Sumário

1 - Dispositivos Lógicos Programáveis....................................................................2

1.1 - Quartus II.......................................................................................................................2

1.2 - Baixando o programa Quartus II:...............................................................................3

1.2.1 - Acesso ao Quartus II...............................................................................................3

1.3 - Ferramenta de ajuda do Quartus II............................................................................4

1.3.1 - Guia de introdução................................................................................................6

2 – Soluções com displays...........................................................................................8

2.1 Diagrama de blocos do circuito....................................................................................8

2.2 – Tabela verdade............................................................................................................9

2.3 Display de sete segmentos..........................................................................................10

2.4 - Mapas de Karnaugh...................................................................................................12

2.5 - Prints de Funcionamento Display 7 seguimentos.............................................14

3 – Bibliografia.............................................................................................................19

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1 - Dispositivos Lógicos Programáveis

Em sala de aula foram abordados assuntos de DLP (Dispositivo lógico programável) envolvendo CPLD (Dispositivo lógico programável complexo), sua estrutura é constituída de uma matriz de seleção de termos de produtos conectados em sua saída e com múltiplos SPLDs, sedo uma arquitetura básica de soma e produto, possui macrocélula, que é um arranjo com cinco portas AND e uma porta OR. Tem basicamente as estruturas PAL (programável uma só vez) e GAL (reprogramável)

Também foram abordados os FPGAs (Arranjo de portas programáveis por ação do tempo), estes possuem densidades maiores se comparados aos dispositivos CPLDs, também possuem muito mais portas equivalentes. Os FPGAs possuem três elementos básicos que são os CLBs (bloco lógico configurável), as interconexões e os blocos de entrada e saída I/O.

1.1 - Quartus II

Teve-se acesso ao o site www.altera.com e foram realizadas pesquisas sobre as ferramentas e placas de desenvolvimentos existentes nos sites, e uma abordagem mais ampla no software Quartus II, entre outros. O referido site trata-se de fabricante de CPLDs, FPGAs, entre outros circuitos.

O site acima citado apresenta soluções em hardware e software, contém vários kits que podem ser aplicados no dia-a-dia da eletrônica digital, e de sistemas digitais de um modo geral. Há disponível para download no site o programa Quartus II.

O software Quartus II da Altera Corporation é utilizado em implementação e testes de sistemas digitais e implantação de projetos podendo ser utilizado FPGAs ou CPLDs. Trata-se de um ambiente de desenvolvimento integrado. No Quartus II podem ser feitas todas etapas de um projeto de sistema digital, desde a sua descrição lógica por meio de diagramas de esquemas ou linguagem de descrição.

O Quartus II tem seu sistema orientado a projetos, isto é, ele associa vários arquivos ao projeto e isso possibilita a execução desde os projetos simples até os mais complexos, pois as funcionalidades do sistema devem ser inicialmente divididas e ao final agrupadas.

Podem ser montados e simulados circuitos digitais utilizando a ferramenta Quartus II, pode se desenhar e testar circuitos conforme mostrado na figura 1.

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Figura 1 – Circuito F(A,B,C,D)

1.2 - Baixando o programa Quartus II: Inicialmente, para-se ter acesso ao download da ferramenta Quartus II,

faz-se necessário preenchimento de ficha cadastral com dados pessoais ou de sua empresa para criação de login e senha. Após a aceitação, por parte do site, do login e senha criados pelo usuário podem ser acessados os links de downloads das ferramentas do site www.altera.com e aí sim ser baixado o Quartus II. O tempo de baixa do programa, incluindo a execução do aplicativo foi de 01h20min.

1.2.1 - Acesso ao Quartus II

Após completa instalação dos programas solicitados, acessou-se a página inicial para abertura da ferramenta Quartus II, conforme figura 1.1 abaixo.

Observou-se que toda interface de interação com o usuário é em inglês, exigindo um conhecimento básico na língua inglesa para um melhor aproveitamento da ferramenta.

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Figura 1.1 – Tela inicial do Quartus II

1.3 - Ferramenta de ajuda do Quartus IIPara se ter acesso ao modo de ajuda do Quartus II basta clicar na opção help da barra de ferramentas na tela inicial, conforme figura 1.2.

Figura 1.2 – acesso a ferramentas de ajuda.

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Todo item selecionado na aba de ajuda, ou help, direciona o usuário para o site www.altera.com , diretamente no tópico solicitado. Conforme exemplo nas figuras 1.2 e 1.4 logo abaixo.

Figura 1.3 – direcionamento da ajuda do Quartus II

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Figura 1.4 – direcionamento da ajuda do Quartus II

1.3.1 - Guia de introdução

O acesso ao guia de introdução, conforme solicitado, é feito através da ferramenta “HELP”, ou ajuda. Ao clicar na guia de introdução o usuário é encaminhado tutorial interativo do Quartus II, conforme está nas figuras 1.5 e 1.6.

Após o usuário acessar o tutorial interativo deve seguir, através da função next (próximo), para as informações que desejar receber. O usuário irá acessar o tutorial modular, onde contém os vídeos explicativos com módulos de tempo, do que se deseja buscar informação.

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Figura 1.5 – Tutorial interativo

Figura 1.6 – Tutorial modular

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2 – Soluções com displays

Será abordado o uso de um display de sete segmentos para monitoramento industrial de resistência, com objetivo de evitar perdas por falta de funcionamento de circuitos. O objetivo é ganhar em tempo de reparo com o monitoramento a ser aplicado, e com isso obter ganhos em escala produtiva.

2.1 Diagramas de blocos do circuito

O display de sete segmentos tem muitas funcionalidades, desde um simples contador até um sofisticado relógio, sistemas de monitoramento entre outros. Neste caso ele será usado como sistema de monitoramento de um grupo de 06 resistências. As resistências serão inseridas na entrada do decodificador e funcionará como chave para acionamento do display de sete segmentos. A figura 2 mostra um sistema de ligação genérica do display de sete segmentos a um codificador BCD. Já a figura 2.1 mostra o diagrama de ligação do grupo de resistências ao codificador BCD e a ligação no LED, que no caso do circuito será o indicador de defeito e também no display de sete segmentos.

Figura 2 - Ligações genéricas com displays

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Figura 2.1 - Diagrama

2.2 – Tabela verdade

O circuito para monitoramento de resistores é descrito na tabela verdade da figura 2.2.

Quando ocorrer de queimarem mais de uma resistência simultaneamente, o circuito identificará a que queimou no primeiro instante e deixará seu número correspondente ativado no display, quando ocorrer sua substituição aparecerá o número da outra resistência que estiver queimada e assim sucessivamente. Os números de 1 a 6 referem-se a cada resistência, ou seja, número 1 é a resistência 1, número 2 a resistência 2 e assim sucessivamente até a 6ª resistência.

Quando nenhuma resistência estiver aberta, todas entradas estarão em nível lógico baixo (0), isto quer dizer que não haverá nenhuma resistência queimada e o número que aparecerá no display será o número zero, sinalizando que estão todas resistências em operação. Quando a resistência 1 estiver aberta serão ativadas as saídas do codificador que acionará o display nos segmentos b e c, formando o número 1 no display, que quer dizer que a resistência 1 estará aberta ou queimada. Isso ocorrerá sucessivamente até a sexta resistência, cada vez que uma delas se queimar será ativada sua respectiva porta para acionamento do seu número correspondente no display de sete segmentos.

Em qualquer caso de queima de resistor o LED de sinalização será imediatamente acionado junto com o respectivo número decimal da resistência, que estará no display.

A figura 2.3 mostra a tabela completa do circuito ABCD, com as saídas para alimentação do display de sete segmentos.

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Res

istê

ncia

s Entradas BCD Segmentos de saída

Saída DecimalC B A a b c d e f g

0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 01 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 12 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 23 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 34 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 45 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 56 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 6

Figura 2.2 – Tabela verdade resumida

DecimalENTRADAS BINÁRIAS   SAÍDAS PARA O DISPLAY

A B C D   a b c d e f g0 0 0 0 0   1 1 1 1 1 1 01 0 0 0 1   0 1 1 0 0 0 02 0 0 1 0   1 1 0 1 1 0 13 0 0 1 1   1 1 1 1 0 0 14 0 1 0 0   0 1 1 0 0 1 15 0 1 0 1   1 0 1 1 0 1 16 0 1 1 0   1 0 1 1 1 1 17 0 1 1 1   1 1 1 0 0 0 08 1 0 0 0   1 1 1 1 1 1 19 1 0 0 1   1 1 1 1 0 1 1

Figura 2.3 – Tabela verdade completa.

2.3 Displays de sete segmentos

O display de sete seguimentos é um componente formado por oito leds, sendo sete utilizados para formação de números decimais (de 0 a 9) e um led para formar o ponto decimal.

Abaixo na figura 2.4, temos a imagem do display de sete seguimentos genérico, onde cada seguimento de led corresponde à uma letra, de A a G, e o ponto decimal é representado por PT. A representação dos seguimentos por letras é a nomenclatura mais usual nos manuais técnicos de maneira universal.

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Figura 2.4 – display de sete seguimentos

Os displays podem ter a configuração anodo comum ou catodo comum, onde anodo ou catodo, dependendo de sua configuração, são interligados internamente. Conforme mostrado na figura 2.5.

Figura 2.5 – interconexões anodo comum (Vcc) e catodo comum (GND).

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2.4 - Mapas de Karnaugh

O display de sete segmentos irá trabalhar com um mapa para cada saída que alimenta um segmento, totalizando 07 mapas de Karnaugh, na prática para se utilizar o circuito é mais prático ser direcionado usando a tabela verdade do mesmo, uma vez que a confecção dos referidos mapas é mais trabalhosa.

Abaixo temos a sequência dos sete mapas de Karnaugh para alimentação do display de sete segmentos e suas respectivas expressões de saída.

Saída a: a expressão para alimentar a entrada a do display fica:

a = A+C+BD+B’D’

Saída b: a expressão para alimentar a entrada a do display fica:

b = B’+CD+C’D’

Saída c: a expressão para alimentar a entrada a do display fica:

c = B+C’+D

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Saída d: a expressão para alimentar a entrada a do display fica:

d = A+B’D’+CB’+CD’+BC’D

Saída e: a expressão para alimentar a entrada a do display fica:

e = B’D’+CD’

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Saída f: a expressão para alimentar a entrada a do display fica:

f = A+C’D’+C’B+BD’

Saída g: a expressão para alimentar a entrada a do display fica:

g = A+BC’+B’C+CD’

2.5 –Prints de Funcionamento do Programa

Tabela verdade

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Com todas as resistências funcionando

Com R1 queimada

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Com R2 queimado

Com R3 queimado

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Com R4 queimado

Com R5 queimado

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Com R6 queimado

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3 – Bibliográfia

www.altera.com

http://www.mspc.eng.br/eledig/eldg0610.shtml

Floyd, Thomas L. Sistemas digitais [recurso eletrônico]: fundamentos e aplicações

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