

Em 1894 com 20 anos, Guglielmo teve conhecimento das descobertas de Hertz no domínio da eletricidade. Hertz era um físico brilhante que provara a existência das ondas eletromagnéticas, usando um equipamento rudimentar, fizera passar energia elétrica entre dois pontos sem utilizar fios. Marconi pensou em controlar as ondas Hertzianas para fins de comunicação. Bastaria juntar um manipulador telegráfico ao transmissor e emitir as ondas em código Morse para enviar mensagens invisíveis através do ar. Com dificuldades de concentração na escola, tornou-se um jovem obcecado em inventar a telegrafia sem fios (TSF). De um dos lados de uma colina conseguiu que um sinal morse fosse recebido do outro lado, a uma distância de dois quilômetros e meio.

Seu maior feito foi à invenção do rádio. Aos 35 anos em 1909, Marconi recebe o prêmio Nobel de Física, pelos seus inventos e suas contribuições.

Thomas Alva Edison nasceu no dia 11 de fevereiro de 1847 em Milan, Ohio. Em 1855, o reverendo Engle era o professor da única sala de aula da cidadezinha, e queixava-se de Thomas, que se recusava a fazer as lições. "O garoto é confuso da cabeça, não consegue aprender", dizia. Três meses depois, Thomas Alva Edison deixou a classe e nunca mais voltaria a freqüentar uma escola.

Edison registrou seu primeiro invento - uma máquina de votar; pela qual ninguém se interessou; quando tinha 21 anos. Dois anos mais tarde, inventou um indicador automático de cotações da bolsa de valores. Vendeu-o por 40 mil dólares e tomou a decisão de trabalhar em um laboratório próprio, num subúrbio de Nova York.

Em 1876, já famoso, a grandeza de seus recursos e a amplitude de suas atividades motivaram a construção de um verdadeiro centro de pesquisas em Menlo Park. Era quase uma cidade industrial. Possuía oficinas, laboratórios, assistentes e técnicos capacitados. Nessa época, Edison chegou a propor-se a meta de produzir uma nova invenção a cada dez dias. Não chegou a tanto, mas é verdade que, num certo período de quatro anos, conseguiu patentear 300 novos inventos, o que equivale praticamente a

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Nikola Tesla (1856-1943)

Alexander Grahan Bell (1847-1922)

uma criação a cada cinco dias. Em 1877 inventou o fonógrafo. Quando a gravação estava completa, a ponta era

substituída por uma agulha; a máquina desta vez reproduzia as palavras quando o cilindro era girado mais uma vez.

Em 1878, com 31 anos, propôs a si mesmo o desafio de obter luz a partir da energia elétrica. Edison tentou inicialmente utilizar filamentos metálicos. Foram necessários enormes investimentos e milhares de tentativas para descobrir o filamento ideal: um fio de algodão parcialmente carbonizado. Instalado num bulbo de vidro com vácuo, e se aquecia com a passagem da corrente elétrica até ficar incandescente sem porém derreter, sublimar ou queimar. Em 1879, uma lâmpada assim construída brilhou por 48 horas contínuas e, nas comemorações do final de ano, uma rua inteira próxima ao laboratório, foi iluminada para demonstração pública. Durante os trabalhos de desenvolvimento da lâmpada, Edison detectou outro fenômeno que passou a ser chamado de Efeito Edison, que redundou na primeira válvula termiônica (Ver pg. 11).

Nikola Tesla nasceu na Croácia. Foi engenheiro e estudou nas Universidades de Gratz na Áustria e na de Praga na Checoslováquia. Em 1884 emigrou para os Estados Unidos da América onde trabalhou para Edison. Três anos depois criou o seu próprio laboratório onde inventou o motor de indução que funciona com corrente alternada não precisando de escovas. Trabalhou para Westinghouse impulsionando o uso da corrente alternada na rede elétrica versus a utilização de corrente contínua defendida por Edison.

O sistema de corrente alternada acabaria por se impor, devido às suas vantagens. Tesla registrou inúmeras patentes entre as quais destacam-se a bobina de Tesla, uma lâmpada precursora das lâmpadas fluorescentes e uma bomba que funcionava sem palhetas. Tinha uma personalidade bastante excêntrica vivendo num mundo de fantasia. Razão pela qual não lhe foi dado o devido crédito.

Tesla construiu um laboratório em Colorado Springs, em 1899, para efetuar experimentos com eletricidade de alta freqüência e outros fenômenos. Naquele laboratório ele recebeu e registrou ondas de rádio cósmicas, através de instrumentos muito sensíveis desenvolvidos por ele. Quando anunciou que havia recebido sinais de rádio extraterrestres, a comunidade científica não acreditou em suas palavras, porque ainda não se tinha conhecimento da real existência das ondas cósmicas.

Alexander Graham Bell nasceu no dia 3 de março de 1847, em Edimburgo, na Escócia. Sua família tinha tradição e renome como especialista na correção da fala e no treinamento de portadores de deficiência auditiva.

Mais tarde, após ter emigrado para os Estados Unidos da América, em Boston, fundou uma escola e nela lecionava fisiologia vocal. Decorria o ano de 1865 quando lhe surgiu a idéia da transmissão da voz por ondas elétricas, mas apenas registrou a patente do telefone em 1876. No ano seguinte formou a empresa "Bell Telephone Company". As suas invenções são imensas e viram contribuir para um rápido desenvolvimento de muitas ansiedades da humanidade.

Bell apresentou seu invento ao público na Exposição do Centenário, na Filadélfia. Em 1898, Bell substituiu o sogro na presidência da Society, transformou o velho

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Grahan Bell apresentando o telefone

John Ambrose Fleming (1849-1945)

Bardeen, Schokley e Brattain

Medalha do prêmio Nobel de Física

Jack Kilby (1923-2005)

boletim da entidade na belíssima National Geographic Magazine, semelhante à que temos hoje.

“Inventor é um homem que olha para o mundo em torno de si e não fica satisfeito com as coisas como elas são. Ele quer melhorar tudo o que vê e aperfeiçoar o mundo. É perseguido por uma idéia, possuído pelo espírito da invenção e não descansa enquanto não materializa seus projetos.” (Palavras de Alexander Graham Bell gravadas em uma placa no museu que leva o seu nome, em Baddeck no Canadá.). O DIODO

Nove anos após Edison ter descoberto o efeito que passou a ter seu nome (Efeito Edison), em 1904, outro pesquisador inglês, John Ambrose Fleming daria prosseguimento e obteria o primeiro resultado prático. Ao contrário de Edison e Preece, que utilizaram como segundo elemento, apenas um fio metálico, ao professor Fleming ocorreu à idéia de envolver todo o filamento da lâmpada com uma placa metálica. Fleming foi aluno James Clerk Maxwell nas cadeiras de matemática e eletricidade. Foi consultor científico de Marconi de 1899 a 1905, onde desenvolveu técnicas de radiotelegrafia, osciladores de centelhamento, geradores de ruído branco, e desenvolvimento de circuitos sintonizados. O TRANSISTOR

Inventado por cientistas do Bell Telephone Laboratories no dia 16 de dezembro de 1947 - cinqüenta anos depois da descoberta do elétron por Joseph John Thomson e cem anos depois do nascimento de Alexander Graham Bell - o transistor valeu aos seus inventores o prêmio Nobel de física de 1956.

Inventado por John Bardeen, William Bradford Schockley e Walter Houser Brattain, possibilitou uma enorme evolução na eletrônica contemporânea. Por este feito os três cientistas receberam o Prêmio Nobel de Física em 1956.

A invenção do transistor é citada na edição de janeiro de 1998 da revista Proceedings of the IEEE (edição comemorativa dos 50 anos do transistor) como “a invenção da engenharia elétrica mais revolucionária do século XX, cujo impacto é sentido todo momento, em todo lugar na era da informação”.

John Bardeen foi o único cientista a ganhar dois prêmios Nobel de Física. O primeiro pela invenção do transistor e o segundo pela comprovação da Teoria da Supercondutividade através da Teoria BCS (Bardin, Cooper e Schrieffer). O CIRCUITO INTEGRADO

O primeiro circuito integrado, um conjunto de transistores em uma mesma lâmina de silício e transistores em germânio foi inventado pelo pesquisador da TEXAS Instruments, Jack Saint Clair Kilby, também inventor da primeira calculadora portátil. Além de ganhador do Nobel de Física em 2000 pela sua contribuição na microeletrônica, em sua homenagem um dos flip-flops mais utilizado em circuitos digitais leva suas iniciais. Flip-flop JK.

No início da tecnologia MOS, os transistores pMOS foram mais utilizados, apesar do conceito de Complementary MOS (CMOS) já estivesse sido introduzido por Weimer. O problema ainda é a dificuldade de eliminação de estados de superfície nos transistores nMOS.

A tecnologia CMOS foi inventada por C. T. Sah e Frank Wanlass da Fairchild R&D Laboratory (US Patent 3,356,858 - "Low Stand-By Power Complementary Field Effect Circuitry") onde mostravam circuitos lógicos combinando transistores canal P e transistores canal N em simetria complementar.

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