Os temas abordados nesse capítulo são - Blog do Professor … · 2017-08-20 · slide 5 © 2011...

63
20/08/2017 1 ELETRÔNICA DIGITAL Prof. Hélio Oliveira Ferrari [email protected] Fb.me/profgandhiferrari http://profgandhiferrari.wordpress.com/uemg slide 2 © 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Os temas abordados nesse capítulo são: Representações analógicas e digitais. Representação da informação através de dois estados. Vantagens e desvantagens das técnicas digitais/analógicas. Conversores analógico-digital e digital-analógico. Caracterizações básicas do sistema numérico binário. Conversão de números binários em decimais equivalentes.

Transcript of Os temas abordados nesse capítulo são - Blog do Professor … · 2017-08-20 · slide 5 © 2011...

20/08/2017

1

ELETRÔNICA DIGITAL Prof. Hélio Oliveira Ferrari

[email protected]

Fb.me/profgandhiferrari

http://profgandhiferrari.wordpress.com/uemg

slide 2

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Os temas abordados nesse capítulo são:

Representações analógicas e digitais.

Representação da informação através de dois estados.

Vantagens e desvantagens das técnicas

digitais/analógicas.

Conversores analógico-digital e digital-analógico.

Caracterizações básicas do sistema numérico binário.

Conversão de números binários em decimais

equivalentes.

20/08/2017

2

slide 3

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

ELETRONICA DIGITAL CAPÍTULO 01

20/08/2017

3

slide 5

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Os temas abordados nesse capítulo são:

Identificação de sinais digitais típicos e de um diagrama

de temporização.

Diferenciação entre a transmissão paralela e a serial.

Partes principais de um computador digital e suas

funções.

Propriedades da memória.

Distinção entre microcomputadores, microprocessadores e

microcontroladores.

slide 6

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

1.1 INTRODUÇÃO AO DIGITAL 1S E 0S

Grande parte dos sistemas de telecomunicações em todo o mundo enquadra-se na categoria de sistemas digitais.

Começou-se com um sistema digital simples de dois estados para representar informações.

Um sistema de telégrafo é composto por uma bateria, uma chave de contato momentâneo (normalmente aberta), um fio de telégrafo e um clacker eletromagnético.

20/08/2017

4

slide 7

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

1.1 INTRODUÇÃO AO DIGITAL 1S E 0S

slide 8

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

1.1 INTRODUÇÃO AO DIGITAL 1S E 0S

O sistema do telégrafo usa dois “símbolos” distintos para transmitir palavra ou número.

Pulsos elétricos curtos e longos, que simbolizam pontos e

traços do código Morse, caracterizam uma representação

digital da informação.

O sinal elétrico está ligado ou desligado, em todos os

momentos.

20/08/2017

5

slide 9

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

1.1 INTRODUÇÃO AO DIGITAL 1S E 0S

São os sistemas digitais modernos que utilizam sinais

elétricos para representar os 1s e 0s.

Um diagrama de tempo mostra em que estado (1 ou 0)

está o sistema, em qualquer momento.

Aponta, também, o momento exato em que ocorre uma

mudança de estado.

slide 10

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

1.1 INTRODUÇÃO AO DIGITAL 1S E 0S

20/08/2017

6

slide 11

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

1.1 INTRODUÇÃO AO DIGITAL 1S E 0S

Exibindo-se um ou mais sinais digitais com instrumentos

de teste, tais como o osciloscópio, podemos comparar

sinais reais e operações possíveis.

slide 12

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

1.1 INTRODUÇÃO AO DIGITAL 1S E 0S

Questões para revisão

Quantos estados fundamentais existem em um sistema

digital?

Dois (1 e 0).

Como chamamos um gráfico que mostra mudanças entre

dois estados (1s e 0s) em relação ao tempo?

Um diagrama de tempos.

20/08/2017

7

slide 13

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Sistemas físicos usam quantidades, que devem ser

manipuladas aritmeticamente.

As quantidades podem ser representadas numericamente,

na forma analógica ou na forma digital.

1.2 Representação Numérica

slide 14

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Representação analógica - a quantidade é

representada por um indicador proporcional

continuamente variável.

O som, através de um microfone, causa variações na tensão

(voltagem).

O velocímetro do automóvel varia com a velocidade.

O termômetro de mercúrio oscila em um intervalo de valores, de

acordo com a temperatura.

1.2 Representação Numérica

20/08/2017

8

slide 15

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

1.2 Representação Numérica

slide 16

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Representação digital - varia em diferentes etapas

(separadas). As quantidades são representadas por

símbolos chamados dígitos.

O passar do tempo é mostrado como uma mudança no mostrador

de um relógio digital em intervalos de um minuto.

Uma mudança na temperatura é mostrada em um display

digital, quando há a oscilação de um grau, pelo menos.

1.2 Representação Numérica

20/08/2017

9

slide 17

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Questões para revisão

Qual método de representar quantidades envolve passos

discretos?

Digital.

Qual método de representar quantidades é

continuamente variável?

Analógico.

1.2 Representação Numérica

slide 18

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Sistemas digitais:

Combinação de dispositivos que manipulam valores

representados de forma digital.

Sistemas analógicos:

Combinação de dispositivos que manipulam valores

representados de forma analógica.

1.3 Sistemas Analógicos e Digitais

20/08/2017

10

slide 19

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Vantagens do digital:

Combinação de dispositivos

Facilidades de design.

Mais adaptado para armazenar informações.

Maior facilidade em manter a exatidão e a precisão.

Operação programável.

Menos afetado pelo ruído.

Facilidade de fabricação em chips IC.

1.3 Sistemas Analógicos e Digitais

slide 20

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Existem limites para as técnicas digitais.

A natureza analógica do mundo exige um processo de conversão

demorado, composto por várias etapas:

1. Converter a variável física em um sinal elétrico (analógico).

2. Converter o sinal analógico para formato digital.

3. Processar (operar) a informação digital.

4. Converter a saída digital de volta para a forma analógica do

mundo real.

1.3 Sistemas Analógicos e Digitais

20/08/2017

11

slide 21

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Sistema de regulagem da temperatura utilizando-se um conversor analógico-digital.

1.3 Sistemas Analógicos e Digitais

slide 22

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Questões para revisão

Cite duas maneiras de uma informação ser codificada usando um sistema digital binário.

Código Morse e números binários.

Quais são as vantagens das técnicas digitais sobre as analógicas?

Mais fácil de projetar e de armazenar informações; é programável; menos afetado pelo ruído; etc.

Qual é a principal limitação ao uso de técnicas digitais?

Quantidades físicas do mundo real são analógicas. Processamento digital leva tempo.

1.3 Sistemas Analógicos e Digitais

20/08/2017

12

slide 23

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Compreender os sistemas digitais requer um entendimento dos sistemas decimal, binário, octal e hexadecimal.

Decimal – dez símbolos (base 10)

Binário – dois símbolos (base 2)

Octal – oito símbolos (base 8)

Hexadecimal – dezesseis símbolos (base 16)

1.4 Sistemas de Numeração Digital

slide 24

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

O Sistema Decimal: Dez símbolos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.

Cada número é um dígito (do latim, dedo).

Dígitos mais significantes (MSD) e dígitos menos significantes (LSD).

Valor posicional pode ser declarado como um dígito multiplicado por uma potência de 10.

1.4 Sistemas de Numeração Digital

20/08/2017

13

slide 25

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

1.4 Sistemas de Numeração Digital

slide 26

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

1.4 Sistemas de Numeção Digital

20/08/2017

14

slide 27

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

O Sistema Binário (base 02) :

Dois símbolos: 0 e 1.

Empresta-se ao projeto de circuitos eletrônicos com apenas dois

diferentes níveis de tensão obrigatórios.

Valor posicional pode ser indicado como um dígito multiplicado por uma

potência de 2.

1.4 Sistemas de Numeração Digital

slide 28

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

1.4 Sistemas de Numeração Digital

20/08/2017

15

slide 29

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

1.4 Sistemas de Numeração Digital

slide 30

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

1.4 Sistemas de Numeração Digital

Questões para revisão

Qual é o número binário seguinte a 101112 em uma

sequência de contagem?

110002

Qual é o valor do maior número decimal que pode ser representado usando

12 bits?

2N – 1 = 212 – 1 = 4096 – 1 = 409510.

20/08/2017

16

slide 31

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Representação típica dos dois estados de um sinal digital.

Muitas vezes, ALTO e BAIXO são utilizados para

descrever os estados de um sistema digital em vez de 1 e

0.

O osciloscópio é utilizados para produzir diagramas de

tempo.

Os diagramas de tempo mostram a tensão versus o

tempo. São usados para demonstrar como os sinais

digitais evoluem com o tempo, ou para comparar dois ou

mais sinais digitais.

1.5 Representação de Quantidades Binárias

slide 32

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

20/08/2017

17

slide 33

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

1.5 Representação de Quantidades Binárias

slide 34

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

1.5 Representação de Quantidades Binárias

Questões para revisão

Como um sinal analógico é representado em um sistema

digital?

Uma sequência de números binários, representando o

valor do sinal medido a intervalos regulares.

Como os 1s e 0s são representados eletricamente?

Como uma tensão que está dentro de uma faixa aceitável

de valores ALTOS ou BAIXOS.

20/08/2017

18

slide 35

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Os circuitos digitais produzem e respondem às variações

predefinidas da tensão.

O termo circuitos lógicos é usado alternativamente.

1.6 Circuitos Digitais / Circuitos Lógicos

slide 36

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Um circuito digital responde a uma entrada binário de

nível 0 ou 1, mas não a sua tensão real.

1.6 Circuitos Digitais / Circuitos Lógicos

20/08/2017

19

slide 37

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Questões para revisão

O valor exato da tensão de entrada é decisivo para um circuito digital. Verdadeiro ou falso?

Falso.

Um circuito digital pode produzir a mesma tensão de saída para diferentes valores de tensão de entrada?

Sim, desde que as duas tensões de entrada estejam dentro da mesma faixa de nível lógico.

Um circuito digital também é conhecido por circuito _____.

Lógico.

1.6 Circuitos Digitais / Circuitos Lógicos

slide 38

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Na transmissão paralela, todos os bits em um número

binário são transmitidos simultaneamente.

Uma linha separada é exigida para cada bit.

Na transmissão serial, cada bit em um número binário é

transmitido em algum intervalo de tempo.

1.7 Transmissão Paralela e Serial

20/08/2017

20

slide 39

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

1.7 Transmissão Paralela e Serial

Mais lenta,

mas requer um

único caminho.

Mais rápida,

porém requer

mais

caminhos.

slide 40

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

1.7 Transmissão Paralela e Serial

Questão para revisão

Descreva as vantangens relativas das transmissões

paralela e serial de um dado binário.

Paralela é mais rápida; serial exige apenas uma linha de

sinal.

20/08/2017

21

slide 41

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

A memória é exibida através de um circuito que mantém

uma resposta a uma entrada momentânea.

Ela é importante porque proporciona uma maneira de

armazenar números binários, temporária ou

permanentemente.

1.8 Memória

slide 42

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

O computador é um sistema de hardware que executa

operações aritméticas, manipula dados e toma decisões.

Realiza operações com base nas instruções sob a forma de

um programa em alta velocidade e com alto grau de

precisão.

1.9 Computadores Digitais

20/08/2017

22

slide 43

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Principais partes de um computador:

Unidade de entrada - processa instruções e dados na memória.

Unidade de memória - armazena dados e instruções.

Unidade de controle - interpreta instruções e envia sinais

apropriados para outras unidades.

Unidade de lógica/ aritmética - executa cálculos aritméticos e

decisões lógicas.

Unidade de saída - apresenta informações da memória para o

operador ou para o processo.

1.9 Computadores Digitais

slide 44

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

1.9 Computadores Digitais

20/08/2017

23

slide 45

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Tipos de computadores:

Microcomputador – mais comum (PCs, PDAs etc.). Tornou-se

muito poderoso.

Microcontrolador – projetado para uma aplicação específica, com

controles dedicados ou embutidos. Utilizado em equipamentos,

processos de manufaturamento, sistemas de autoignição, sistemas

ABS e muitas outras aplicações.

1.9 Computadores Digitais

slide 46

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Questões para revisão

Explique como um circuito digital que possui memória difere de um que não a possui.

Um que tenha memória terá sua saída modificida e permanecerá modificada em resposta a uma mudança momentânea no sinal de entrada.

Quais são as duas unidades que compõem uma CPU?

Controle e lógica/aritmética.

Um CI que contém uma CPU é denominado ____________?

Microprocessador.

1.9 Computadores Digitais

20/08/2017

24

slide 47

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

As duas formas básicas de representação de valores

numéricos de quantidades (grandezas) físicas são:

analógica (contínua) e digital (discreta).

A maioria das grandezas no mundo real é analógica; as

técnicas digitais são, em geral, superiores às analógicas, e

a maioria dos avanços previstos estará no domínio digital.

O sistema de numeração binário (0 e 1) é o sistema básico

usado na tecnologia digital.

Os circuitos lógicos ou digitais operam com tensões que se

encontram em faixas predeterminadas que representam o

binário 0 e o binário 1.

Resumo

slide 48

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

As duas formas básicas de transferência de informação digital são: paralela e serial.

As principais partes de um computador são: as unidades de entrada, de controle, de memória, lógica/aritmética e de saída.

A combinação das unidades lógica/aritmética e de controle constitui a CPU.

Um microcomputador tem, normalmente, uma CPU que é um único CI denominado microprocessador.

Um microcontrolador é um microcomputador especialmente projetado para aplicações de controle dedicado.

Resumo

20/08/2017

25

slide 49

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

BIBLIOGRAFIA

TOCCI, Ronald J.; WIDMER, Neal S.; MOSS, Gregory L..

Sistemas digitais: princípios e aplicações. 11. ed. São

Paulo : Pearson Prentice Hall, 2011.

SISTEMAS NUMÉRICOS E CÓDIGOS CAPÍTULO 2

20/08/2017

26

slide 51

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Os temas abordados nesse capítulo são:

Conversão entre sistemas numéricos.

Decimal, binário, hexadecimal.

Contagem hexadecimal.

Representação de números decimais com o código BCD.

Prós e contras do uso do BCD.

Diferenciação entre o BCD e o binário puro.

Finalidade dos códigos alfanuméricos (ex., o código

ASCII).

slide 52

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

2.1 CONVERSÕES DE BINÁRIO PARA DECIMAL

Converter binário em decimal através da soma das

posições que contêm um 1:

Exemplo com um maior número de bits:

20/08/2017

27

slide 53

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Questões para revisão

Converta o binário 1000110110112 em seu equivalente

decimal somando os produtos dos dígitos e pesos.

2.048+0+0+0+128+64+0+16+8+0+2+1=2.26710

Qual é o peso do MSB de um número de 16 bits?

215 = 32.768

2.1 CONVERSÕES DE BINÁRIO PARA DECIMAL

slide 54

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

2.2 CONVERSÕES DE DECIMAL PARA BINÁRIO

Trata-se de um processo inverso ao descrito em 2.1.

Todas as posições devem ser contabilizadas.

Outro exemplo:

20/08/2017

28

slide 55

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Divisão repetida

Divida o número decimal por 2. Escreva o restante após cada

divisão até obter o quociente 0. O primeiro restante é o LSB. O

último é o MSB.

2.2 CONVERSÕES DE DECIMAL PARA BINÁRIO

slide 56

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

2.2 Conversões de Decimal para Binário

20/08/2017

29

slide 57

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Converta 3710 em binário:

2.2 Conversões de Decimal para Binário

slide 58

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Questões de revisão

Converta 8310 em binário usando os dois métodos

apresentados.

8310 = 64 + 0 + 16 + 0 + 0 + 2 + 1 = 10100112

Converta 72910 em binário usando os dois métodos

apresentados. Verifique sua resposta, fazendo a

conversão de volta para decimal.

72910 = 512+0+128+64+0+16+8+0+0+1=10110110012

Quantos bits são necessários para contar até 1 milhão

em decimal?

219 = 524.288 e 220 = 1.048.576

2.2 Conversões de Decimal para Binário

20/08/2017

30

slide 59

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

O hexadecimal permite a manipulação de longas cadeias

binárias, utilizando grupos de 4 bits - base 16.

Possui dezesseis símbolos possíveis: 0-9 e A-F.

2.3 Sistema de Numeração Hexadecimal

slide 60

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Relações entre os números hexadecimais, decimais e

binários.

2.3 Sistema de Numeração Hexadecimal

20/08/2017

31

slide 61

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

A conversão de hexa para decimal é feita através da

multiplicação de cada dígito hexadecimal por seu peso

posicional.

Em um segundo exemplo, o valor 10 é substituído por A e

o 15 é substituído por F.

2.3 Sistema de Numeração Hexadecimal

Conversão de hexa em decimal

slide 62

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

A conversão de decimal para hexadecimal, utilizando-se o

método de divisão repetida (idem 2.2), ocorre através da

divisão do número decimal por 16.

O primeiro restante é o LSB. O último é o MSB.

2.3 Sistema de Numeração Hexadecimal

Conversão de decimal em hexadecimal

20/08/2017

32

slide 63

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Converta 42310 para hexadecimal:

2.3 Sistema de Numeração Hexadecimal

Conversão de decimal em hexadecimal

slide 64

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Converta 21410 para hexadecimal:

2.3 Sistema de Numeração Hexadecimal

Conversão de decimal em hexadecimal

20/08/2017

33

slide 65

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Cada dígito hexa é convertido no equivalente bináiro de 4

bits (Tabela 2.1).

Os zeros à esquerda podem ser adicionados à esquerda do

MSB para preencher o último grupo.

2.3 Sistema de Numeração Hexadecimal

Conversão de hexa em binário

slide 66

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Para converter binário para hexadecimal, deve-se

agrupar os bits em quatro, começando-se com o LSB.

Cada grupo é, então, convertido no hexadecimal

equivalente.

Os zeros à esquerda podem ser adicionados à esquerda do

MSB para preencher o último grupo.

2.3 Sistema de Numeração Hexadecimal

Conversão de binário em hexa

20/08/2017

34

slide 67

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Questões para revisão

Converta 24CE16 em decimal.

24CE16 = 2 x 163+4 x 162+C x 161+E x 160 = 9.42210

Converta 311710 em hexa e, em seguida, em binário.

311710 = C2D16 = 1100 0010 11012 = 1100001011012

Converta 10010111101101012 em hexa.

1001 0111 1011 01012 = 97B516

2.3 Sistema de Numeração Hexadecimal

slide 68

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

2.4 CÓDIGO BCD

BCD (binary-coded-decimal) é uma maneira muito

utilizada de apresentar números decimais em formato

binário.

Combina características dos sistemas decimal e binário.

Cada dígito é convertido em um binário equivalente.

BCD não é um sistema numérico. É um número decimal

com cada dígito codificado para seu equivalente binário.

Um número BCD não é o mesmo que um número binário

direto.

A principal vantagem do BCD é a relativa facilidade de

conversão em decimal e vice-versa.

20/08/2017

35

slide 69

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Converta o número 87410 para BCD.

Cada dígito decimal é representado por 4 bits.

Cada grupo de 4 bits não pode ser superior a 9.

Outro exemplo:

2.4 CÓDIGO BCD

slide 70

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Converta 0110100000111001 (BCD) em seu equivalente

decimal.

2.4 CÓDIGO BCD

20/08/2017

36

slide 71

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Exemplo:

13710 = 100010012 (binário)

13710 = 0001 0011 0111 (BCD)

2.4 CÓDIGO BCD

COMPARAÇÃO ENTRE BCD E BINÁRIO PURO

slide 72

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

2.4 CÓDIGO BCD

Questões para revisão

Represente o valor decimal 178 no seu equivalente

binário puro. Em seguida, codifique o mesmo nº em BCD.

101100102 e 0001 0111 1000 (BCD)

Quantos bits são necessários para representar, em BCD,

um nº decimal de oito dígitos?

32

Qual a vantagem da codificação em BCD de um nº

decimal quando comparada com o binário puro? E qual é a

desvantagem?

Conversão mais fácil/código BCD requer mais bits.

20/08/2017

37

slide 73

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

2.6 RELAÇÕES ENTRE AS REPRESENTAÇÕES

NUMÉRICAS

Números decimais 1 – 15 em binário, hexa, BCD e Gray.

slide 74

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

2.8 CÓDIGOS ALFANUMÉRICOS

O código alfanumérico representa todos os caracteres e as

funções encontrados em um teclado de computador: 26

letras minúsculas e 26 maiúsculas, 10 dígitos, 7 sinais de

pontuação, de 20 a 40 outros caracteres.

O código alfanumérico mais utilizado é o ASCII -

American Standard Code for Information Interchange

(Código Padrão Americano para Intercâmbio de

Informações).

Trata-se de um código de 7 bits: 27 = 128 possíveis grupos

de código. Pode ser utilizado para transferir informações

entre computadores, entre computadores e impressoras

e para armazenamento interno.

20/08/2017

38

slide 75

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

ASCII - American Standard Code for Information Interchange (Código Padrão Americano para Intercâmbio de Informações)

2.8 CÓDIGOS ALFANUMÉRICOS

slide 76

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

BIBLIOGRAFIA

TOCCI, Ronald J.; WIDMER, Neal S.; MOSS, Gregory L..

Sistemas digitais: princípios e aplicações. 11. ed. São

Paulo : Pearson Prentice Hall, 2011.

20/08/2017

39

slide 77

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Material produzido por:

<[email protected]>

Material produzido por Prof. Gustavo

Fernandes de Lima

<[email protected]>

DESCREVENDO CIRCUITOS LÓGICOS CAPÍTULO 3

PARTE I

20/08/2017

40

slide 79

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Os temas abordados nesse capítulo são:

Conceitos de ativo – BAIXO e ativo – ALTO sinais

lógicos.

Operações de tabela-verdade para AND, NAND, OR e

NOR, e o circuito (INVERSOR) NOT.

Expressão booleana para portas lógicas.

Porta Universal (NAND ou NOR) para implementar um

circuito representado por uma expressão booleana.

slide 80

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

A álgebra booleana permite apenas dois valores: 0 e 1.

Lógica 0 pode ser: falso, desligado, baixo, não, interruptor aberto.

Lógica 1 pode ser: verdadeira, ligado, alto, sim, interruptor fechado.

Três operações básicas:

OR, AND e NOT.

3.1 Constantes e Variáveis Booleanas

20/08/2017

41

slide 81

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

3.1 Constantes e Variáveis Booleanas

slide 82

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

A tabela-verdade descreve a relação entre as entradas e as saídas de um circuito lógico.

O número de colunas corresponde ao número de entradas.

Uma tabela de duas entradas teria 22 = quatro linhas.

Uma tabela de três entradas teria 23 = oito linhas.

3.2 Tabelas-verdade

20/08/2017

42

slide 83

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Exemplos de tabela-verdade com duas, três e quatro entradas.

3.2 Tabelas-verdade

slide 84

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Questões para revisão

Qual é o estado lógico da saída para o circuito de quatro

entradas representado na figura 3.1(c) quando todas as

entradas, exceto a B, forem nível 1?

A=1, B=0, C=1 e D=1 => x = 1

Repita a Questão 1 para as seguintes condições de

entrada: A=1, B=0, C=1 e D=0.

x = 0

Quantas linhas deve ter uma tabela que representa um

circuito de cinco entradas?

25 = 32 linhas

3.2 Tabelas-verdade

20/08/2017

43

slide 85

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

3.3 OPERAÇÕES OR (“OU”) COM PORTAS OR

A expressão booleana para a operação OR é:

X = A + B — Leia “X equivale a A ou B”

A operação OR é semelhante à adição, e quando A = 1 e B = 1, produz:

1 + 1 = 1 não 1 + 1 = 2

slide 86

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Uma porta OR é um circuito com uma ou mais entradas, cuja saída é igual à combinação OR das entradas.

Tabela-verdade símbolo de circuito para duas entradas da porta OR.

3.3 OPERAÇÕES OR (“OU”) COM PORTAS OR

Tabela-Verdade Simbolo da Porta

20/08/2017

44

slide 87

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

A porta OR é um circuito com duas ou mais entradas, cuja saída é igual a combinação OR das entradas.

Tabela-verdade símbolo de circuito para três entradas da porta OR.

3.3 Operação OR com porta OR

slide 88

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Exemplo do uso de uma porta OR em um sistema de alarme.

3.3 Operação OR com porta OR

20/08/2017

45

slide 89

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Exemplo do uso de uma porta OR com linha de tempo.

3.3 Operação OR com porta OR

slide 90

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

3.3 Operação OR com porta OR

Questões para revisão

Qual é o único conjunto de condições e entrada que

produz uma saída BAIXA para qualquer porta OR?

Todas as entradas em nível BAIXO.

Escreva a expressão Booleana para uma porta OR de seis

entradas.

x = A + B + C + D + E + F

20/08/2017

46

slide 91

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

3.4 OPERAÇÃO AND (“E”) COM PORTAS AND

A operação AND é similar a multiplicação convencional.

X = A • B — Leia “X é igual a A e B”.

Tabela-Verdade Simbolo da Porta

slide 92

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

3.4 OPERAÇÃO AND COM PORTA AND

Tabela-verdade símbolo de circuito para três entradas e porta AND.

20/08/2017

47

slide 93

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

3.4 OPERAÇÃO AND COM PORTA AND

Exemplo do uso de uma porta AND com linha de tempo.

slide 94

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Questões para revisão

Qual é a única combinação de entrada que produz uma

saída em nível ALTO em uma porta AND de cinco

entradas?

Todas as entradas em nível ALTO

Verdadeiro ou falso: A saída de uma porta AND sempre

será diferente da saída de uma porta OR para as mesmas

condições de entrada.

Falso, veja a tabela-verdade de cada porta.

3.4 OPERAÇÃO AND COM PORTA AND

20/08/2017

48

slide 95

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

3.4 AND OR

O símbolo AND em um diagrama de circuito lógico diz que a saída será ALTO apenas quando todas as entradas forem altas.

O símbolo OR será alto quando alguma entrada for alta.

slide 96

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

3.5 OPERAÇÃO NOT

A expressão booleana para a operação NOT:

“X equivale a NOT A”.

“X equivale ao inverso de A”.

“X equivale ao complemento de A”.

— Leia: X = A

A' = A

A barra superior

representa a operação

NOT.

Outro indicador de

inversão é o símbolo

principal ('). Tabela-verdade

NOT

20/08/2017

49

slide 97

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

3.5 OPERAÇÃO NOT

Um circuito NOT é comumente chamado de inversor.

slide 98

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

3.5 OPERAÇÃO NOT

O INVERSOR inverte (complementa) o sinal da entrada, em todos os pontos, na forma de onda.

Sempre que a entrada = 0 a saída = 1 e vice-versa.

20/08/2017

50

slide 99

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

3.5 OPERAÇÃO NOT

Questão para revisão

A saída do INVERSOR na Figura 3.11 é conectada à

entrada de um segundo INVERSOR. Determine o nível

lógico da saída para cada nível lógico da entrada A?

A saída do segundo INVERSOR será a mesma que a

entrada A.

slide 100

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

OPERAÇÕES BOOLEANAS

Regras resumidas para OR, AND e NOT

Essas três operações booleanas básicas podem descrever qualquer circuito lógico.

20/08/2017

51

slide 101

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

3.6 DESCREVENDO CIRCUITOS LÓGICOS

ALGEBRICAMENTE

Se uma expressão contém ambas as portas – AND e OR – a operação AND irá acontecer anteriormente.

A menos que existam parêntesis na expressão.

slide 102

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Sempre que um INVERSOR estiver presente, a saída é equivalente a entrada, com uma barra sobre ele.

Entrada A através de um inversor é igual a A.

3.6 Descrevendo Circuitos Lógicos

Algebricamente

20/08/2017

52

slide 103

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

3.6 Descrevendo Circuitos Lógicos

Algebricamente

Figura

3.15(a)

Outros exemplos…

slide 104

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Outros exemplos…

3.6 Descrevendo Circuitos Lógicos

Algebricamente

Figura 3.15(b)

20/08/2017

53

slide 105

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

3.6 Descrevendo Circuitos Lógicos

Algebricamente

Questão para revisão

Na figura 3.15(a) troque cada porta AND por uma porta

OR e cada porta OR por uma porta AND. Em seguida

escreva a expressão para a saída x.

x = A + B + C + AD

slide 106

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

3.7 AVALIANDO AS SAÍDAS DOS CIRCUITOS

LÓGICOS

Regras para avaliação de uma expressão booleana:

Executar todas as inversões de termos individuais.

Realizar todas as operações dentro de parêntesis.

Realizar a operação AND antes de uma operação OR, a menos que os parêntesis indiquem o contrário.

Sempre que uma expressão tiver uma barra sobre ela, realizar as operações no interior da expressão e depois inverter o resultado.

20/08/2017

54

slide 107

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

A melhor maneira de analisar um circuito composto por várias portas lógicas é usar uma tabela-verdade.

Ela permite analisar uma porta ou uma combinação lógica de uma só vez.

Ela também permite verificar novamente seu trabalho.

Ao terminar, você tem um quadro de enorme benefício para solucionar o circuito lógico.

3.7 Avaliando as Saídas dos Circuitos Lógicos

slide 108

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

3.7 Avaliando as Saídas dos Circuitos Lógicos

20/08/2017

55

slide 109

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

O primeiro passo, após listar todas as combinações de entradas, é criar uma coluna na tabela-verdade para cada sinal intermediário (nó).

O nó U foi preenchido como complemento de A.

3.7 Avaliando as Saídas dos Circuitos Lógicos

slide 110

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

O próximo passo é preencher os valores para a coluna v.

v =AB — O nó v deve ser ALTO quando A (nó u) é ALTO e B é ALTO.

3.7 Avaliando as Saídas dos Circuitos Lógicos

20/08/2017

56

slide 111

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

A coluna é ALTO sempre que B é ALTO e C é ALTO.

O terceiro passo é determinar os valores do nó w, o produto lógico de BC.

3.7 Avaliando as Saídas dos Circuitos Lógicos

slide 112

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Desde que x=v+w, a saída x será ALTO quando v OU w for ALTO.

Logicamente, a etapa final é a combinação das colunas V e W para descobrir a saída x.

3.7 Avaliando as Saídas dos Circuitos Lógicos

20/08/2017

57

slide 113

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

3.7 AVALIANDO AS SAÍDAS DOS CIRCUITOS

LÓGICOS

Níveis lógicos de saída podem ser determinados diretamente a partir de um diagrama de circuito.

As saídas de cada porta são percebidas até que a saída final seja encontrada.

slide 114

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

3.7 AVALIANDO AS SAÍDAS DOS CIRCUITOS

LÓGICOS

Questão para revisão

Use a expressão para a saída x para determinar a saída

do circuito na Figura 3.15(a) para as condições: A=0, B=1,

C=1 e D=0.

x = 0 ∙ 1 ∙ 1 ∙ (0 + 0) = 1

20/08/2017

58

slide 115

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

3.8 IMPLEMENTANDO CIRCUITOS A PARTIR

DE EXPRESSÕES BOOLEANAS

É importante saber desenhar um circuito lógico de uma expressão booleana.

A expressão X = A . B . C poderia ser desenhada como três entradas de uma porta AND.

Um circuito definido por X = A + B usaria duas entradas de uma porta OR com um INVERSOR em uma das entradas.

slide 116

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Um circuito com saída y = AC + BC + ABC contém três termos sobre os quais é aplicada a operação OR…

…e requer uma porta OR de três entradas.

3.8 IMPLEMENTANDO CIRCUITOS A PARTIR

DE EXPRESSÕES BOOLEANAS

20/08/2017

59

slide 117

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Cada entrada da porta OR é um termo do produto AND.

Uma porta AND com entradas adequadas pode ser usada para gerar cada um desses termos.

3.8 IMPLEMENTANDO CIRCUITOS A PARTIR

DE EXPRESSÕES BOOLEANAS

slide 118

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Diagrama de circuito para implementar x = (A + B)(B + C).

3.8 IMPLEMENTANDO CIRCUITOS A PARTIR

DE EXPRESSÕES BOOLEANAS

20/08/2017

60

slide 119

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

3.9 PORTAS NOR (“NÃO-OU”) E PORTAS

NAND (“NÃO-E”)

Combine operações básicas AND, OR e NOT simplificando a escrita de expressões booleanas.

As saídas das portas NAND e NOR podem ser encontradas ao determinar a saída de uma porta AND ou OR e invertê-la.

As tabelas-verdade para portas NOR e NAND mostram o complemento das tabelas-verdade para portas OR e AND.

slide 120

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

A porta NOR é uma porta OR invertida.

Um ”bubble” de inversão é colocado na saída

da porta OR, tornando a saída da expressão booleana x =

A + B

3.9 PORTAS NOR E PORTAS NAND

20/08/2017

61

slide 121

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Saída de onda de uma porta NOR para entrada de onda.

3.9 PORTAS NOR E PORTAS NAND

slide 122

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

A porta NAND é uma porta AND invertida.

Um “bubble” de inversão é colocado no output de porta

AND, tornando o output da expressão booleana x = AB

3.9 PORTAS NOR E PORTAS NAND

20/08/2017

62

slide 123

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Saída de onda de uma porta NAND para entrada de onda.

3.9 Portas NOR e Portas NAND

slide 124

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Circuito lógico com a expressão x = AB • (C + D) usando apenas NOR e NAND.

3.9 Portas NOR e Portas NAND

20/08/2017

63

slide 125

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

BIBLIOGRAFIA

TOCCI, Ronald J.; WIDMER, Neal S.; MOSS, Gregory L..

Sistemas digitais: princípios e aplicações. 11. ed. São

Paulo : Pearson Prentice Hall, 2011.

slide 126

© 2011 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

FIM

O B R I G A D O

<[email protected]>

http://docente.ifrn.edu.br/gustavolima