Relatório Circuitos com Memórias

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UNESP 
UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JULIO DE MESQUITA FILHO” 
CAMPUS DE ILHA SOLTEIRA 
 
 
 
 
 
CIRCUITOS COM MEMÓRIAS 
LABORATÓRIO DE CIRCUITOS DIGITAIS II 
 
 
 
 
 
DISCENTE: JOÃO GABRIEL BANDEIRA RAMOS RA: 152053018 
 DOCENTE: SUELY CUNHA AMARO MANTOVANI 
 
 
 
 
 
 
 
 
ILHA SOLTEIRA – SP 
MAIO DE 2017 
1. OBJETIVO 
 Montar circuitos com memória, escrever e ler em uma memória e observar os 
ciclos de leitura e escrita. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. INTRODUÇÃO TEÓRICA 
2.1 MEMÓRIAS SEMICONDUTORAS 
 As memórias são os dispositivos responsáveis pelo armazenamento de dados 
na forma de sinais digitais utilizados nos computadores e em sistemas digitais em 
geral. O flip flop é um dos elementos de memória mais básicos existentes, visto que o 
mesmo é capaz de armazenar um bit de informação. 
 Devido a avanços tecnológicos, hoje é possivel colocar uma quantidade enorme 
de flip flops dentro de um unico 𝑐ℎ𝑖𝑝, alem de proporcionar uma velocidade de acesso 
cada vez maior a um custo menor. 
 Os dados em sistemas digitais podem ser armazenados em memórias do tipo 
semicondutoras, utilizando a tecnologia bipolar ou unipolar (MOS), ou ainda, em 
memórias que utilizam capacitores, ao inves de flip flop’s, como forma de 
armazenamento. 
 As memórias semicondutoras podem ser classificadas, de maneira geral, como 
sendo tipo RAM ou do tipo ROM. As primeiras, por sua vez, ainda podem ser 
subdividas em estáticas e dinamicas e são ditas memórias de leitura e escrita, 
permitindo o acesso direto de um endereço de memória especifico por meio dos 
devidos sinais de controle e endereçamento. As memórias somente de leitura, ou 
ROM’s, são dispositivos destinados a armazenar informações em caráter permanente 
e que pertimem somente o acesso das mesmas. Estas informações permanecem 
imutaveis a menos que seja aplicado um procedimento especifico de regravação. 
 
2.1.1 CIRCUITO INTEGRADO 74189 
 O 74189 é um circuito integrado de uma RAM de alta velocidades de 64 bits 
organizada como uma matriz de 16 palavras por 4 bits cada. As saidas do CI são tri-
state e estão em alta impedancia quando a entrada 𝐶ℎ𝑖𝑝 𝑆𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡 (𝐶𝑆̅̅̅̅ ) está em nivel 
alto. As saídas estao ativas apenas no modo de leitura e a informação de saida 
fornecida é o complemento da informação armazenada. 
O diagrama de blocos, a tabela de descrição dos pinos e a tabela verdade do 
circuito integrado 74189 estao ilustrados nos apendices 𝑨, 𝑩 e 𝑪, respectivamente. 
 
 
 
 
3. METODOLOGIA 
3.1 MATERIAIS UTILIZADOS 
 Para a execução do experimento foram utilizados as unidades Digilab 3/1, 3/2, 
3/3, PU-114 e PU-116 do módulo Degem, além de cabos e conectores. 
 
3.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
 O ensaio foi realizado em quatro etapas e, ao final, foram respondidas uma 
serie de questões pertinentes a cada uma delas. 
 A primeira parte do experimento consistiu em implementar um divisor de 
frequencia por 16 utilizando quatro flip-flop’s do tipo D presentes na unidade Digilab 
3/1. O mesmo foi utilizado, posteriormente, como um contador de endereços para o 
CI de memória 74189 presente na mesma unidade. O circuito do contador esta 
ilustrado no 𝒂𝒑𝒆𝒏𝒅𝒊𝒄𝒆 𝑫. 
 Depois desta etapa, o procedimento foi implementar o circuito ilustrado no 
𝒂𝒑𝒆𝒏𝒅𝒊𝒄𝒆 𝑬 e entao, testar o mesmo endereçando, escrevendo e lendo na memória 
a informação 𝐹𝐸𝐸1068𝐶𝐷2192623, utilizando as chaves 𝑆𝑊[3. .0] para entrada de 
dados, 𝑆𝑊4 e 𝑆𝑊5 para o controle da memória e os leds 𝐿[3. .0] para visualização. 
 O terceiro estágio do experimento resumiu-se em montar o circuito do 
𝒂𝒑𝒆𝒏𝒅𝒊𝒄𝒆 𝑭 e analisar o procedimento de leitura e escrita na memória utilizando o 
teclado. 
 A quarta e ultima fase do experimento restringiu-se em implementar o circuito 
do 𝒂𝒑𝒆𝒏𝒅𝒊𝒄𝒆 𝑮 e testá-lo. A simulação foi feita entrando com dados, pelo teclado, 
para serem computados pela Unidade Lógica Aritmética do módulo. A operação 
realizada pela ULA, por sua vez, foi determinada de acordo com as chaves 𝑆𝑊[𝐴. . 𝐷] 
do módulo. O resultado dessa operação foi armazenado no endereço 5 da memória e 
mostrado no display. 
 
 
 
 
 
 
 
4. RESULTADOS E DISCUSSAO 
 Após finalizado as quatro etapas do ensaio, foram respondidas as questoes 
presentes no roteiro do experimento referentes a cada uma das delas. 
 A numeração indica a etapa de qual as questoes se referem. 
1. a) O contador implementado é assincrono ou sincrono? 
𝑅: O contador implementado é do tipo assincrono, porque a entrada de 𝑐𝑙𝑜𝑐𝑘 
de todos os flip flop’s não estao conectadas à um mesmo oscilador, isto é, os 
flip flop’s não estão oscilando ao mesmo tempo. 
 
b) Faça o diagrama de tempo para o contador de endereços. 
𝑅: O diagrama de tempo para o contador de endereços esta ilustrado no 
𝒂𝒑𝒆𝒏𝒅𝒊𝒄𝒆 𝑯. 
 
2. a) Escreva a sequencia do procedimento usado para o ciclo de escrita e leitura 
na memória. 
𝑅: Para escrever na memória, primeiramente deve-se desabilitar a memória 
(𝐶𝐸 = 1) e entao, disponibilizar o endereço, disponibilizar o dado e, em 
seguida, habilitar a memória(𝐶𝐸 = 0), e coloca-la em modo de escrita (𝑅/𝑊 =
0). 
Para realizar a leitura da memória deve-se, primeiramente, desabilitar a 
memória (𝐶𝐸 = 1) e em seguida fornecer o endereço, agora basta habilitar a 
memória (𝐶𝐸 = 0) e coloca-la para operar no modo de leitura (𝑅/𝑊 = 1). 
 
b) Coloque os testes em tabelas, ou seja, para cada endereço mostre os 
resultados escritos e lidos na memória. 
𝑅: 
Endereço Data IN Data OUT 
0 1111 0000 
1 1110 0001 
2 1110 0001 
3 0001 1110 
4 0000 1111 
5 0110 1001 
6 1000 0111 
7 1100 0011 
8 1101 0010 
9 0010 1101 
10 0001 1110 
11 1001 0110 
12 0010 1101 
13 0110 1001 
14 0010 1101 
15 0011 1100 
 
 
c) Desligue o módulo e veja o que ocorreu com os dados gravados na memória. 
Que tipo de memória voce esta usando? 
𝑅: Ao desligar o módulo, os dados da memória foram perdidos porque a 
memória em questão é do tipo RAM (volátil). 
 
d) Complete o diagrama de tempo. 
𝑅: O diagrama de tempo esta ilustrado no 𝒂𝒑𝒆𝒏𝒅𝒊𝒄𝒆 𝑰. 
 
3. a) Explique como funciona o circuito quando uma tecla é pressionada. 
𝑅: Enquanto uma tecla não é pressionada a memória está habilitada e está no 
modo de leitura, mostrando dados no display BCD. Assim que uma tecla é 
pressionada, a memória é posta no modo de escrita e armazena os dados que 
estiver recebendo do teclado. 
 
b) Armazene na memória o complemento do valor do endereço. Repita este 
passo para os 16 endereços. Anote em uma tabela. 
𝑅: 
Endereço Data IN Data OUT 
0 1111 0000 
1 1110 0001 
2 1101 0010 
3 1100 0011 
4 1011 0100 
5 1010 0101 
6 1001 0110 
7 1000 0111 
8 0111 1000 
9 0110 1001 
10 0101 1010 
11 0100 1011 
12 0011 1100 
13 0010 1101 
14 0001 1110 
15 0000 1111 
 
c) Explique o que ocorre no circuito, para um 𝑐𝑙𝑜𝑐𝑘 na borda de subida na 
entrada 𝑥? E se o 𝑐𝑙𝑜𝑐𝑘 estiver na borda de descida? 
𝑅: Na borda de subida da entrada 𝑥 há uma contagem no contador de 
endereços, ao mesmo tempo em que a memória é desabilitada. Na borda de 
descida da entrada 𝑥 não há contagem no contador de endereços e a memória 
é habilitada. 
 
4. a) Explique o funcionamento, em detalhes, e como o resultado é obtido. 
𝑅: Para a utilização deste circuito deve-se teclar ‘A’ seguido do seu valor, e 
depois deve-se pressionar ‘B’ e informar o seu valor. Toda informaçãode 
entrada se dá pelo teclado e será codificada para a utilização no circuito. 
Os dados recebidos passam por um demultiplexador 74154 que 
determina, com o auxilio externo de flip flop’s tipo D e portas Nand, qual 
registrador (REG A ou REG B) armazenará a informação proveniente do teclado. 
dfAo pressionar a tecla ‘A’ seleciona-se o registrador ‘A’ e este armazena o seu 
valor. O mesmo ocorre para a variavel ‘B’. 
Com os dados carregados em ambos os registradores, 𝑅𝐸𝐺 𝐴 e 𝑅𝐸𝐺 𝐵, 
a 𝑈𝐿𝐴 74181 realiza a operação definida pelas chaves 𝑆𝑊[𝐷. . 𝐴] e fornece o 
resultado nas saidas 𝐹[3. .0]. A 𝑈𝐿𝐴 opera no circuito com as entradas 𝐶𝑛 e 𝑀 
em nivel lógico alto e nivel lógico baixo, respectivamente. 
Tanto as saidas 𝐹[3. .0] da 𝑈𝐿𝐴 quanto as saidas 𝑄[𝐷. . 𝐴] do contador 
binário 74193 foram conectadas as entradas do multiplexador 74157. Este 
ultimo permite, ou não, a passagem dos sinais 𝐹[3. .0] da 𝑈𝐿𝐴 ou dos sinais 
𝑄[𝐷. . 𝐴] do contador de endereços, por meio da entrada 𝑆𝐸𝐿𝐸𝐶𝑇, para as 
saidas 𝑌[3. .0]. 
O conjunto de saidas 𝑌[3. .0] do multiplexador é conectado diretamente 
no conjunto de entradas 𝐴[3. .0] da memória 74189, responsaveis pelo 
endereçamento da mesma, e nas entradas 𝐷[3. .0] do 𝑙𝑎𝑡𝑐ℎ 74373. O 𝑙𝑎𝑡𝑐ℎ, 
por sua vez, fornece informação ao conjunto de entradas 𝐷𝐼[3. .0] da memória 
e os dados armazenados na mesma podem ser visualizados pelo display 
hexadecimal que recebe o conjunto de saida 𝐷𝑂̅̅ ̅̅ [3. .0] da memória. 
Para o circuito operar corretamente, a entrada 𝑆𝐸𝐿𝐸𝐶𝑇 do 
multiplexador deve ser conectada à chave 𝑆𝑊1 do 𝑙𝑎𝑡𝑐ℎ, e a entrada �̅� do 
mesmo dispositivo deve assumir nivel lógico baixo, assim como a entrada 𝑂𝐶 
do 𝑙𝑎𝑡𝑐ℎ. 
Quando a entrada 𝑆𝐸𝐿𝐸𝐶𝑇 esta em nivel alto, o resultado da operação 
da 𝑈𝐿𝐴 se torna a saida do multiplexador, e entao esta informação é 
armazenada no 𝑙𝑎𝑡𝑐ℎ e passada para o conjuto de dados de entrada da 
memória. Quando 𝑆𝐸𝐿𝐸𝐶𝑇 é posta em nivel baixo, o multiplexador fornece o 
devido endereçamento para memória, entretanto, essa informação não é 
armazenada no registrador e, consequentemente, os dados de entrada 
𝐷𝐼[3. .0] da memória permanecem inalterados. 
 
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5. CONCLUSÃO 
 O ensaio objetivou implementar circuitos com memórias e visualizar os 
diferentes modos de operação de leitura e escrita utilizando os módulos didáticos da 
Degem. 
 Os resultados obtidos a partir do experimento foram satisfatórios, visto que 
proporcionaram uma revisão de conceitos importantes, como o de: contadores, 
circuitos tri-state, multiplexadores, demultiplexadores, registradores e etc. Além 
disso, todos os circuitos operaram de maneira adequada, uma vez que o procedimento 
para o manuseio correto das memórias acompanhou a teoria anteriormente 
desenvolvida. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 
[1] Tocci, Ronald J.; Widmer, Neal S. Sistemas Digitais: Princípios e Aplicações. 8º ed, 
Prentice Hall, 2003. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7. APENDICE