Atividade 01 - Eletrônica digital 51 2024

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ATIVIDADE 1 – ELETRÔNICA DIGITAL 
Nome: Valdemir Antonio Renosto Junior RA: 22069366-5 
 
QUESTÃO 1 
 Como as máquinas pensam e como decidem? 
 Para nós, pensar é uma atividade trivial, a fazemos com pouco ou nenhum esforço 
na maioria das vezes. Diante de um cenário, podemos até projetar possibilidades a partir 
dos dados que nós obtemos daquela situação e, aí sim, com muito esforço podemos pensar 
no máximo de possibilidades para tal cenário. Ainda assim, existem variáveis que estão 
além do nosso conhecimento ou são óbvia demais para serem consideradas. 
 O matemático George Boole (1815-1864) modelou e criou uma forma de 
representação do comportamento dos sistemas digitais, dessa forma, seremos capazes de 
entender essas informações. Os sistemas digitais estão em muitas situações do nosso dia 
a dia, como elevadores, prensas, cancelas de estacionamento e em muitos outros sistemas 
que, muitas vezes, não paramos para pensar como funcionam. Podemos, então, fazer um 
teste. 
 Ao utilizar um elevador, você pode pressionar qualquer andar no teclado, mas verá 
que o elevador só se movimentará se a porta estiver totalmente fechada e, caso esteja 
aberta ou alguém ou algo obstruir o fechamento total, mesmo recebendo comando para 
se movimentar, o elevador não deve se mover. É este tipo de análise que o sistema digital 
faz, ele verifica se todas as condições necessárias foram atendidas, para este caso, a única 
condição que analisamos foi a porta fechada, o sistema verifica se ela está fechada ou não 
e toma a decisão ou de se locomover ou se movimentar ou de ficar parado. Para nós, 
humanos, é óbvio que o elevador só pode se movimentar com a porta fechada, ou se 
estivermos analisando a cancela de estacionamento, por exemplo, para nós também é 
óbvio que a cancela só pode fechar quando não há um carro embaixo dela. 
 Uma prensa de indústria só deverá fechar se, embaixo, não houver nada além da 
peça a ser prensada, mas o sistema digital tem de ser informado destas condições, então, 
sensores são colocados ao longo das máquinas para informar se esta ou aquela condição 
está ou não sendo atendida. Ainda podemos considerar que sensores são componentes 
que podem sim apresentar falhas na detecção, então chegamos à conclusão de que melhor 
seria colocar dois botões para garantir que o operador utilize as duas mãos para ativar o 
sistema e evitar que uma de suas mãos esteja dentro da área de prensa. 
 Sempre que desenvolvemos o sistema digital, precisamos dar todas as informações 
que ele necessita para o correto funcionamento, mesmo que, para nós, sejam informações 
intuitivas. E é através da lógica combinacional, a pedra angular dos sistemas digitais, que 
somos capazes de projetar sistemas que atuarão no mundo físico através dos bits que são 
computados no processamento das informações de entrada (Da Silva; Sperandio; Calsavara, 
2020). 
 
Fonte: DA SILVA E. C. M.; SPERANDIO, L.; CALSAVARA, L. V. Eletrônica Digital. Maringá: 
UniCesumar, 2020. [Unidades 1, 2 e 3]. 
 
Fase 1: 
1.a. Explique a função de cada uma das portas lógicas, e apresente a respectiva 
tabela-verdade e expressão booleana. 
Porta AND(E): 
Função: A porta AND realiza a operação lógica E, ou seja, o resultado é 1 apenas quando todas as 
entradas são 1 exatamente como na multiplicação, e isso permanece verdade mesmo tendo mais de 
duas entradas. 
Tabela-verdade: 
A B X = A . B 
0 0 0 
0 1 0 
1 0 0 
1 1 1 
 
Expressão booleana AND: x = A . B 
 
Porta OR (OU): 
Função: A porta OR realiza a operação lógica "OU", ou seja, o resultado é 1 se pelo menos uma ou 
mais das entradas for 1, sendo o único caso de x = 0 quando todas as entradas for 0 
Tabela-verdade: 
A B X = A + B 
0 0 0 
0 1 1 
1 0 1 
1 1 1 
Expressão booleana OR: x = A + B. 
Porta NOT (NÃO): 
Função: Tem apenas uma única entrada, sendo o nível lógico de sua saída sempre o oposto da 
entrada, ou seja, a porta NOT inverte o valor da entrada, se a entrada é verdadeira, a saída será 
falsa e vice-versa. 
Tabela-verdade: 
A X = A’ 
0 1 
1 0 
 
Expressão booleana: = x = A’ 
Porta XOR: 
Função: A porta XOR tem apenas duas entradas, produz um resultado 1 apenas quando uma das 
entradas é 1 e a outra é 0. A porta XOR é útil em circuitos onde precisamos comparar dois valores e 
determinar se são diferentes. Por exemplo, em sistemas de detecção de erros, a porta XOR pode ser 
usada para comparar bits de dados e verificar se houve alterações durante a transmissão. 
Tabela-verdade: 
 
 
 
 
Expressão booleana XOR: x = A ⊕ B 
Porta XNOR: 
Função: A porta XNOR é o complemento da porta XOR. Ela produz um resultado 1 quando ambas as 
entradas são iguais, ou seja, quando ambas são 1 ou ambas são 0. Ela é o oposto da porta XOR e é 
útil quando precisamos verificar se duas entradas são iguais, pois sua saída é 1 apenas quando as 
entradas são iguais. 
Tabela-verdade da Porta XNOR: 
A B x = (A ⊕ B)’ 
0 0 1 
0 1 0 
1 0 0 
1 1 1 
 
Expressão booleana XNOR: x = (A ⊕ B)’ 
 
1.b. Apresente o nome e o diagrama de circuito de um circuito integrado (CI) 
comercial das portas AND, XNOR e NOT. Explique o que cada pino dos CIs 
significam (analise o datasheet). 
Circuito integrado AND: 
TTL 7408 
O CI 7408, contém quatro portas AND de duas entradas. Cada porta tem três pinos principais: 
Pino 1 (A): Entrada A da porta AND. 
Pino 2 (B): Entrada B da porta AND. 
A B x = A ⊕ B 
0 0 0 
0 1 1 
1 0 1 
1 1 0 
 
Pino 3 (Y): Saída da porta AND. 
 
A tensão da fonte desse CI conforme datasheet é de 7V, a tensão de entrada é de 5,5V. 
O pino 14 é a porta VCC (tensão) e o pino 7 é o GND (terra), como tem 4 portas AND, possui duas 
entradas A e B e uma saída Y para cada porta. Sua tensão de nível alto é de no mínimo 2V e de nível 
baixo é de no máximo 0,8V. 
 
Circuito integrado XNOR: 
CD 4077 
O CI 4077, contém quatro portas XNOR de duas entradas. Cada porta tem três pinos principais: 
Pino 1 (A): Entrada A da porta XNOR. 
Pino 2 (B): Entrada B da porta XNOR. 
Pino 3 (Y): Saída da porta XNOR. 
 
 
A tensão da fonte desse CI conforme datasheet é de 7V, a tensão de entrada é de 5,5V. 
O pino 14 é a porta Vdd (VCC)(tensão) e o pino 7 é o Vss (GND) (terra), como tem 4 portas XNOR, 
possui duas entradas A e B e uma saída Y para cada porta. Sua tensão de nível varia conforme 
temperatura que tem um range de -55°C a 125°C e tensão de alimentação de 3V a 18V, variando 
seus níveis de nível alto e nível baixo. 
 
 
Circuito integrado NOT: 
DM74LS04 
CI com Porta NOT: O CI 7404 é um exemplo comum de um CI com seis portas NOT individuais. Cada 
porta NOT tem dois pinos principais: 
Pino 1 (A): Entrada da porta NOT. 
Pino 2 (Y): Saída inversa da porta NOT. 
 
 
 
 
 
 
A tensão da fonte desse CI conforme datasheet é de 7V, a tensão de entrada é de 5V. 
O pino 14 é a porta VCC (tensão) e o pino 7 é o GND (terra), como tem 6 portas NOT, possui uma 
entradas A uma saída Y para cada porta. Sua tensão de nível alto é de no mínimo 2V e de nível baixo 
é de no máximo 0,8V. 
Fase 2: 
 
 
 
Figura 1 - Marcador de combustível Fonte: o autor. 
 Um carro hipotético possui um sensor de nível baixo de combustível que fornece o 
nível corrente do tanque na forma de um número binário de 3 bits, onde 0 0 0 significa 
vazio e 1 1 1 significa cheio. Projete um circuito que acenderá em nível lógico ALTO LEDs 
(E), indicando que o tanque está em reserva quando atinge o nível 3 ou abaixo. 
(Use LEDs para simular as saídas do sistema, e chaves para simular as entradas). 
 
 
 
2.a. Elabore a tabela-verdade do sistema de controle. 
Elaboração da tabela-verdade para o sistema de controle do carro hipotético com o sensor de nível 
baixo de combustível e LEDs indicadores. Representação das entradas do sistema como A, B e C 
(correspondendo aos 3 bits do sensor de nível de combustível) e a saída (LED indicador) como E. 
 
A B C E 
1 1 1 11 1 0 1 
1 0 1 1 
1 0 0 0 
0 1 1 0 
0 1 0 0 
0 0 1 0 
0 0 0 0 
Nessa tabela, quando os bits A, B e C são 1 1 1 ou 1 1 0 ou 1 0 1 (indicando nível 3 ou abaixo), o LED 
E acende (nível lógico ALTO), indicando que o tanque está em reserva. 
 
2.b. Extraia as expressões booleanas da saída constada na tabela-verdade. 
Quando a saída E é igual a 1, indicando que o LED está aceso: 
Quando A = 1 e B = 1 e C = 1: 
E = A . B . C 
Quando A é 1 e B é 1 e C é 0: 
E = A . B . C’ 
Quando A é 1 e B é 0 e C é 1: 
E = A . B’ . C 
Portanto, as expressões booleanas para a saída E, baseadas na tabela-verdade fornecida, são: 
E = A . B . C + A . B . C’ + A . B’ . C 
 
 
 
2.c. Apresente o circuito lógico do sistema de controle desenvolvido a partir das 
expressões booleanas da tabela-verdade. Simule o circuito utilizando o LOGISIM. 
 
E = A . B . C 
 
 
 
 
E = A . B . C’ 
 
 
 
E = A . B’ . C 
 
 
 
 
2.d. Você decidiu fazer uma alteração nesse marcador. Agora você deseja que esse 
circuito também acenda em nível lógico ALTO outros LEDs (F) indicando cheio quando 
o nível atingir 90% ou acima de 90% do tanque. 
Refaça os exercícios a, b e c, mas, agora, descrevendo todos passos necessários para 
incorporar a nova saída F no sistema. Utilize a mesma estrutura organizacional que 
explica os passos dos casos 1 e 2 (p. 60-64) – apresentados na unidade 3. 
Um carro hipotético possui um sensor de nível de combustível que fornece o nível corrente 
do tanque na forma de um número binário de 3 bits, onde 0 0 0 significa vazio e 1 1 1 significa cheio. 
Nesse circuito que será projetado acenderá um led em nível lógico ALTO (E), a indicação de 3 níveis 
de combustível que indicará quando o tanque está em reserva e outro LED (F) com um nível lógico 
BAIXO indicando que o tanque de combustível está em 90% ou acima disso. 
 
Convencionaremos que serão 3 níveis de indicação de combustível, 0, 1 e 2, para quando o 
tanque estiver vazio que atuará um led vermelho (E) e um nível de 90%, chamado de 9 e acima de 
90% , chamado de C, para quando o tanque estiver cheio que atuará um outro Led verde (F). 
Elaboração da tabela verdade: 
Temos três entradas (ABC) e duas saídas no sistema (EF). 
No caso 0 onde as portas ABC estão em nível lógico alto, 1 1 1, o led vermelho (E) estará 
ligado (1), e o led verde (F) estará apagado (0). 
No caso 1 onde as portas ABC estão em nível lógico em 1 1 0, o led vermelho (E) estará ligado 
(1), e o led verde (F) estará apagado (0). 
No caso 2 onde as portas ABC estão em nível lógico em 1 0 1, o led vermelho (E) estará ligado 
(1), e o led verde (F) estará apagado (0). 
No caso 9 onde as portas ABC estão em nível baixo em 0 0 1, o led vermelho (E) estará 
desligado (0), e o led verde (F) estará ligado (1). 
No caso C onde as portas ABC estão em nível baixo em 0 0 0, o led vermelho (E) estará 
desligado (0), e o led verde (F) estará ligado (1). 
Em todos os outros casos o sistema estará com os dois Leds desligados. 
 Tabela-verdade: 
 A B C E F 
Caso 0 1 1 1 1 0 
Caso 1 1 1 0 1 0 
Caso 2 1 0 1 1 0 
 1 0 0 0 0 
 0 1 1 0 0 
 0 1 0 0 0 
Caso 9 0 0 1 0 1 
Caso C 0 0 0 0 1 
 
Para a saída E (tanque na reserva): 
E = A . B . C + A . B . C' + A . B' . C 
Para a saída F (tanque cheio): 
F = A' . B' . C' + A' . B’. C 
Abaixo está a representação do circuito lógico de todas as linhas da tabela-verdade 
construídos e simulados no software Logisim, com a representação da lâmpada de led na saída 
e na cor indicada: