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CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I Parte I Portas Lógicas e Álgebra Booleana CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I Aula 1 Apresentando a disciplina CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I Aula 2 Constantes e Variáveis Booleanas Tabela Verdade Operações OR, AND, NOT. Descrevendo circuitos Algebricamente (equações de saída). Implementando circuitos a partir de expressões booleanas. Portas NOR e NAND. Teorema de De Morgan Portas Exclusive-OR e Exclusive-NOR CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Em lógica existem somente duas condições possíveis: Não importa a nomenclatura adotada, as entradas e saídas só podem assumir duas condições. Verdadeiro Ligado Sim Ativo 1 Falso Desligado Não Inativo 0 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I No século XIV, o filósofo inglês George Boole, desenvolveu um estudo sobre a tomada de decisões lógicas em circunstâncias verdadeiras ou falsas. Lógica booleana Base para o desenvolvimento da computação. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • As operações entre as entradas e saída de um circuito se dão pela Álgebra booleana. • Funções lógicas básicas – NOT – AND – OR • Não existem funções como: fração, raíz, logarítmos, etc. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Comumente se utilizam letras para determinar as variáveis lógicas, de entrada ou saída. • No estudo de circuitos digitais, costuma-se utilizar os símbolos ‘0’ e ‘1’ para determinar o estado/condição lógica de uma variável: A = 1 ou A = 0 B = 1 ou B = 0 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I Tabelas-Verdade CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Um circuito lógico possui uma ou mais entradas e, pelo menos, uma saída. ? { Entradas Saída CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • As variáveis lógicas, de entrada e saída, referenciadas por letras: ? A B X CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • A tabela-verdade descreve a saída de um circuito com base nas variáveis de entrada. • Relaciona todas as combinações de entrada com as respectivas saídas do circuito. ? A B X CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I ? A B X A B X 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Tamanho da tabela verdade – Como a tabela relaciona todas as combinações das variáveis de entrada, seu tamanho (quantidade de linhas) será: 2n – Onde n é o número de variáveis de entrada. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Portanto: Qtd de variáveis de entrada Tamanho (em linhas) da tabela 1 2 2 4 3 8 4 16 5 32 6 64 7 128 ... CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • A forma mais simples de preencher as entradas da tabela é pela contagem binária, começando em 0. • Recordando, combinações para 3 variáveis de entrada (8 combinações ao todo): 0 0 0 0 1 0 0 4 0 0 1 1 1 0 1 5 0 1 0 2 1 1 0 6 0 1 1 3 1 1 1 7 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Exemplo de tabela-verdade com 3 variáveis de entrada: A B C X 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 ? A B X C CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Escreva a tabela-verdade para um circuito de 3 entradas com a seguinte lógica: – Se DUAS OU MAIS entradas forem iguais a ‘0’, a saída é ‘1’. ? A B X C EXERCÍCIO CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Se DUAS OU MAIS entradas forem iguais a ‘0’, a saída é ‘1’. A B C X 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 ? A B X C EXERCÍCIO CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Se DUAS OU MAIS entradas forem iguais a ‘0’, a saída é ‘1’. • Resposta: A B C X 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 EXERCÍCIO CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Suponha um alarme de carro, com 3 entradas: A – ‘1’ Indica se o alarme está armado B – ‘1’ Indica se alguma porta foi aberta C – ‘1’ Indica se algum vidro foi quebrado X – Saída. Se ‘1’ dispara a sirene EXERCÍCIO ? A B C X CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I Faça a tabela-verdade obedecendo os critérios abaixo: – Se alguma porta for aberta, o alarme dispara; – Se algum vidro for quebrado, o alarme dispara; – Se o alarme não estiver armado, ele nunca dispara. EXERCÍCIO ? A B C X CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I EXERCÍCIO A B C X 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 Armado? Porta? Vidro ? Sirene! - Se alguma porta for aberta, o alarme dispara; - Se algum vidro for quebrado, o alarme dispara; - Se o alarme não estiver armado, ele nunca dispara. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I EXERCÍCIO A B C X 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 Armado? Porta? Vidro ? Sirene! Resposta: Repare que Se A = 0, então X será 0 . Sempre! CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I EXERCÍCIOS CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • NOT – Inversão (ou negação). – Possui somente uma entrada. – A saída é sempre o inverso da entrada. NOT A X CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • NOT – X (saída) é o inverso de A (entrada). – Portanto, a tabela verdade é: NOT A X A X 0 1 1 0 Como a operação possui somente uma entrada, a tabela verdade possui 21 = 2 saídas CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • NOT – A inversão pode ser representada como abaixo: X = A – A barra sobre a letra indica a inversão. 0 = 1 e 1 = 0 NOT A X CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • NOT – Representando X como A na tabela-verdade: NOT A X A X = A 0 1 1 0 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • NOT – O símbolo que representa a porta NOT : X = A A CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • NOT – Propriedade: ao inverter duas vezes uma entrada, obtemos a entrada original. A A A A = A CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • AND – Duas ou mais entradas. – Tem saída ‘1’ quando todas as entradas são ‘1’. – Se uma única entrada for ‘0’ a saída será ‘0’. AND A B X CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • AND – Tabela-verdade para AND de duas entradas: A B X 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • AND – Tabela-verdade para AND de três entradas: A B C X 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 Todas as entradas em ‘1’ Única possibilidade da saída igual a ‘1’ CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • AND – O símbolo que representa a porta AND : 2 entradas 3 entradas A B X CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • OR – Duas ou mais entradas. – Tem saída ‘1’ quando qualquer entrada é ‘1’. – Tem saída ‘0’ quando todas as entradas são ‘0’. OR A B X CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • OR – Tabela-verdade para OR de duas entradas: A B X 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • OR – Tabela-verdade para OR de três entradas: A B C X 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 Todas as entradas em ‘0’ Única possibilidadeda saída igual a ‘0’ CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • OR – O símbolo que representa a porta OR : 2 entradas 3 entradas A B X CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Suponha o circuito abaixo, com as entradas indicadas. Qual o valor de saída (X)? A B X A 0 B 1 EXERCÍCIO CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I 0 1 0 A 0 B 1 EXERCÍCIO 1 Resposta: CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Suponha o circuito abaixo, com as entradas indicadas. Qual o valor de saída (X)? A B C D X A 0 B 1 C 1 D 1 EXERCÍCIO CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I A 0 B 1 C 1 D 1 EXERCÍCIO 0 1 1 1 1 1 0 0 1 Resposta: CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Escreva a tabela-verdade para o circuito abaixo: A B C X EXERCÍCIO CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I A B C X EXERCÍCIO A B C X 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 Resposta: CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I A B C X EXERCÍCIO A B C X 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 Resposta: CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I Descrevendo Circuitos Lógicos Algebricamente CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Expressões booleanas – Permitem representar as operações booleanas. – Não confundir os sinais adotados com o uso tradicional na matemática. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • AND X = A . B Representa a operação: X = A AND B A B X A B X 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • AND X = A . B Dica: Repare que é usado o símbolo . (ponto), que na matemática representa a multiplicação. A B X 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 - Qualquer número multiplicado por 0 resulta em 0. - Qualquer operação AND envolvendo um ‘0’ resulta em ‘0’. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • AND 0 . 0 = 0 0 . 1 = 0 1 . 0 = 0 1 . 1 = 1 A B X 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • AND Com três entradas X = A . B . C = ABC CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • OR X = A + B Representa a operação: X = A OR B A B X A B X 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • OR X = A + B Dica: Repare que é usado o símbolo +, que na matemática representa a soma. A B X 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 - Uma soma* resulta em 0 quando todos os operandos são 0. -Uma operação OR resulta em ‘0’ quando todas as entradas são ‘0’. * Números naturais CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • OR 0 + 0 = 0 0 + 1 = 1 1 + 0 = 1 1 + 1 = 1 A B X 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • OR Com três entradas X = A + B + C CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Expressão lógica do circuito A B C X = A . (B+C) CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I A B C X = A . (B+C) CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I A B C X = A . (B+C) AND CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I A B C X = A . (B+C) O uso de parênteses é importante para evitar confusão na interpretação da expressão. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Expressão lógica do circuito A B C X CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I A B C X = (AB) + C CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I Valor da saída de circuitos lógicos CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Dada uma expressão, o valor de saída pode ser encontrado substituindo-se as variáveis de entrada. • Lembrando que: NOT 1 = 0 0 = 1 AND 0.0 = 0 0.1 = 0 1.0 = 0 1.1 = 1 OR 0+0 = 0 0+1 = 1 1+0 = 1 1+1 = 1 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Dada uma expressão, o valor de saída pode ser encontrado substituindo-se as variáveis de entrada. X = ABC + (A + C) Variáveis de entrada A = 1 B = 0 C = 1 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I Substituindo as variáveis de entrada: X = ABC + (A + C) Entrada A = 1 B = 0 C = 1 = 1.0.1 + (1 + 1) = 1.0.1 + (1 + 0) = 0 + (1 + 0) = 0 + 1 = 1 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Encontre o valor de saída X = AB + (BC . (AD + CD)) Variáveis de entrada A = 1 C = 0 B = 1 D = 0 EXERCÍCIO CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I X = AB + (BC . (AD + CD)) Entrada A = 1 B = 1 C = 0 D = 0 EXERCÍCIO = 1.1 + (1.0 . (1.0 + 0.0)) = 1 + (1.0 . ( 0 + 0 )) = 1 + (1.0 . 0) = 1 + 0 = 1 Resposta: CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • A tabela-verdade do circuito permite entender melhor como o circuito funciona e ajuda no diagnóstico de problemas. • Para facilitar a montagem da tabela, esta pode contem valores intermediários do circuito, simplificando o cálculo das saídas. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I X = (ABC) + (A+C) A B C ABC A+C ABC + (A+C) 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 Valores intermediários CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I X = (A+B+C) . (AC) A B C A+B+C C AC (A+B+C) . (AC) 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 EXERCÍCIO CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I X = (A+B+C) . (AC) A B C A+B+C C AC (A+B+C) . (AC) 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 EXERCÍCIO R e s p o s ta : CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I Implementando circuitos a partir de expressões booleanas CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Pela observação de uma expressão booleana podemos determinar: – As portas que compõem o circuito. – A hierarquia entre as portas, que determinará a topologia do circuito. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Exemplo 1: X = A + B OR 2 entradas A B X CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Exemplo 2: X = A + B Repare que A e B são invertidos ANTES da operação OR. A B X CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Exemplo 3: X = A + B Esse inversor se aplica APÓS a operação OR. A B X CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Exemplo 3: X = A + B Esse inversor se aplica APÓS a operação OR. A B X A B A+B A+B CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Exemplo 3: X = A + B É importante entender a hierarquia das operações e assim sua ordem no circuito. A B X A B A+B A+B 1. Entradas: A e B 2. Inverter A e B 3. OR entre A e B 4. Inverter a saída do OR CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Exemplo 4: X = AB + (BC . (AD + CD)) CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Exemplo 4: X = AB + (BC . (AD + CD)) AND 2 entradas AND 2 entradas AND 2 entradas AND 2 entradas OR 2 entradas AND 2 entradas OR 2 entradas NOT CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Inicialmente, podemos notar que: X = AB + (BC . (AD + CD)) AND 2 entradas NOT A PORTA NOT SE APLICA APÓS A SAÍDA DO AND ESSA É A ‘ÚLTIMA’ PORTA DO CIRCUITO(É DELA QUE SAI O RESULTADO) CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I X = AB + (BC . (AD + CD)) A B B C A D C D CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I X = AB + (BC . (AD + CD)) BC (AD+CD) AD CD AB BC .(AD+CD) CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I X = AB + (BC . (AD + CD)) A D C D CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I A D C D B C X = AB + (BC . (AD + CD)) CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I A D C D B C X = AB + (BC . (AD + CD)) A B X CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I A D C D B C X = AB + (BC . (AD + CD)) A B X 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 6 5 7 8 Indicação das portas no circuito CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I A D C D B C X = AB + (BC . (AD + CD)) A B X AD CD CD AD+CD BC BC.(AD+CD) AB Indicação dos valores intermediários no circuito CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Desenhe o circuito a partir da expressão abaixo: EXERCÍCIO X = ABD + AE + (CB+CE) CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I EXERCÍCIO X = ABD + AE + (CB+CE) A B D A E C C B E X Resposta: CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I EXERCÍCIO X = ABD + AE + (CB+CE) A B D A E C C B E X 1 2 3 4 5 6 7 2 1 3 4 5 6 7 Indicação das portas no circuito CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I Portas NAND e NOR CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Porta NOR / NOT-OR – Porta OR com um inversor na saída A B A+B A+B 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 OR NOR CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Porta NOR / NOT-OR – Símbolo CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Porta NAND / NOT-AND – Porta AND com um inversor na saída A B AB AB 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 AND NAND CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Porta NAND / NOT-AND – Símbolo CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • As duas expressões abaixo são equivalentes? EXERCÍCIO X = A . B X = (A . B) CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I Inicialmente, verificamos que não representam o mesmo circuito. EXERCÍCIO X = A . B X = (A . B) A B A B X X CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I A melhor de forma de provar que as expressões não são equivalentes é pelo uso das tabelas- verdade. EXERCÍCIO X = A . B X = (A . B) A B A B A .B 0 0 0 1 1 0 1 1 A B AB AB 0 0 0 1 1 0 1 1 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I A melhor de forma de provar que as expressões não são equivalentes é pelo uso das tabelas- verdade. EXERCÍCIO X = A . B X = (A . B) A B A B A .B 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 A B AB AB 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I As tabelas-verdade diferentes provam que as expressões não são equivalentes. EXERCÍCIO X = A . B X = (A . B) A B A B A .B 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 A B AB AB 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 = Resposta: CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • As duas expressões abaixo são equivalentes? EXERCÍCIO X = A + B X = (A + B) CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I Desenhando os circuitos EXERCÍCIO X = A + B X = (A + B) A B A B X X CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I Escrevendo as tabelas-verdade EXERCÍCIO X = A + B X = (A + B) A B A B A +B 0 0 0 1 1 0 1 1 A B A+B A+B 0 0 0 1 1 0 1 1 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I Escrevendo as tabelas-verdade EXERCÍCIO X = A + B X = (A + B) A B A B A +B 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 A B A+B A+B 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I EXERCÍCIO X = A + B X = (A + B) A B A B A +B 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 A B A+B A+B 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 Resposta: = As tabelas-verdade diferentes provam que as expressões não são equivalentes. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Teoremas de De Morgan Augustus De Morgan Matemático Britânico, viveu no século XIV. “Os teoremas de De Morgan são muito úteis na simplificação de expressões nas quais um produto ou soma de variáveis aparecem negados.” Circuitos Digitais, Tocci, et al, 11ª ed, Pág 70 Fonte: Wikipedia CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Teoremas de De Morgan (a+b) = a . b (16) (a.b) = a + b (17) CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Teoremas de De Morgan (a+b) = a . b (16) a b a b CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Teoremas de De Morgan a b a b (a.b) = a + b (17) CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I b. a sua tabela-verdade EXERCÍCIO X = (A+B) + B A B A+B A+B (A+B)+B (A+B)+B 0 0 0 1 1 0 1 1 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I b. a sua tabela-verdade EXERCÍCIO X = (A+B) + B A B A+B A+B (A+B)+B (A+B)+B 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 Resposta: CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I c. a saída se A=0 e B=1 EXERCÍCIO X = (A+B) + B CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I c. a saída se A=0 e B=1 Essa informação pode ser obtida na tabela-verdade, determinada em (b). Mas se essa não estiver disponível, pode-se fazer o cálculo a partir da expressão: EXERCÍCIO X = (A+B) + B = (0 +1) + 1 = 1 + 1 = 0 + 1 = 1 = 0 Resposta: CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Para o circuito abaixo, determine: a. a sua expressão b. a sua tabela-verdade c. a saída se A=1, B=1 e C=0 EXERCÍCIO A B X C CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I a. a sua expressão EXERCÍCIO A B X C CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I a. a sua expressão EXERCÍCIO Resposta: A B X C (A+B) (BC) (A+B)+(BC) X = CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I b. a sua tabela-verdade EXERCÍCIO A B C A+B A+B BC BC (A+B)+(BC) (A+B)+(BC) 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 (A+B)+(BC) X = CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I b. a sua tabela-verdade EXERCÍCIO A B C A+B A+B BC BC (A+B)+(BC) (A+B)+(BC) 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 Resposta: (A+B)+(BC) X = CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I c. a saída se A=1, B=1 e C=0 EXERCÍCIO (A+B)+(BC) X = CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I c. a saída se A=1, B=1 e C=0 EXERCÍCIO = (1+1)+(1.0) = 1 + 0 = 0 + 1 = 1 = 0 Resposta: (A+B)+(BC) X = CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I Circuitos XOR e XNOR (Coincidência) CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Suponha o circuito abaixo: X = AB + AB A B A B AB AB X 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Suponha o circuito abaixo: X = AB + AB A B A B AB AB X 0 0 1 1 0 0 0 0 11 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 Repare que X só é igual a ‘1’, quando as entradas (A e B) são opostas. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • O XOR possui símbolos próprios. • Em expressões: X = AB + AB X = A B • Em desenhos: CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Os desenhos abaixo representam o XOR: CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Suponha o circuito abaixo: X = AB + AB A B A B AB AB X 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 Repare que X só é igual a ‘1’, quando as entradas (A e B) são iguais. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • O XNOR (Coincidência) possui símbolos próprios. • Em expressões: X = AB + AB X = A B • Em desenhos: CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I Aula 3 Teoremas Álgebra booleana Simplificações algébricas de circuitos. Universalidade das Portas NAND e NOR CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • A álgebra booleana nos permite expressar matematicamente o funcionamento de um circuito. • Circuitos e expressões podem ser simplificados com o uso de teoremas booleanos. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Porque é importante simplificar os circuitos? Muitas vezes a lógica desenvolvida para resolver um problema, nos leva a circuitos complexos e com grande número de portas lógicas. Nesses casos, costuma ser possível simplificar o circuito, reduzindo a quantidade de portas necessárias. Lembre-se: quanto mais complexo é um circuito, mais difícil e mais cara será sua implementação. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Teoremas de uma variável CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Teorema 1 a 0 0 a . 0 = 0 A operação AND com qualquer variável igual a 0, resultará sempre em 0, não importando a outra variável de entrada. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Teorema 2 a 1 a . 1 = a A operação AND com qualquer variável igual a 1, resultará sempre no valor da outra variável. a CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Teorema 3 a a . a = a A operação AND com o mesmo valor nas entradas, resultará nesse mesmo valor. a CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Teorema 4 a a . a = 0 Como a ou a será 0, a saída será sempre 0. 0 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Teorema 5 a 0 a + 0 = a A operação OR com uma variável igual a 0, resultará no valor da outra variável. a CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Teorema 6 a 1 a + 1 = 1 A operação OR com uma variável igual a 1, resultará sempre em 1. 1 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Teorema 7 a a + a = a A operação OR com o mesmo valor nas entradas, resultará nesse mesmo valor. a CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Teorema 8 a a + a = 1 1 Como a ou a será 1, a saída será sempre 1. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Resumo (1 variável) a . 0 = 0 a . 1 = a a . a = a a . a = 0 a + 0 = a a + 1 = 1 a + a = a a + a = 1 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplifique a expressão: EXERCÍCIO X = AA + BB CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplifique a expressão: EXERCÍCIO X = AA + BB = 0 + B = B a . a = 0 a . a = a a + 0 = a Resposta: CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplifique a expressão: EXERCÍCIO X = A+A+A + BB CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplifique a expressão: EXERCÍCIO X = A+A+A + BB = 1 + 0 = 1 a + a = 1 a . a = 0 Não importam os valores de A e B. Esse circuito sempre resultará em 1. Resposta: CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Teoremas com mais de uma variável CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Teorema 9 a + b = b + a OR é uma operação comutativa. Não importa a ordem em que as variáveis aparecem na expressão. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Teorema 10 a . b = b . a AND é uma operação comutativa. Não importa a ordem em que as variáveis aparecem na expressão. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Teorema 11 a + (b+c) = (a+b) + c = a + b + c OR é uma operação associativa. É possível agrupar as variáveis em expressões. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Teorema 12 a.(bc) = (ab).c = abc AND é uma operação associativa. É possível agrupar as variáveis em expressões. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Teorema 13 a(b+c) = ab + ac Distributividade. Permite colocar variáveis em evidência. (d+a)(b+c) = db + ab + dc + ac a+(bc) = (a+b)(a+c) * * Cuidado: Não se aplica à álgebra convencional. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Teorema 14 a + ab = a Prova: a . (1 + b) a . 1 a CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Teorema 15a a + ab = a + b Prova: (a+a)(a+b) 1 . (a+b) a + b CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Teorema 15b a + ab = a + b Prova: (a+a)(a+b) 1 . (a+b) a + b CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Resumo (+ de 1 variável) a + b = b + a a . b = b . a a + (b+c) = (a+b) + c = a + b + c a.(bc) = (ab).c = abc a(b+c) = ab + ac (d+a)(b+c) = db + ab + dc + ac a+(bc) = (a+b)(a+c) a + ab = a a + ab = a + b a + ab = a + b CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Prove que: EXERCÍCIO A (A + B) = AB CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Prove que: EXERCÍCIO A (A + B) = AB (A.A)+(AB) 0 + (AB) AB Resposta: CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Prove que: EXERCÍCIO (A+B)(A+C) = A+BC Depois, para ambas as expressões: Desenhe os circuitos. Escreva a tabela verdade. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Prove que: EXERCÍCIO (A+B)(A+C) = A+BC AA + AB + AC + BC A + AB + AC + BC A.(1+ B + C) + BC A . 1 + BC A + BC Resposta: CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I EXERCÍCIO (A+B)(A+C) Resposta: A B A C A B C A+BC CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I EXERCÍCIO (A+B)(A+C) A B C A+B A+C (A+B)(A+C) 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 A+BC A B C BC A+BC 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I EXERCÍCIO (A+B)(A+C) Resposta: A B C A+B A+C (A+B)(A+C) 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 A+BC A B C BC A+BC 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 = CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplifique a expressão: EXERCÍCIO x = (A+B)(A+B) CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplifique a expressão: EXERCÍCIO x = (A+B)(A+B) =AA + AB + BA + BB = 0 + AB + BA + B = B (A + A + 1) = B ( 1 + 1) = B Resposta: CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplifique a expressão: EXERCÍCIO x = ACD + ABCD CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplifique a expressão: EXERCÍCIO x = ACD + ABCD = CD (A + AB) = CD (A+A)(A+B) = CD ( 1 .(A+B)) = CD (A+B) = ACD + BCD Teorema 15a CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplifique a expressão: (a+b) = a . b (a.b) = a + b x = (A + C).(B + D) CIRCUITOS DIGITAISUnidade I • Simplifique a expressão: (a+b) = a . b (a.b) = a + b x = (A + C).(B + D) = (A+C) + (B+D) = (A.C) + (B.D) = AC + BD Vantagem dessa simplificação: inversões somente em variáveis simples. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplifique o circuito abaixo utilizando os teoremas de De Morgan: EXERCÍCIO B A C x CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I 1. Escrever a expressão do circuito EXERCÍCIO B A C x x = ABC CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I 2. Simplificar a expressão EXERCÍCIO x = ABC x = A + B + C x = A + B + C CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I 3. Desenhar o circuito simplificado EXERCÍCIO x = A + B + C A B C x Resposta: CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I Obtenha a expressão do circuito e simplifique: EXERCÍCIO A B x CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I EXERCÍCIO A B x x = ((AB)A) . ((AB)B) CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I EXERCÍCIO A B x x = ((AB)A) . ((AB)B) CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I EXERCÍCIO x = ((AB)A) . ((AB)B) = ((AB)A) + ((AB)B) = ((AB)A) + ((AB)B) = ((AB)A) + ((AB)B) = AB (A+B) = AB (A+B) = (A+B) (A+B) = AA + AB + BA + BB = AB + BA Resposta: CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I Simplifique a expressão: EXERCÍCIO x = (B+D).(BC).(AB) CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I Simplifique a expressão: EXERCÍCIO x = (B+D).(BC).(AB) = (B+D)+(BC)+(AB) = (B+D)+(BC)+(A+B) = (B+D)+(BC)+(A+B) = B+D+BC+A+B = D + BC + A + 1 = 1 = 1 Resposta: CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simbologia alternativa Os círculos na entrada representam as inversões CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I Universalidade das portas NAND e NOR CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Todas as expressões booleana podem ser representadas pela combinação de portas OR, AND e Inversor. • Porém, a porta NAND, com combinações, pode representar qualquer outra porta. • Portanto, é possível implementar qualquer circuito usando-se somente portas NAND. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Porta NAND funcionando como inversor: x = A.A x = A A x CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Porta NAND funcionando como AND: x = (AB).(AB) x = AB = AB A x B AB CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Porta NAND funcionando como AND: x = (AB).(AB) x = AB = AB A x B AB Repare que o segundo NAND está ligado como inversor. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Porta NAND funcionando como OR: x = A.B x = A + B = A + B A x B A B CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Porta NOR funcionando como inversor: x = A+A x = A A x CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Porta NOR funcionando como AND: x = A+B x = A.B = AB A x B A B CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Porta NOR funcionando como OR: x = (A+B)+(A+B) x = A+B = A+B A x B A+B CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Porta NOR funcionando como OR: x = (A+B)+(A+B) x = A+B = A+B A x B A+B Repare que o segundo NOR está ligado como inversor. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I Aula 4 Projetando Circuitos Combinacionais Obtendo equações de tabelas verdade. Formas soma-de-produtos e produto-de- soma CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Forma Soma-de-Produtos – Expressão que contem: – Dois ou mais termos AND, conectados por operação OR. X = BD+BC+AB CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Forma Soma-de-Produtos As variáveis podem estar individualmente negadas. X = BD+BC+AB Cuidado: O termo (completo) negado não é um AND, e sim um NAND. X = BD+BC+AB CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Forma Soma-de-Produtos O termo negado não é um AND, e sim um NAND. X = BD+BC+AB A simplificação pode ser dificultada nesse caso. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Forma Produtos-de-soma – Expressão que contem: – Dois ou mais termos OR, conectados por operação AND. X = (B+D)(B+C)(A+B) CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Forma Produtos-de-soma As variáveis podem estar individualmente negadas. X = (B+D)(B+C)(A+B) Cuidado: O termo (completo) negado não é um OR, e sim um NOR. X = (B+D)(B+C)(A+B) CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Forma Produtos-de-soma O termo negado não é um OR, e sim um NOR. X = (B+D)(B+C)(A+B) A simplificação pode ser dificultada nesse caso. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Projetando circuitos lógicos combinacionais – Suponha a tabela verdade do circuito: X=A+BC A B C X=A+BC 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • O que essa tabela-verdade nos diz? A B C X=A+BC 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • O que essa tabela-verdade nos diz? A B C X=A+BC 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 A tabela nos diz quais combinações das variáveis de entrada (A, B e C) produzem uma saída ‘1’. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • O que essa tabela-verdade nos diz? A B C X=A+BC 1 0 0 0 0 2 0 0 1 0 3 0 1 0 0 4 0 1 1 1 5 1 0 0 1 6 1 0 1 1 7 1 1 0 1 8 1 1 1 1 Linha 4: Quando A=0 E B=1 E C=1, então X será 1. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • O que essa tabela-verdade nos diz? A B C X=A+BC 1 0 0 0 0 2 0 0 1 0 3 0 1 0 0 4 0 1 1 1 5 1 0 0 1 6 1 0 1 1 7 1 1 0 1 8 1 1 1 1 Quando A=0 E B=1 E C=1, então X será 1. Não basta que A=0 ou B=1 ou C=1 para que a saída seja ‘1’. As 3 variáveis devem ter esses valores ao mesmo tempo! CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • O que essa tabela-verdade nos diz? A B C X=A+BC 1 0 0 0 0 2 0 0 1 0 3 0 1 0 0 4 0 1 1 1 5 1 0 0 1 6 1 0 1 1 7 1 1 0 1 8 1 1 1 1 E essa é a única condição para X ser igual a ‘1’ ? NÃO! X PODE SER ‘1’ COM OUTRAS COMBINAÇÕES. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • O que essa tabela-verdade nos diz? A B C X=A+BC 1 0 0 0 0 2 0 0 1 0 3 0 1 0 0 4 0 1 1 1 5 1 0 0 1 6 1 0 1 1 7 1 1 0 1 8 1 1 1 1 X pode ser ‘1’ também quando: A=1 E B=0 e C=0 (linha 5) Quando as três variáveis tiverem, ao mesmo tempo, esses valores, então X será ‘1’. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Quando X pode ser ‘1’? A B C X=A+BC 1 0 0 0 0 2 0 0 1 0 3 0 1 0 0 4 0 1 1 1 5 1 0 0 1 6 1 0 1 1 7 1 1 0 1 8 1 1 1 1 Sabemos que X será ‘1’ quando: A=0 E B=1 E C=1 OU QUANDO A=1 E B=0 E C=0 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Quando X pode ser ‘1’? A B C X=A+BC 1 0 0 0 0 2 0 0 1 0 3 0 1 0 0 4 0 1 1 1 5 1 0 0 1 6 1 0 1 1 7 1 1 0 1 8 1 1 1 1 A=0 E B=1 E C=1 OU QUANDO A=1 E B=0 E C=0 Então, podemos escrever que? X = ABC + ABC CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Quando X pode ser ‘1’? A B C X=A+BC 1 0 0 0 0 2 0 0 1 0 3 0 1 0 0 4 0 1 1 1 5 1 0 0 1 6 1 0 1 1 7 1 1 0 1 8 1 1 1 1 Então, podemos escrever que? X = ABC + ABC A expressão acima diz que X será ‘1’ quando:A=0 E B=1 E C=1 OU QUANDO A=1 E B=0 E C=0 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Quando X pode ser ‘1’? A B C X=A+BC 1 0 0 0 0 2 0 0 1 0 3 0 1 0 0 4 0 1 1 1 5 1 0 0 1 6 1 0 1 1 7 1 1 0 1 8 1 1 1 1 Mas existem outras 3 condições que fazem X ser igual a ‘1’. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Quando X pode ser ‘1’? A B C X=A+BC 1 0 0 0 0 2 0 0 1 0 3 0 1 0 0 4 0 1 1 1 5 1 0 0 1 6 1 0 1 1 7 1 1 0 1 8 1 1 1 1 X será ‘1’ quando: A=0 E B=1 E C=1 OU QUANDO A=1 E B=0 E C=0 OU QUANDO A=1 E B=0 E C=1 OU QUANDO A=1 E B=1 E C=0 OU QUANDO A=1 E B=1 E C=1 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Escrevendo a expressão lógica: A B C X=A+BC 1 0 0 0 0 2 0 0 1 0 3 0 1 0 0 4 0 1 1 1 5 1 0 0 1 6 1 0 1 1 7 1 1 0 1 8 1 1 1 1 X será ‘1’ quando: A=0 E B=1 E C=1 OU QUANDO A=1 E B=0 E C=0 OU QUANDO A=1 E B=0 E C=1 OU QUANDO A=1 E B=1 E C=0 OU QUANDO A=1 E B=1 E C=1 X = ABC + ABC + ABC + ABC + ABC CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • O que a expressão nos diz: A B C X=A+BC 1 0 0 0 0 2 0 0 1 0 3 0 1 0 0 4 0 1 1 1 5 1 0 0 1 6 1 0 1 1 7 1 1 0 1 8 1 1 1 1 X = ABC + ABC + ABC + ABC + ABC As cinco combinações de valores para as variáveis A, B e C, que resultarão em X=1. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • O que a expressão nos diz: A B C X=A+BC 1 0 0 0 0 2 0 0 1 0 3 0 1 0 0 4 0 1 1 1 5 1 0 0 1 6 1 0 1 1 7 1 1 0 1 8 1 1 1 1 X = ABC + ABC + ABC + ABC + ABC Repare que temos: 5 termos AND ligados por OR. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • O que a expressão nos diz: A B C X=A+BC 1 0 0 0 0 2 0 0 1 0 3 0 1 0 0 4 0 1 1 1 5 1 0 0 1 6 1 0 1 1 7 1 1 0 1 8 1 1 1 1 X = ABC + ABC + ABC + ABC + ABC Repare que temos: 5 termos AND ligados por OR. Portanto, quando um dos 5 termos for ‘1’ (resultado do AND), X também será ‘1’. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Repare que a expressão abaixo é: X = ABC + ABC + ABC + ABC + ABC UMA SOMA DE PRODUTOS! CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Procedimento • Para resolver um problema lógico, siga os passos abaixo: 1. Interprete o problema e construa a tabela-verdade que descreva seu funcionamento. 2. Identifique as linhas da tabela cuja saída seja ‘1’. 3. Escreva o termo AND para cada uma delas, combinando as variáveis de entrada. 4. Escreva a expressão de soma de produtos, ligando os termos do item anterior com uma operação OR. 5. Se possível, simplifique o circuito. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Suponha a tabela-verdade abaixo: A B C X 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Suponha a tabela-verdade abaixo: A B C X 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 Escreva a expressão que a representa. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Resposta: A B C X 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 X = ABC + ABC + ABC + ABC + ABC + ABC CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Repare que: A B C X 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 Existem 6 combinações que resultam em X=1. Portanto, a expressão tem 6 termos. Porém, só duas combinações resultam em X=0. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Repare que: A B C X 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 Porém, só duas combinações resultam em X=0. Seria possível escrever uma expressão a partir das linhas que geram X=0 ? SIM! CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Procedimento 1. Interprete o problema e construa a tabela-verdade que descreva seu funcionamento. 2. Identifique as linhas da tabela cuja saída seja ‘0’. 3. Escreva o termo OR para cada uma delas, combinando as variáveis de entrada INVERTIDAS. 4. Escreva a expressão de produto de somas, ligando os termos do item anterior com uma operação AND. 5. Se possível, simplifique o circuito. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • A mesma tabela-verdade do exemplo anterior: A B C X 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 X = (A+B+C).(A+B+C) A interpretação não é tão intuitiva como no caso da soma de produtos. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • A mesma tabela-verdade do exemplo anterior: A B C X 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 X = (A+B+C).(A+B+C) Repare que temos: 2 termos OR ligados por AND. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Repare que a expressão abaixo é: UM PRODUTO DE SOMAS! X = (A+B+C).(A+B+C) CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Soma de produtos: – Soma de termos mínimos – Minitermos • Produto de somas: – Produto de termos máximos – Maxitermos CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Escreva as expressões para a tabela-verdade abaixo usando minitermos e maxitermos: EXERCÍCIO A B C X 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Com minitermos ou soma de produtos: EXERCÍCIO A B C X 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 Identificar as linhas com saída igual a ‘1’. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Com minitermos ou soma de produtos: EXERCÍCIO A B C X 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 X = ABC + ABC + ABC + ABC + ABC Resposta: CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Com maxitermos ou produto de somas: EXERCÍCIO A B C X 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 Identificar as linhas com saída igual a ‘0’. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Com maxitermos ou produto de somas: EXERCÍCIO A B C X 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 X = (A+B+C). (A+B+C).(A+B+C) Resposta: CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplificação de circuitos – Algébrica – Mapa de Karnaugh CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplificação Algébrica – É feita com o uso dos teoremas booleanos, apresentados na unidade I. – O objetivo principal é reescrever a expressão de forma que utilize menor número de portas. – Não há uma fórmula que permita saber se uma expressão ainda pode ser mais simplificada. – Em geral, é uma operação de tentativa e erro. Conta a experiência de quem faz. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplificação Algébrica – Não impõe limites práticos para a quantidade de variáveis. – Expressões maiores tendem a exigir maior esforço para simplificação. – A simplificação algébrica já vem sendo explorada desde a unidade I deste curso. Agora, vamos conhecer o método do Mapa de Karnaugh. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I Aula 5 Simplificação por Mapa de Karnaugh CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Suponha a tabela verdade abaixo: A B C X 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 01 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Suponha a tabela verdade abaixo: A B C X 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 Escrevendo a expressão circuito: X = ABC + ABC CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Suponha a tabela verdade abaixo: A B C X 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 O circuito pode ser facilmente simplificado: X = ABC + ABC X = AB(C+C) como x+x=1 X = AB.1 = AB CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I A B C X 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 Mas, olhe atentamente para a tabela-verdade. Repare que é possível chegar a essa conclusão só observando a tabela. X = AB (simplificado) CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I A B C X 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 Quando A=1 E B=1, X será 1, independente do valor de C. X = AB (simplificado) CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I A B C X 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 É sobre características como essa de uma tabela- verdade, que o mapa de Karnaugh trabalha. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • O mapa de Karnaugh pode ser usado para circuitos com qualquer número de variáveis. Porém: – 2 a 4 variáveis: Fácil – 5 e 6 variáveis : Mais trabalhoso, mas não complicado. – 7 ou mais variáveis : Complicado. Geralmente utilizam-se ferramentas computacionais nesses casos. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Montando um mapa de Karnaugh (ou mapa K): A B X 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 A partir da tabela-verdade: B B A 1 0 A 0 1 Cada linha da tabela é um quadrado no mapa K. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Montando um mapa de Karnaugh (ou mapa K): A B X 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 A partir da tabela-verdade: B B A 1 0 A 0 1 Representa B = 0 B = 1 Representa A = 0 A = 1 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Montando um mapa de Karnaugh (ou mapa K): A B X 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 A partir da tabela-verdade: B B A 1 0 A 0 1 Representa X quando A=1 e B=1 Representa X quando A=1 e B=0 Representa X quando A=0 e B=1 Representa X quando A=0 e B=0 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Montando um mapa K – Os quadrados adjacentes devem diferir em somente uma variável, tanto na horizontal quanto na vertical. – A ordem adotada deve ser como: AB , AB , AB , AB CD , CD , CD , CD CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Mapa K com 3 variáveis A B C X 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 C C AB AB AB AB CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Mapa K com 3 variáveis A B C X 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 C C AB AB AB AB Repare a sequência das variáveis, de maneira que quadrados adjacentes difiram em somente uma variável. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Mapa K com 3 variáveis A B C X 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 C C AB 0 AB 1 AB AB 0 ABC ABC CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Mapa K com 3 variáveis A B C X 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 C C AB 0 0 AB 1 1 AB 0 0 AB 0 0 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Agrupando quadros para simplificação C C AB 0 0 AB 1 1 AB 0 0 AB 0 0 Os quadros com ‘1’ devem ser agrupados com seus adjancentes (na horizontal ou vertical). - Agrupamentos em número base-2, ou seja, só é possível agrupar 1, 2, 4, 8 ... quadros. - Não é possível agrupar 3, 5 ou 6 quadros. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Agrupando quadros para simplificação C C AB 0 0 AB 1 1 AB 0 0 AB 0 0 Podemos fazer o agrupamento: ABC e ABC CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I C C AB 0 0 AB 1 1 AB 0 0 AB 0 0 Analisando o agrupamento ABC e ABC Repare que as variáveis A e B permaneceram inalteradas A e B Porém C aparece com e sem inversão. C e C Conclusão: A e B podem ser agrupadas e a variável C eliminada. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I C C AB 0 0 AB 1 1 AB 0 0 AB 0 0 Analisando o agrupamento Conclusão: A e B podem ser agrupadas e a variável C eliminada. X = AB CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I C C AB 0 0 AB 1 1 AB 0 0 AB 0 0 Analisando o agrupamento Conclusão: A e B podem ser agrupadas e a variável C eliminada. X = AB A prova é simples: X = ABC + ABC X = AB(C+C) X = AB.1 = AB 1 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Considere a tabela-verdade abaixo A B C X 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 C C AB 0 0 AB 1 1 AB 1 0 AB 0 0 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I C C AB 0 0 AB 1 1 AB 1 0 AB 0 0 Temos dois agrupamentos possíveis: 1. ABC e ABC 2. ABC e ABC CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I C C AB 0 0 AB 1 1 AB 1 0 AB 0 0 Analisando o agrupamento 1 ABC e ABC As variáveis A e B permaneceram inalteradas A e B A variável C aparece com e sem inversão. C e C AB A variável C é eliminada. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I C C AB 0 0 AB 1 1 AB 1 0 AB 0 0 Analisando o agrupamento 2 ABC e ABC As variáveis B e C permaneceram inalteradas B e C A variável A aparece com e sem inversão. A e A A variável A é eliminada. BC CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I C C AB 0 0 AB 1 1 AB 1 0 AB 0 0 Juntando o resultado dos agrupamentos X = AB + BC BC AB CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I Prova X = AB + BC A B C AB BC X 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 A B C X 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 = CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Mapa K com 4 variáveis A B C D X 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 CD CD CD CD AB 0 0 0 0 AB 1 1 0 0 AB 0 0 1 1 AB 0 0 0 0 A B C D X 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Mapa K com 4 variáveis CD CD CD CD AB 0 0 0 0 AB 1 1 0 0 AB 0 0 1 1 AB 0 0 0 0 Temos dois agrupamentos possíveis: 1. ABCD e ABCD 2. ABCD e ABCD CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I CD CD CD CD AB 0 0 0 0 AB 1 1 0 0 AB 0 0 1 1 AB 0 0 0 0 ABC Nos dois agrupamentos: As variáveis A, B e C permaneceram inalteradas. A variável D se altera e pode ser eliminada. ABC CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I CD CD CD CD AB 0 0 0 0 AB 1 1 0 0 AB 0 0 1 1 AB 0 0 0 0ABC X = + ABC ABC ABC CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • A partir da tabela-verdade abaixo, simplifique o circuito pelo mapa K EXERCÍCIO A B C D X 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 A B C D X 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 CD CD CD CD AB AB AB AB CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I EXERCÍCIO A B C D X 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 CD CD CD CD AB 0 0 0 0 AB 0 1 1 0 AB 0 1 1 0 AB 0 0 0 0 A B C D X 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I EXERCÍCIO CD CD CD CD AB 0 0 0 0 AB 0 1 1 0 AB 0 1 1 0 AB 0 0 0 0 Fazendo o agrupamento: 1 agrupamento com 4 quadros. As variáveis B e D permanecem inalteradas. As variáveis A e C se alteram eliminadas! CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I EXERCÍCIO CD CD CD CD AB 0 0 0 0 AB 0 1 1 0 AB 0 1 1 0 AB 0 0 0 0 Fazendo o agrupamento: 1 agrupamento com 4 quadros. As variáveis B e D permanecem inalteradas. As variáveis A e C se alteram eliminadas! X = BD Resposta: CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Processo completo de simplificação 1. Construa o mapa K. Coloque os valores correspondentes aos da tabela-verdade (valores de saída). A B C X 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 C C AB 0 AB 1 AB AB 0 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I 2. Procure ‘1s’ que não sejam adjacentes a outros ‘1s’. São chamados ‘1s’ isolados. CD CD CD CD AB 0 1 0 0 AB 1 1 0 0 AB 0 1 0 0 AB 0 1 0 1 ‘1’ isolado ABCD CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I 3. Procure ‘1s’ que são adjacentes a somente um outro. Agrupe todo o par que contem ‘1s’. CD CD CD CD AB 0 1 0 0 AB 1 1 0 0 AB 0 1 0 0 AB 0 1 0 1 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I 4. Agrupe qualquer octeto, mesmo que contenha ‘1s’ que já tenham sido agrupados. CD CD CD CD AB 1 1 0 0 AB 1 1 0 0 AB 1 1 0 0 AB 1 1 1 0 Esse par já estaria agrupado. Não tem problema, pode usar o ‘1’ de novo. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I 5. Agrupe qualquer quarteto que contenha um ou mais ‘1s’ que não tenham sido agrupados. Procure usar o menor número de agrupamentos. CD CD CD CD AB 0 1 0 0 AB 1 1 0 0 AB 0 1 0 0 AB 0 1 0 1 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I 6. Agrupe quaisquer pares necessários para incluir ‘1s’ que ainda não estejam agrupados. Procure usar o menor número de agrupamentos. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I 7. Forme o OR (soma) de todos os termos gerados. + + + CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • As linhas e colunas nas extremidades também são consideradas adjacentes. C C AB AB AB AB CD CD CD CD AB AB AB AB CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • As linhas e colunas nas extremidades também são consideradas adjacentes. C C AB AB AB AB C C AB AB AB AB 1 agrupamento de 2 quadros 1 agrupamento de 4 quadros CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • As linhas e colunas nas extremidades também são consideradas adjacentes. CD CD CD CD AB AB AB AB CD CD CD CD AB AB AB AB 1 agrupamento de 2 quadros 1 agrupamento de 4 quadros CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • As linhas e colunas nas extremidades também são consideradas adjacentes. CD CD CD CD AB AB AB AB 1 agrupamento de 8 quadros CD CD CD CD AB AB AB AB 1 agrupamento de 8 quadros CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • As linhas e colunas nas extremidades também são adjacentes. CD CD CD CD AB AB AB AB 1 agrupamento de 4 quadros CD CD CD CD AB AB AB AB 1 agrupamento de 4 quadros CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplifique o mapa K EXERCÍCIO CD CD CD CD AB 0 1 1 0 AB 1 0 0 1 AB 0 0 0 1 AB 0 1 1 0 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplifique o mapa K e escreva a expressão: EXERCÍCIO CD CD CD CD AB 1 1 AB 1 1 AB 1 AB 1 1 X = BD + ABD + BCD Resposta: CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplifique o mapa K EXERCÍCIO CD CD CD CD AB 0 0 0 0 AB 0 0 0 0 AB 0 1 1 1 AB 0 1 1 1 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplifique o mapa K EXERCÍCIO CD CD CD CD AB 0 0 0 0 AB 0 0 0 0 AB 0 1 1 1 AB 0 1 1 1 X = AD + AC Resposta: CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplifique o mapa K EXERCÍCIO CD CD CD CD AB 1 1 0 0 AB 1 1 0 0 AB 0 0 0 1 AB 1 1 1 1 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplifique o mapa K EXERCÍCIO CD CD CD CD AB 1 1 0 1 AB 1 1 0 0 AB 0 0 0 1 AB 1 1 1 1 X = AB + AC + ACD + BD Resposta: CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplifique o mapa K EXERCÍCIO CD CD CD CD AB 1 0 0 1 AB 1 0 0 1 AB 0 0 1 0 AB 0 0 0 0 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplifique o mapa K EXERCÍCIO CD CD CD CD AB 1 0 0 1 AB 1 0 0 1 AB 0 0 1 0 AB 0 0 0 0 X = AD + ABCD Resposta: CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplifique o mapa K EXERCÍCIO CD CD CD CD AB 0 0 0 0 AB 0 0 0 0 AB 1 1 1 1 AB 1 1 1 1 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplifique o mapa K EXERCÍCIO CD CD CD CD AB 0 0 0 0 AB 0 0 0 0 AB 1 1 1 1 AB 1 1 1 1 X = A CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Condições de irrelevância – Muitas vezes, a identificação de combinações impossíveis ou não previstas das variáveis de entrada, permite simplificar, ainda mais, o circuito. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Condições de irrelevância – Considere o exemplo: Circuito de catraca de acesso com 3 entradas: A – Pessoa é funcionário contratado B – Funcionário em situação regular C – Pessoa possui permissão especial de acesso Saída – Acesso permitido ou negado CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I Circuito de catraca de acesso com 3 entradas: A – Pessoa é funcionário contratado B – Funcionário em situação regular C – Pessoa possui permissão especial de acesso Saída – Acesso permitido ou negado Critérios: 1. A pessoa pode entrar se for funcionário contratado e estiver em situação regular. 2. A pessoa pode entrar se possuir uma permissão especial de acesso. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I Circuito de catraca de acesso com 3 entradas: A – Pessoa é funcionário contratado B – Funcionário em situação regular C – Pessoa possui permissão especial de acesso Saída – Acesso permitido ou negado Critérios: 1. A pessoa pode entrar se for funcionário contratado e estiver em situação regular. 2. A pessoa pode entrar se possuir uma permissão especial de acesso. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I A – Pessoa é funcionário contratado B – Funcionário em situação regular C – Pessoa possui permissão especial de acesso A B C X0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 Condições em que o acesso é permitido CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I A – Pessoa é funcionário contratado B – Funcionário em situação regular C – Pessoa possui permissão especial de acesso A B C X 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 C C AB 0 1 AB 0 1 AB 1 1 AB 0 1 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I Simplificando o mapa K C C AB 0 1 AB 0 1 AB 1 1 AB 0 1 X = C + AB CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I C C AB 0 1 AB 0 1 AB 1 1 AB 0 1 X = C + AB A – Pessoa é funcionário contratado B – Funcionário em situação regular C – Pessoa possui permissão especial de acesso CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I Voltando à tabela-verdade do circuito: A B C X 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 Repare que há condições impossíveis representadas: A – Pessoa é funcionário contratado B – Funcionário em situação regular C – Pessoa possui permissão especial de acesso O que significa A=0 e B=1 ? A pessoa não é funcionário E é funcionário em situação regular. Não faz sentido! Essa combinação não é possível! CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I A B C X 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 X 0 1 1 X 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 Então, vamos ignorar essa possibilidade, marcando um X na saída da tabela-verdade. Essas condições são conhecidas como DON´T CARE. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I Transferindo para o mapa K A B C X 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 X 0 1 1 X 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 C C AB 0 1 AB X X AB 1 1 AB 0 1 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I Simplificando o mapa K C C AB 0 1 AB X X AB 1 1 AB 0 1 Como assumimos que as condições DON´T CARE não vão ocorrer, podemos considerar os quadros com X como for mais conveniente. Ou seja, como 1 um 0, de forma a auxiliar na simplificação. Agora podemos simplificar assim: X = C + B CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I Simplificando o mapa K C C AB 0 1 AB X X AB 1 1 AB 0 1 Agora podemos simplificar assim: X = C + B CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Comparando as duas simplificações: C C AB 0 1 AB 0 1 AB 1 1 AB 0 1 X = C + AB C C AB 0 1 AB X X AB 1 1 AB 0 1 X = C + B CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I A B C X 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 X 0 1 1 X 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 ATENÇÃO: Não confundir a variável de saída X com o Don´t Care, que também está representado pela letra X. NOME DA VARIÁVEL DE SAÍDA DON´T CARE CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I Projete, simplifique e desenhe o circuito: Controle de elevador - circuito com 4 entradas M Indica se o elevador está em movimento P Indica se o elevador está no 1º andar S Indica se o elevador está no 2º andar T Indica se o elevador está no 3º andar Saída X: Sinal para ABRIR A PORTA do elevador Critério: A porta só pode abrir se o elevador estiver corretamente parado em um dos andares. EXERCÍCIO CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Construindo a tabela-verdade M P S T X 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 M P S T X 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 EXERCÍCIO CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Construindo a tabela-verdade M P S T X 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 M P S T X 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 EXERCÍCIO M P S T 0 0 0 0 Indica o elevador parado mas desalinhado de qualquer andar. 1 0 0 0 Indica o elevador se movimentando entre os andares. Em ambos os casos a porta não pode se abrir. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Construindo a tabela-verdade M P S T X 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 X 0 1 0 0 0 1 0 1 X 0 1 1 0 X 0 1 1 1 X M P S T X 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 X 1 1 0 0 1 1 0 1 X 1 1 1 0 X 1 1 1 1 X EXERCÍCIO Está implícito que as variáveis P, S e T são mutuamente exclusivas. Ou seja, apenas uma delas pode assumir ‘1’ por vez. Portanto, podemos colocar Don´t Care nas condições em que mais de uma delas for ‘1’. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Construindo a tabela-verdade M P S T X 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 X 0 1 0 0 1 0 1 0 1 X 0 1 1 0 X 0 1 1 1 X M P S T X 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 X 1 1 0 0 0 1 1 0 1 X 1 1 1 0 X 1 1 1 1 X EXERCÍCIO Preencher com ‘1’ as condições em que a porta pode ser aberta. Preencher com ‘0’ as demais condições do elevador em movimento. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Construindo o mapa K M P S T X 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 X 0 1 0 0 1 0 1 0 1 X 0 1 1 0 X 0 1 1 1 X M P S T X 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 X 1 1 0 0 0 1 1 0 1 X 1 1 1 0 X 1 1 1 1 X EXERCÍCIO S T S T S T S T MP MP MP MP CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Construindo o mapa K M P S T X 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 X 0 1 0 0 1 0 1 0 1 X 0 1 1 0 X 0 1 1 1 X M P S T X 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 X 1 1 0 0 0 1 1 0 1 X 1 1 1 0 X 1 1 1 1 X EXERCÍCIO S T S T S T S T MP 0 1 X 1 MP 1 X X X MP 0 X X X MP 0 0 X 0 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplificando o mapa K EXERCÍCIO S T S T S T S T MP 0 1 X 1 MP 1 X X X MP 0 X X X MP 0 0 X 0 X = MP+ MS + MT Colocando M em evidência X = M (P + S + T) Resposta: CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Desenhando o circuito EXERCÍCIO X = M (P + S + T) Resposta: CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Preenchendo um mapa K a partir da expressão do circuito – Até agora o mapa K sempre foi montado a partir da tabela-verdade. – Quando temos somente a expressão do circuito, o mapa K pode ser preenchido: • Montando-se a tabela-verdade • Diretamente, a partir da expressão CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Para começar: – A expressão deve estar na forma de soma-de- produtos. – Se não estiver, passe para ela fazendo as manipulações algébricas necessárias. Exemplo: X = B(D+AC)+AB X = BD+BAC+AB CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Para cada termo na expressão, preencha ‘1’ no quadro do mapa K que corresponda à mesma combinação de variáveis. • Nos demais quadros, preencha com ‘0’. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I CD CD CD CD AB AB AB 1 1 1 1 AB X = BD+BAC+AB CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I CD CD CD CD AB AB AB 1 1 1 1 AB 1 1 X = BD+BAC+AB CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I CD CD CD CD AB 1 1 AB AB 1 1 1 1 AB 1 1 1 X = BD+BAC+AB CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I CD CD CD CD AB 1 1 AB AB AB 1 11 1 X = BD+BAC+AB Repare que o quadro em destaque seria preenchido com ‘1’ por dois termosda expressão. Essa situação é perfeitamente normal! Aqui o ‘1’ foi colocado 2x no mesmo quadro, só para exemplificar. Na prática, só um valor por quadro (‘0’ ou ‘1’). CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I CD CD CD CD AB 0 1 1 0 AB 0 0 0 0 AB 1 1 1 1 AB 0 1 1 1 X = BD+BAC+AB Terminado o preenchimento pelos termos da expressão, preencher os quadros vazios com ‘0’. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplifique a expressão abaixo, pelo mapa K EXERCÍCIO X = ABD+BC+DCB CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplifique a expressão abaixo, pelo mapa K EXERCÍCIO X = ABD+BC+DCB 1º passo: Verificar se a expressão está na forma de soma-de-produtos. SIM, ESTÁ! CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplifique a expressão abaixo, pelo mapa K EXERCÍCIO X = ABD+BC+DCB CD CD CD CD AB AB AB AB 2º passo: Preencher o mapa K CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplifique a expressão abaixo, pelo mapa K EXERCÍCIO X = ABD+BC+DCB CD CD CD CD AB 0 0 0 0 AB 1 1 1 0 AB 1 1 1 1 AB 0 0 0 0 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I EXERCÍCIO CD CD CD CD AB 0 0 0 0 AB 1 1 1 0 AB 1 1 1 1 AB 0 0 0 0 3º passo: Simplificar o mapa K X = BC + BD + AB Resposta: CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplifique a expressão abaixo, pelo mapa K EXERCÍCIO X = B + ABCD CD CD CD CD AB AB AB AB CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplifique a expressão abaixo, pelo mapa K EXERCÍCIO X = B + ABCD CD CD CD CD AB 1 AB 1 1 1 1 AB 1 1 1 1 AB CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplifique a expressão abaixo, pelo mapa K EXERCÍCIO X = B + ACD CD CD CD CD AB 1 AB 1 1 1 1 AB 1 1 1 1 AB Resposta: CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplificação do Mapa K por maxitermos – Assim como é possível obter a expressão de um circuito a partir da tabela-verdade por maxitermos, o mesmo pode ser feito pelo mapa K. – O resultado será uma expressão na forma “Produto de Somas”. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I CD CD CD CD AB 1 1 0 0 AB 1 0 0 0 AB 1 0 1 1 AB 1 1 1 1 O processo é semelhante, porém apresenta algumas diferenças importantes: 1. Agrupam-se os quadros com ‘0’. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I CD CD CD CD AB 1 1 0 0 AB 1 0 0 0 AB 1 0 1 1 AB 1 1 1 1 2. Os termos são somas (OR) 3. As variáveis são invertidas nos termos Nesse agrupamento, são constantes: B, C e D O termo será: B + C + D CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I CD CD CD CD AB 1 1 0 0 AB 1 0 0 0 AB 1 0 1 1 AB 1 1 1 1 2. Os termos são somas (OR) 3. As variáveis são invertidas nos termos Nesse agrupamento, são constantes: A e C O termo será: A + C CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I CD CD CD CD AB 1 1 0 0 AB 1 0 0 0 AB 1 0 1 1 AB 1 1 1 1 X = (A + C) . (B + C + D) CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplifique o mapa K por: (a) Minitermos (b) maxitermos EXERCÍCIO CD CD CD CD AB 0 0 1 0 AB 1 1 1 1 AB 1 1 0 0 AB 1 1 0 0 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I (a) Minitermos EXERCÍCIO CD CD CD CD AB 0 0 1 0 AB 1 1 1 1 AB 1 1 0 0 AB 1 1 0 0 X = AC + AB + ACD CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I (b) maxitermos EXERCÍCIO CD CD CD CD AB 0 0 1 0 AB 1 1 1 1 AB 1 1 0 0 AB 1 1 0 0 X = (A+C)(A+B+C)(B+C+D) CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I EXERCÍCIO CD CD CD CD AB 0 0 1 0 AB 1 1 1 1 AB 1 1 0 0 AB 1 1 0 0 X = (A+C)(A+B+C)(B+C+D) X = AC + AB + ACD (a) Minitermos (b) maxitermos Resposta: CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplifique o mapa K por: (a) Minitermos (b) maxitermos EXERCÍCIO CD CD CD CD AB 0 0 X 0 AB 0 1 X 1 AB 1 X X 0 AB 1 1 0 0 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I (a) Minitermos EXERCÍCIO CD CD CD CD AB 0 0 X 0 AB 0 1 X 1 AB 1 X X 0 AB 1 1 0 0 X = AC + BD + ABC CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I (b) maxitermos EXERCÍCIO CD CD CD CD AB 0 0 X 0 AB 0 1 X 1 AB 1 X X 0 AB 1 1 0 0 X = (A+C+D)(A+C)(A+B) CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I EXERCÍCIO CD CD CD CD AB 0 0 X 0 AB 0 1 X 1 AB 1 X X 0 AB 1 1 0 0 X = (A+C+D)(A+C)(A+B) (b) maxitermos X = AC + BD + ABC (a) Minitermos Resposta: CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Preenchendo um mapa K a partir de expressão produto-de-somas – A expressão deve estar na forma de produto-de- somas. – Se não estiver, passe para ela fazendo as manipulações algébricas necessárias. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Para cada termo na expressão, preencha ‘0’ no quadro do mapa K que corresponda à mesma combinação de variáveis. • Lembre-se de inverter as variáveis! • Nos demais quadros, preencha com ‘1’. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I CD CD CD CD AB 0 0 AB 0 0 AB AB X = (A+C)(B+D) CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I CD CD CD CD AB 0 0 AB 0 0 AB 0 0 AB 0 0 X = (A+C)(A+D) CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplifique a expressão abaixo pelo mapa K e represente-a como soma-de-produtos: EXERCÍCIO CD CD CD CD AB AB AB AB X = (C+B+A)(A+B)(D+C+B) CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplifique a expressão abaixo pelo mapa K EXERCÍCIO CD CD CD CD AB AB AB AB 0 0 X = (C+B+A)(A+B)(D+C+B) CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplifique a expressão abaixo pelo mapa K EXERCÍCIO CD CD CD CD AB AB 0 0 0 0 AB AB 0 0 X = (C+B+A)(A+B)(D+C+B) CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplifique a expressão abaixo pelo mapa K EXERCÍCIO CD CD CD CD AB 0 AB 0 0 0 0 AB AB 0 0 0 X = (C+B+A)(A+B)(D+C+B) CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Simplifique a expressão abaixo pelo mapa K EXERCÍCIO CD CD CD CD AB 1 0 1 1 AB 0 0 0 0 AB 1 1 1 1 AB 1 0 0 0 X = (C+B+A)(A+B)(D+C+B) CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I Simplificando: EXERCÍCIO CD CD CD CD AB 1 0 1 1 AB 0 0 0 0 AB 1 1 1 1 AB 1 0 0 0 X = BCD + ABC + AB Resposta: CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Mapa de Karnaugh com 5 variáveis Em um mapa K de n variáveis, cada quadro tem n vizinhos: CD CD CD CD AB 1 AB 4 2 AB 3 AB C C AB 1 AB 2 AB 3 AB CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Mapa de Karnaugh com 5 variáveis • Como é impossível representar no plano, um mapa onde cada quadro possua 5 vizinhos, é necessária uma abordagem tridimensional. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Mapa de Karnaugh com 5 variáveis CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Mapa de Karnaugh com 5 variáveis 4 1 2 3 5 Agora, o quadro em destaque tem 5 vizinhos: - Os quatro vizinhos no mesmo plano, e - O seu ‘par’ no outro plano. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Como fazer na prática: – Cada plano do mapa terá uma variável fixa. – Qualquer variável pode ser fixada mas, em geral, escolhe-se uma mais significativa ao problema que está sendo tratado. – Teremos, então, dois planos. Um com a variável escolhida FIXA em ‘0’ e o outro com a mesma variável FIXA em ‘1’. CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Mapa de Karnaugh com 5 variáveis A = 0 A = 1 CIRCUITOS DIGITAIS Unidade I • Suponha a tabela verdade
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