Introdução
1ª Semana # Introdução #Álgebra Lógica Simbólica
Famílias Lógicas
2ª Semana # Organização de um Computador #Memória
RegistradoresInstruções de Máquina
Interfaces de Entrada e Saída
3ª Semana # Características dos Micro-Controladores #
Introdução
Objetivos:
Entender o funcionamento dos sistemas computacionais;
Conhecer os diversos dispositivos periféricos em sistemas de controle;
Especificar circuitos eletrônicos disponiveis no mercado de acordo com a aplicação;
Desenvolver circuitos eletrônicos básicos para polarização de microcontroladores e conexão com outros dispositivos;
Introdução
1ª Semana # Introdução #Álgebra Lógica Simbólica
Famílias LógicasMaterial de apoio:
Autor desconhecido, História do Computador , http://www.widesoft.com.br/users/virtual/indice.htm
Soares , Marco, Eletrônica Digital, http://myspace.eng.br/ndx_eledig.asp
Mury, Antonio Carlos, Curso de Eletrônica Digital, ETE”FMC”, 1994.
Zolenovsky, Ricardo, Arquitetura de Microcontroladores Modernos, www.mzeditora.com.br/artigos/mic_modernos.htm
Ábaco - Sec.III Pascalina - 1642 Máquina Analítica - 1834 COLOSSUS - 1943
Eniac - 1946
Intel 4004 - 1971
Intel 8080 - 1974
ApleII – TRS80 - PET - 1977 PC XT - 1981
Zilog – Z80 - 1976
Introdução
8051 - 1983
Introdução
Introdução
Introdução
RAM UART
PCI IDE
Introdução
GiroServo
Servo
TX Data
Trem de Pouso
Temp Proc. ROM RAM
Introdução
Introdução
Atmel PhilipsTexasAnalog DevicesDallas
Alguns Fabricantes de 8051:
PICs da MicrochipZ8 da Zilog68XX da MotorolaMSPs da Texas.Arquiteturas: ARM7; ARM8; ARM9 e X86.
Outras familias:
Introdução
George Boole, 1847 => Uso da Álgebra para manipulação de Idéias
E = Multiplicação - OU = Soma
0 = Falso, Inexistente - 1 = Verdadeiro, Existente
Álgebra Lógica Simbólica
SimbólicaÁlgebra Lógica
E
SimbólicaÁlgebra Lógica
A B S
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
OUA B S
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
X OU
SimbólicaÁlgebra Lógica
A B S
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
NãoA S
0 1
1 0
Implementar a tabela verdade.
Para cada saída não nula inclua um bloco E com o número de entradas igual ao da tabela .
Adicione inversores (portas não) a cada entrada em nível lógico baixo.
Conecte a saída de cada bloco E a uma entrada de um bloco OU.
Para desenvolver um Circuito Lógico:
SimbólicaÁlgebra Lógica
Um dos relés irá acionar o alarme apenas quando todos os sensores estiverem acionados;O segundo relé irá acionar um alarme se um ou mais sensores estiverem acionados;O terceiro relé acionará uma luz de alerta quando dois dos sensores estiverem acionados;
Projetar um circuito combinacional que controle 3 relés através de três sensores conforme condições abaixo :
SimbólicaÁlgebra Lógica
Exercício1.1®:
SimbólicaÁlgebra Lógica
Exercício 1.2®:Projetar um circuito que teste dois pontos de um outro circuito digital e indique se são iguais:
Circuitos Combinacionais
SimbólicaÁlgebra Lógica
A B S
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 1
S = A B + A B
Exercício 1.3®:
Projetar um sistema de segurança composto por três sensores. O alarme deverá ser acionado somente quando forem apresentadas simultaneamente as 4 situações descritas abaixo:
Circuitos Combinacionais
Os sensores A e C acionados OU B deligado;A acionado OU C desligado;B acionado OU A desligado ;C ou A desligado;
Tabela Verdade:
Circuitos Combinacionais
A B C S1 S2 S3 S4 S0 0 0 1 1 1 1 1
0 0 1 0 1 1 1 0
0 1 0 0 1 1 1 0
0 1 1 1 0 1 1 0
1 0 0 1 1 0 1 0
1 0 1 1 1 0 0 0
1 1 0 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 0 0
Circuitos Combinacionais
São constituídos de combinações de portas lógicas de forma a executar uma função lógica definida.
Para um estado presente nas entradas apresentará sempre a mesma resposta, caracterizando-se como circuitos estáticos.
Multiplexadores e DemultiplexadoresCodificadores e DecodificadoresSomadoresComparadores de magnitudeGeradores de paridadeConversores de códigos
Circuitos Combinacionais
Circuitos Combinacionais
Em Circuitos Seqüenciais a saída depende de seu estado anterior al’em do estado das entradas.
Sistemas de numeração Binário e BCD
1010(2) = A (16)= 10(10)
00100101(BCD) = 25(10) = 00011001(2)
00010000(BCD) = 10(10)
Circuitos Combinacionais
Exercício 1.4:
Circuitos Combinacionais
Projete um codificador de BCD para Decimal:
ABC
0123456789
D
Projetar um codificador de BCD para 7 Seguimentos:
1
2
3
4
6
5
7
Exercício 1.5:
Circuitos Combinacionais
Tabela Verdade:
Circuitos Combinacionais
DEC
A B C D 1 2 3 4 5 6 70 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0
1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0
2 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1
3 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1
4 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1
5 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1
6 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1
7 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0
8 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1
9 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1
1 0 1 0 X X X X X X X
1 0 1 1 X X X X X X X
1 1 0 0 X X X X X X X
1 1 0 1 X X X X X X X
1 1 1 0 X X X X X X X
1 1 1 1 X X X X X X X
Circuitos Combinacionais
Diagramas de Veitch Karnaugh
Circuitos Combinacionais
Diagramas de Veitch Karnaugh
Projetar um Somador de 8 bits:
Exercício 1.6:
Circuitos Combinacionais
CARRY OUT
OUT
Somador Completo:
Circuitos Combinacionais
CARRY OUT
OUTA
BCarry Ou
S B
A
Carry In
U1B
U3B
U3A
U2BU2A
Complemento:
Circuitos Combinacionais
CPL 10 de 7(10) = 10(0+1) - 7 = 3 (10)
(7(10) = 7 x 100 )
CPL 10 de 353(10) = 10(2+1) - 353 = 647
(10)(353(10) = 3 x 102 + 5 x 101 + 3 x 100 )
CPL1 de 1(2) = 20-1 = 1-1 = 0(2)
CPL1 de 101(2) = 1000 - 101 = 010(2)
CPL1 de 110110010(2) = 001001101(2)
Complemento:
Circuitos Combinacionais
CPL1 de 101(2) = 1000(2) – 101(2) = 010(2)
CPL1 de 110110010(2) = 001001101(2)
CPL2 de 101(2) = 010(2) + 1(2) = 011(2)
CPL2 de 110110010(2) = 001001110(2)
Complemento:
Circuitos Combinacionais
Decimal Binário CPL1 CPL20 0000 0000 0000
1 0001 0001 0001
2 0010 0010 0010
3 0011 0011 0011
4 0100 0100 0100
5 0101 0101 0101
6 0110 0110 0110
7 0111 0111 0111
-0 1000 1111 1000
-1 1001 1110 1111
-2 1010 1101 1110
-3 1011 1100 1101
-4 1100 1011 1100
-5 1101 1010 1011
-6 1110 1001 1010
-7 1111 1000 1001
Projetar um Circuito Combinacional que execute a operação de complemento II para um número binário de 4 bits.
Exercício 1.7:
Circuitos Combinacionais
Subtração por soma de complemento:
Circuitos Combinacionais
41(10) => 00101001(2)
– 23(10) => 10010111(2)
=41(10) => 00101001(2)
+ 11101001(2) CPL2
18(10) => 00101001(2)
Como é positivo já representa o resultado
=23(10) => 00010111(2)
+ 11010111(2) CPL2
11101110(2)
Como é negativo o resultado está em complemento2
11101110(2) CPL2=> 10010001(2)
=>10010010(2)=> -18(10)
Projetar um Circuito Somador com sinal de 4 bits usando complemento I ou complemento II:
Exercício1.8:
Circuitos Combinacionais
RTL (Resistor-Transistor Logic)RCTL (Resistor- Capacitor -Transistor Logic)DTL (Diodo -Transistor Logic)HTL (High Therhold Logic)ECL (Emmiter Coupled Logic)IIL (Integrated – Injection Logic)TTL(Transistor – Transistor Logic)MOS, PMOS,NMOS,CMOS(Metal Oxide Semiconductor)
Famílias Lógicas
Níveis de tensão;FanIn(número de entradas); FanOutMargem de ruído; Dissipação de potência;Tempos de transição;
Famílias
Parâmetos
CMOS TTLBaixo Consumo Velocidade
Tensão de alimentação variável e Imunidade a ruído
Ganho de velocidade nas Famílias HC e HCT
Diminuição do consumo na Família LS
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