Relatório experimento 1 - 2 - 3 Eletrônica digital

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Experimento 1 – Tabela Verdade
A. M. Oliveira
Centro Universitário Uninter
Pap – Rua Mariz e Barros, 382. – CEP: 20270 - 003 – Rio de janeiro – Rj - Brasil
e-mail: andersonufrj@hotmail.com
Resumo. Entender o funcionamento das portas lógicas através de método experimental e obtenção da tabela verdade para comparação entre a teoria e prática.
Palavras chave: portas lógicas, and, or, not, inversora.
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Introdução
As portas lógicas são os circuitos lógicos mais básicos conhecidos. Estes dispositivos realizam operações entre um ou mais sinais lógicos de entrada (nível alto ou nível baixo) e produzem uma única saída. As operações são dadas através da álgebra booleana onde as varáveis podem assumir apenas dois valores distintos, nível baixo (0) e nível alto (1).
Procedimento Experimental
O procedimento consistiu em montar um circuito lógico combinacional, através de 03 portas lógicas , e verificar o status de saída de um led, que quando aceso indica nível alto (1) e quando apagado indica nível baixo (0). Além das portas lógicas foram utilizados mais alguns componentes, como micro chaves spdt para inserir os níveis lógicos 0 ou 1 além de resistores , fonte ajustável de tensão e protoboard.
As portas lógicas utilizadas foram:
- 01 porta AND (também conhecida como E), onde o sinal de saída é o produto dos sinais de entrada.
	Tabela verdade porta AND (E)
	A
	B
	Saída (A*B)
	0
	0
	0
	0
	1
	0
	1
	0
	0
	1
	1
	0
- 01 porta NOT (também conhecida como inversora), esta porta pega o sinal de entrada e inverte o mesmo.
	Tabela verdade NOT (inversora)
	A
	Saída (Ā)
	0
	1
	1
	0
- 01 porta OR (também conhecida como porta ou), é conhecida como uma porta somadora, onde a saída é a soma dos sinais de entrada. A soma não é algébrica e sim a soma de níveis lógicos, onde a soma de dois sinais de nível baixo tem como saída nível baixo assim como a soma de sinais altos tem como saída nível alto. A soma de sinais baixos com altos resultará em sinal alto.
	Tabela verdade porta OR (OU)
	A
	B
	Saída (A+B)
	0
	0
	0
	0
	1
	1
	1
	0
	1
	1
	1
	1
Para execução do experimento foi montado o seguinte circuito:
 Após montagem do circuito foram inseridos sinais de nível baixo e nível alto através das micro chaves introduzidas no circuito. Podemos notar que sempre que as chaves estão abertas, as entradas das portas AND e NOT terão sinal de nível lógico alto, e quando as chaves forem acionadas os sinais das portas a elas ligadas estarão em nível baixo, pois estarão ligadas diretamente ao ground (aterramento) do circuito.
O circuito segue a expressão de saída: (A*B) + Ã 
Iremos realizar os experimentos e as simulações e verificar se o funcionamento do mesmo está de acordo com a expressão de saída do circuito e teoria até aqui estudada.
Figura 1
Circuito montado – figura 1.
Análise e Resultados
Durante o experimento foram inseridos sinais de nível alto e baixo através das micro chaves. Os resultados de cada alteração nas variáveis estão na tabela abaixo.
	S3
	S2
	S1
	A*B
	Ā
	A*B + Ā
	LED
	0
	0
	0
	1
	0
	1
	ACESO
	0
	0
	1
	0
	0
	0
	APAGADO
	0
	1
	0
	0
	0
	0
	APAGADO
	0
	1
	1
	0
	0
	0
	APAGADO
	1
	0
	0
	1
	1
	1
	ACESO
	1
	0
	1
	0
	1
	1
	ACESO
	1
	1
	0
	0
	1
	1
	ACESO
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	ACESO
Status inicial – figura 2
Figura 2
Acionamento micro chave – figura 3
Figura 3
Em seguida o mesmo circuito foi simulado através do Multisim 14.
O mesmo processo de alteração das entradas foi realizado e os mesmos resultados obtidos experimentalmente foram obtidos através do simulador.
Com os experimentos e simulações pudemos concluir que a tabela verdade das portas lógicas condiz com a teoria estudada durante o curso.
Conclusão
De acordo com os resultados experimentais, simulados e teóricos, pudemos verificar o funcionamento básico das portas lógicas assim como suas tabelas verdade condizem com o estudado até aqui.
Não foi uma atividade difícil e o circuito montado foi bastante simples.
Referências
.
[1] Tocci, Ronald J. “Sistemas digitais – princípios e aplicações” Ed. Pearson, 11ª edição (2011).
[2] Roteiro de estudos Univirtus – Eletrônica digital.
Experimento 2 – Flip Flop
A. M. Oliveira
Centro Universitário Uninter
Pap – Rua Mariz e Barros, 382. – CEP: 20270 - 003 – Rio de janeiro – Rj - Brasil
e-mail: andersonufrj@hotmail.com
Resumo. Entender o funcionamento dos circuitos integrados flip flop através do flip flop JK com controle por clock. 
Palavras chave: Flip flop, led, clock, pulso.
Introdução
O flip flop nada mais é que um circuito combinacional com memoria. É um elemento base dos circuitos sequenciais. As saídas de um flip flop irão depender diretamente das suas entradas .
Procedimento Experimental
O procedimento consistiu em montar um circuito lógico sequencial, utilizando 03 flip flops JK, e uma porta and, além de um circuito chave de clock para controle de pulsos e leds para indicar as saídas Q dos flip flops. Após a montagem do circuito foram injetados pulsos de clock em cada flip flop e devido à configuração das entradas J e K curto circuitadas entre elas, os flip flops só admitem 02 estados : a saída Q não se altera (quando as entradas são zero) ou a saída Q inverte de estado com a saída ~Q.
Para montagem foram utilizados :
- 02 x dual flip flop jk com clock 74LS112
- 01 x porta and 7408
- 01 inversor schmmitt trigger Cmos 40106
- 03 x led vermelho
- 03 x resistor 240 ohms
- 01 x micro chave spdt NO
- 01 x resistor de 22kohms
- 01 x resistor 100kohms
- 01 x diodo retificador 1N4007
- 01 x capacitor eletrolítico 10uf x 50v
- fios diversos.
O circuito montado foi o seguinte:
Circuito simulado no multisim 14.
Abaixo circuito experimental.
Após montagem, foram inseridos pulsos de clock através da micro chave. As entradas de clock dos 03 flip flops estão interligadas , gerando um circuito síncrono.
Abaixo seguem fotos dos status dos leds de saída e as entradas J e K de cada flip flop. Como este circuito possui as entradas J e K cuto circuitadas entre si em cada flip flop, foram utilizadas apenas 03 linhas do analisador lógico da seguinte forma:
- linha 0 para o flip flop A
- linha 1 para o flip flop B
- linha 2 para o flip flop C.
Estado inicial
Estado 2
Estado 3
Estado 4
Estado 5
Estado 6
Estado 7
Estado 8
Estado inicial novamente
Análise e Resultados
Abaixo temos a tabela verdade e os status das entradas de controle
	Estado atual (leds)
	Entradas de controle (J e K)
	Próximo estado (leds)
	C
	B
	A
	JC
	KC
	JB
	KB
	JA
	KA
	C
	B
	A
	0
	0
	0
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	0
	0
	0
	0
	0
	1
	1
	0
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	0
	0
	1
	0
	1
	1
	0
	1
	1
	1
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	1
	0
	0
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	0
	1
	1
	0
	1
	1
	0
	0
	0
	0
	0
	1
	0
	0
	1
	0
	1
	1
	1
	1
	0
	0
	1
	0
	0
	1
	0
	0
	1
	1
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	0
Transições entradas J e K.111
011
001
001
Analisando o circuito vemos que as entradas JC e KC estão sempre em nível alto, então a cada pulso de clock a saída Q irá inverter com a saída ~Q. Desta forma o Led C estará sempre mudando de estado a cada pulso de clock.
 As entradas JÁ e KA dependem da saída da porta AND, que assim como as entradas JB e KB, dependem de ~Q no flip flop C.
 Pudemos notar também que após o 8 pulso de controle o circuito volta ao seu estado inicial.
O circuitotambém foi simulado no Multisim 14. E durante a simulação foi notada uma pequena diferença. No multisim a condição inicial é sempre a mesma e se desligamos e religarmos o circuito 1000 vezes continua da mesma forma, já na experiência prática, por algum motivo, por exemplo, se invertermos os flip flops entre si, a 
Condição inicial muda, ou seja, nem sempre voltamos a mesma condição inicial.
Conclusão
O circuito funciona de acordo com a tabela verdade e também com o conhecimento teórico, obedecendo a mesma tabela binária.
Não é um circuito difícil de montar e é de fácil análise
Referências
.
[1] Tocci, Ronald J. “Sistemas digitais – princípios e aplicações” Ed. Pearson, 11ª edição (2011).
[2] Roteiro de estudos Univirtus – Eletrônica digital.
Experimento 3 – Decodificador
A. M. Oliveira
Centro Universitário Uninter
Pap – Rua Mariz e Barros, 382. – CEP: 20270 - 003 – Rio de janeiro – Rj - Brasil
e-mail: andersonufrj@hotmail.com
Resumo. Entender o funcionamento dos circuitos integrados contadores e decodificadores através de experimentos e simulações..
Palavras chave:
Introdução
Os circuitos decodificadores são circuitos combinacionais dedicados a converter um código binário de entrada em uma linha de saída. Os circuitos decodificadores são utilizados em n funções, como multiplexação de dados, displays de segmentos, memória e etc...
 Estes circuitos trabalham com vários sinais de entrada e ativam apenas uma saída em cada fase.
No nosso caso estudaremos o funcionamento do decodificador BCD para um display de 7 segmentos.
Procedimento Experimental
- Experimento consistiu na montagem de um circuito decodificador para display de 07 segmentos através de 02 contadores de décadas (TTL 74LS90) e 02 decodificadores para display de 07 segmentos com latch (CMOS 4511).
 Foi utilizado também um circuito chave de clock para entrada de sinais.
 Foram utilizados 02 displays de 7 segmentos e resistores diversos durante a montagem.
 Após a montagem do circuito foram inseridos pulsos sequenciais e observados os estados de saída após cada pulso, através dos displays de 7 segmentos e do analisador lógico hantek.
Análise e Resultados
Durante o experimento foram inseridos sinais de nível alto e baixo através do acionamento do circuito chave de clock. Os resultados de cada alteração nas variáveis estão na tabela abaixo.
Tabela contador de década A .
	Contador de Década 7490 A
	Display A
	QD
	QC
	QB
	QA
	
	0
	0
	0
	0
	0
	1
	0
	0
	0
	1
	0
	0
	0
	1
	2
	1
	0
	0
	1
	3
	0
	0
	1
	0
	4
	1
	0
	1
	0
	5
	0
	0
	1
	1
	6
	1
	0
	1
	1
	7
	0
	1
	0
	0
	8
	1
	1
	0
	0
	9
Tabela contador de décadas B.
	Contador de Década 7490 B
	Display B
	QD
	QC
	QB
	QA
	
	0
	0
	0
	0
	0
	1
	0
	0
	0
	1
	0
	0
	1
	0
	2
	1
	0
	1
	0
	3
	0
	0
	0
	1
	4
	1
	0
	0
	1
	5
No analisador lógico foram utilizdas as seguintes entradas:
Linha 0 = QA display 1.
Linha 1 = QB display 1.
Linha 2 = QC display 1.
Linha 3 = QD display 1.
Linha 4 = QA display 2.
Linha 5 = QB display 2.
Linha 6 = QC display 2.
Linha 7 = QD display 2.
Abaixo seguem os dados do analisador lógico:
Display 1 e 2 = 0
Display 1 = 1
Display 1 = 2
Display 1 = 3
Display 1 = 4
Display 1 = 5
Display 1 = 6
Display 1 = 7
Display 1 = 8
Display 1 = 9
 
 
 Display 2 = 1
Display 2 = 2
Display 2 = 3
Display 2 = 4
Display 2 = 5
Circuito simulado no Multisim 14
O circuito foi simulado no multisim 14 e o desempenho foi o mesmo do circuito experimental. O capacitor de 10uF que estava ligado na chave de clock foi retirado devido ao tempo necessário para transição dos dígitos estar demasiadamente alto (apenas na simulação, mesmo alterando a capacitância do mesmo ainda estava demorando para mudar o dígito).
Conclusão
Os resultados dos experimentos e simulações condizem com os valores teóricos do estudo. Foi mostrado como funciona o decodificador e realmente vimos que as saídas mudam apenas uma por vez.
 O circuito em sí não foi difícil de montar, mas o tamanho do protoboard não ajuda. Por ser muito pequeno as ligações ficam confusa e acaba sendo fácil de errar ou ter problemas de contato entre os componentes. Montei 02 vezes só no protoboard e tive problemas nas duas vezes, principalmente com a adição do CMOS 40106 para chave de clock. Como tinha uma placa perfurada em casa, soldei os resistores e display na mesma o que facilitou eu arranjo e visualização. Sugiro que a Uninter altere o Kit para os próximos estudantes que ingressarem no curso
Referências
.
[1] Tocci, Ronald J. “Sistemas digitais – princípios e aplicações” Ed. Pearson, 11ª edição (2011) .
[2] Roteiro de estudos Univirtus – Eletrônica digital.