Circuitos combinacionais e aritméticos

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Pela tabela verdade (que será apresentada nos resultados) o circuito representa a codificação de um número decimal em Binário (BCD8421). Foram utilizados resistores em pull down e CI’s da família CMOS, o que indica que as entradas são ativadas em nível alto ou nível lógico 1.

As entradas são ativadas por 10 botões onde cada um representa um número decimal de 0 a 9. Ativando um botão por vez, o circuito codifica o decimal selecionado e gera a saída em código binário. No entanto a presença do display de sete segmentos apenas confirma que o número foi corretamente codificado (figura 2).

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Figura 1 – Circuito Codificador

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Figura 2 – Ativação do Codificador e display de 7 segmentos

Questão 2:

Monte no simulador um somador/subtrator de 4 bits utilizando portas lógicas CMOS, AND de 2 entradas, OR de 2 entradas, XOR de 2 entradas, Inversores, e utilize resistores de pull-down para a seleção das chaves.

- Monte as expressões lógicas do experimento utilizando a Tabela Verdade e descreva o comportamento do circuito simulado.

- Adicione os DATASHEET’s informando a família lógica, tensão de alimentação, faixa de operação dos CIs em temperatura, VIH, VIL, VOH, VOL, TPLH, TPHL, VNH, VNL, Fan-out(BAIXO) e Fan-out(ALTO).

- Faça uma pesquisa do preço dos componentes utilizados. E calcule o quanto seria gasto para o projeto desse somador/subtrator.

Descrição Geral dos Circuitos:

Para o circuito do somador/subtrator foram utilizados os seguintes componentes: Botões, resistores de 10K Ohms, um display de sete segmentos, três CI’s 4030 (com portas lógicas XOR), três CI’s 4081 (com portas lógicas AND) e três CI’s 4071 (com portas lógicas OR).

O circuito simulador de um somador/subtratos de 4 bits (figura 3) foi montado com nove entradas e uma fonte de alimentação de 5V. Cada entrada é ativada, ou não, por botões que estão diretamente ligados a resistores de 10k Ω em pull down. Dessa forma, quando os botões estão ativados a porta recebe a alimentação de 5V e mantém o nível alto (nível lógico 1). Quando os botões estão desativados o resistor desvia a corrente para o Ground (ou terra) e mantém-se o nível baixo (nível lógico 0).

Pela tabela verdade (que será apresentada nos resultados) o circuito representa a soma e a subtração de números binários de 4 bits pelo método do complemento de 2. Foram utilizados resistores em pull down e CI’s da família CMOS, o que indica que as entradas são ativadas em nível alto ou nível lógico 1.

O circuito é composto por 4 subcircuitos, um para cada bit, cada um com um somador completo (figura 4), interligados pelo carry out do subcircuito anterior. Para realizar a operação de subtração é preciso invertar uma das entradas de cada somador e somar 1 ao bit menos significativo. Para isso foram utilizadas portas XOR como inversor, via CI 4030 (figura 5). A soma ou a subtração são selecionadas por um botão que representa o sinal do carry in inicial. O botão ativado representa a subtração e o botão desativado representa a soma.

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Figura 3 – Circuito Somador/Subtrator

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Figura 4 – Circuito Somador Completo

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Figura 5 - Ativação e Inversão das entradas

Questão 3:

Monte no simulador um decodificador de binário (BCD8421) para display de 7 segmentos utilizando portas lógicas CMOS, AND de 2 entradas, OR de 2 entradas, Inversores, e utilize resistores de pull-down para a seleção das chaves.

- Monte as expressões lógicas do experimento utilizando a Tabela Verdade e descreva o comportamento do circuito simulado.

- Adicione os DATASHEET’s informando a família lógica, tensão de alimentação, faixa de operação dos CIs em temperatura, VIH, VIL,VOH, VOL, TPLH, TPHL, VNH, VNL, Fan-out(BAIXO) e Fan-out(ALTO).

- Faça uma pesquisa do preço dos componentes utilizados. E calcule o quanto seria gasto para o projeto desse decodificador.

Descrição Geral dos Circuitos:

Para o circuito do decodificador foram utilizados os seguintes componentes: um display de sete segmentos do tipo catôdo comum, seis CI’s 4071 (com portas lógicas OR), cinco CI’s 4081 (com portas lógicas AND), 4 CI’s 4009 (com inversores), botões de ativação e resistores de 10k ohms.

O circuito simulador de um decodificador de binário (BCD8421) para um display de 7 segmentos (figura 6) foi montado com quatro entradas que são ativadas por quatro botões ligados diretamente por uma fonte de alimentação de 5V (figura 7). Cada entrada do é ativada, ou não, por esses botões que estão diretamente ligados a resistores de 10k Ω em pull down e, consequentemente, ativando o decodificador. Dessa forma, quando os botões estão ativados a entrada recebe a alimentação de 5V e mantém o nível alto (nível lógico 1). Quando os botões estão desativados o resistor desvia a corrente para o Ground (ou terra) e mantém-se o nível baixo (nível lógico 0).

Pela tabela verdade (que será apresentada nos resultados) o circuito representa a conversão de um número binário para um display de 7 segmentos que possibilita a visualização de um número decimal de 0 a 9. Foram utilizados resistores em pull down e CI’s da família CMOS, o que indica que as entradas são ativadas em nível alto ou nível lógico 1.

As entradas são ativadas pelos 4 botões conectados ao circuito decodificador onde cada um representa um dos quatro bits de entrada. Ativando um botão ou uma combinação deles por vez, o circuito decodifica o código binário selecionado o converte em segmentos de A a G, que combinados formam um número decimal (figura 8).

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Figura 8 – Display de 7 segmentos e suas combinações

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Figura 7 – Decodificador ativado por um Codificador

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