Guia de Experimento - Aritmética Binaria

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Universidade Federal de Campina Grande - UFCG
Centro de Engenharia Elétrica e Informática - CEEI
Departamento de Engenharia Elétrica - DEE
Nome: José Victor Farias Souza de Araujo
E-mail: josevictor.araujo@ee.ufcg.edu.br
Disciplina: Laboratório de Circuitos Lógicos
Professora: Fernanda Cecília Correia Lima Loureiro
Experimento 4 – Aritmética Binária
Objetivo Geral 
Este experimento consiste na realização de quatro partes específicas e possui como objetivo geral o estudo da aritmética binária, bem como do projeto e implementação dos circuitos lógicos que realizam essas operações, ou seja, soma e subtração. Para tanto, é realizada a implementação e a verificação do funcionamento correspondente aos seguintes experimentos específicos em tópicos respectivamente: 
1. Somador Binário de 4 bits; 
2. Seletor de função Igualdade/Complemento de 1; 
3. Detector de estouro de capacidade; 
4. Somador/Subtrator de 4 bits.
Objetivos específicos em seus respectivos tópicos:
1. Especificação e implementação de um Somador Binário, com o projeto realizado usando o Logisim.
2. Especificação e implementação de um Seletor de função Igualdade/Complemento de 1, com o projeto realizado utilizando o Logisim. O seletor é representado pelo bloco lógico apresentado na Fig. 1. A função realizada por esse circuito depende do valor da entrada de controle de seleção SEL: • Se SEL = 0, a função selecionada é a IGUALDADE e então Z = B; • se SEL =1, a função selecionada é o COMPLEMENTO DE 1 e então Z = C1(B).
3. Especificação e implementação de um Detector de estouro de capacidade para ser usado com um somador de números com sinal, codificados em Complemento de 2, com o projeto realizado utilizando o Logisim..
4. Especificação e implementação de um Somador/Subtrator Binário, com o projeto realizado utilizando o Logisim. Para a realização deste somador/subtrator completo observe que a subtração deve ser realizada pela soma do complemento de dois do segundo operando. Para obter o complemento de dois do segundo operando, utilize o complemento de 1 (item 3) somando 1 (utilizando o “vem um” do somador).
1. Somador Binário de 4 bits
Expressão Lógica, Tabela Verdade e Bloco Lógico 1(Logisim)
Função desenvolvida através de exemplos vistos no vídeo, usando mapa de karnauch para a expressão
S= (~A.~B.Te) + (~A.B.~Te) +(A.~B.~Te) +(A.B.Te)
Ts=(B.Te)+(A.Te)+(A.B)
Tabela Verdade e Bloco Lógico Completo de 1 bit
	A
	B
	Te
	Ts
	S
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	1
	0
	1
	0
	1
	0
	0
	1
	0
	1
	1
	1
	0
	1
	0
	0
	0
	1
	1
	0
	1
	1
	0
	1
	1
	0
	1
	0
	1
	1
	1
	1
	1
Figura 1- Bloco Lógico 
 Fonte:Logisim
Bloco Lógico 4 bits
Figura 2 – Bloco Lógico 4 bits
Fonte:Logisim
Circuito 1
Figura 3 - Diagrama Lógico Somador Completo
Fonte: Logisim
2. Seletor de função Igualdade/Complemento de 1
Expressão Lógica Tabela Verdade e Bloco Lógico 2 (Logisim)
 
Expressão GERAL desenvolvida basicamente pelo uso de uma XOR, vista em vídeo:
Z= (B ^ SEL)
Tabela Verdade Simplificada (4 linhas)
	SEL
	B
	Z
	0
	0
	0
	0
	1
	1
	1
	0
	1
	1
	1
	0
Tabela Verdade Complemento de 1 (4 bits) completa
Figura 4 – Tabela Verdade.
	SEL
	ENTRADA(B)
	SAIDA(Z)
	0
	1010
	1010
	0
	1110
	1110
	1
	1010
	0101
	1
	1110
	0001
Fonte: Logisim
Bloco Lógico Complemento de 1( 4 bits)
Figura 5-Diagrama Lógico
Fonte: Logisim
Circuito 2 
Figura 6- Circuito Comp 1 
Fonte: Logisim
Figura 7 – Circuito Comp 1 4bits
Fonte: Logisim
3. Detector de Estouro de Capacidade
Bloco Logico Detector
Figura 8 – Bloco Lógico
Fonte: Logisim
Tabela Verdade (Detector)
	A3
	B3
	R3
	Estouro(E)
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	1
	1
	0
	1
	0
	0
	0
	1
	1
	0
	1
	0
	0
	0
	1
	0
	1
	0
	1
	1
	0
	1
	1
	1
	1
	0
Circuito 3 (Desenvolvido através da junção entre o somador e o complemento)
Figura 9 – Circuito Estouro
Fonte: Logisim
4. Somador/Subtrator de 4 bits
Desenvolvido na junção entre o complemento de dois (no caso trocando o sinal) e o somador
Bloco Lógico
Figura 10 – Bloco Lógico Somador/Subtrator 4 bits
Fonte: Logisim
	A+(-B) =S
	A
	B
	S
	1+1
	0001
	0001
	0010
	2+2
	0010
	0010
	0100
	3+4
	0011
	0100
	0111
	6+1
	0110
	0001
	0111
	1-1
	0001
	0001
	0000
	2-2
	0010
	0010
	0000
	4-3
	0100
	0011
	0001
	6-1
	0110
	0001
	0101