SISTEMAS DIGITAIS II Enunciados de Laboratório

Transcrição

1 SISTEMAS DIGITAIS II Enunciados de Laboratório Prof. José Sousa 2003/2004 JS/04 0

2 Sumário Trabalho - Memórias RAM... 2 Trabalho 2 - Memórias EPROM... 3 Trabalho 3 - Circuitos Sequenciais Síncronos Realização Directa... 4 Trabalho 4 - Circuitos Sequenciais Síncronos Máquina de Moore... 5 Trabalho 5 - Circuitos Sequenciais Síncronos Máquina de Mealy... 6 Trabalho 6 - Circuitos Sequenciais Assíncronos Modo Fundamental... 7 Enunciado do Projecto: Autómato Programável... 8 Estrutura do Relatório do Projecto... 5 Calendário do Projecto... 6 Funcionamento do Projecto... 7 JS/03

3 Trabalho - Memórias RAM Neste trabalho pretende-se estabelecer um contacto próximo com memórias RAM, experimentar as sequências de acções necessárias para executar operações de leitura e escrita, utilizar uma memória como circuito combinatório e interpretar os manuais dos fabricantes. Utilize a RAM disponível no seu KIT de laboratório e: Leia o conteúdo do endereço 4FF0H. Registe a sequência de acções que executou para proceder a essa operação de leitura bem como o valor obtido. 2 Escreva no endereço 4FF0H a palavra A7H. Registe a sequência de acções que executou para proceder a essa operação de escrita. 3 Verifique que o conteúdo desse endereço foi alterado procedendo como no ponto. Registe a sequência de acções que executou para mudar do modo de escrita para o modo de leitura bem como o valor obtido. 4 Uma memória pode ser utilizada para implementar circuitos combinatórios. Nesse sentido, utilize a RAM para implementar um circuito transcodificador de BCD para displays de 7 segmentos. Para o efeito utilize as linhas de endereço menos significativas como entradas do circuito. Apresente o conteúdo da memória. 5 Consulte o manual do fabricante e apresente o valor dos principais parâmetros temporais da RAM descrevendo o seu significado. JS/03 2

4 Trabalho 2 - Memórias EPROM Neste trabalho pretende-se estabelecer um contacto próximo com memórias EPROM, experimentar os dispositivos de programação e apagamento, executar operações de leitura, utilizar uma memória como circuito combinatório e interpretar os manuais dos fabricantes. Utilize a EPROM disponível no seu KIT de laboratório e: Utilizando o programador de EPROMs, verifique se a sua EPROM está apagada. Se não for esse o caso, proceda ao seu apagamento. 2 Programe a sua EPROM com o mesmo conteúdo do transcodificador de BCD para displays de 7 segmentos (vide enunciado do Laboratório I). 3 Utilizando o programador de EPROMs, verifique que o conteúdo da sua memória corresponde ao desejado. 4 Verifique novamente o conteúdo da EPROM mas desta vez em breadboard. 5 Transfira o conteúdo útil da EPROM para uma RAM e verifique que, também esta, se comporta como um transcodificador. 6 Consulte o manual do fabricante e apresente o valor dos principais parâmetros temporais da EPROM descrevendo o seu significado. JS/03 3

5 Trabalho 3 - Circuitos Sequenciais Síncronos Realização Directa Neste trabalho pretende-se implementar um circuito sequencial síncrono com realização directa em hardware a partir de um fluxograma. No fluxograma apresentado a seguir, os estados A e B estão associados aos flip-flops A e B respectivamente. Quando a variável Init é activada, fica QA= e QB=0 indicando que é o estado A que está activo. Repare-se que nesta arquitectura só um dos flip-flops pode estar activo em cada instante, aquele que representa o estado presente do sistema. X 0 X Z 0 X 0 Z 0 X A 0 D Q FF-A B Clk Init Ck Pr 0 DMUX D Q FF-B Ck Cl 0 DMUX Z 0 Z Utilizando a abordagem ilustrada, projecte e implemente a máquina de estados da figura apresentada a seguir. Z 0 A Z 0 X 0 B X 0 0 Z Z 2 X 2 C D JS/03 4

6 Trabalho 4 - Circuitos Sequenciais Síncronos Máquina de Moore Neste trabalho pretende-se implementar um detector de sequências como um circuito sequencial síncrono de Moore. Utilizando flip-flops JK projecte e implemente uma máquina de estados de Moore para detectar a sequência 00 na sua entrada X. A saída Z só deve ficar activa durante um ciclo de relógio. Pressupõe-se a possibilidade de existirem sequências encadeadas tal como ilustra o seguinte exemplo: X= Z= Para efeitos de projecto: Construa o respectivo diagrama de estados. 2 Construa a tabela de estados equivalente. 3 Elimine estados redundantes e determine a tabela de estados reduzida. 4 Determine o número de variáveis de estado necessárias e identifique-as. 5 Construa uma tabela de atribuição de estados. 6 Construa a tabela de transições. 7 Usando Mapas de Karnaugh determine as equações de excitação dos flip-flops. 8 Usando Mapas de Karnaugh determine as equações de saída do circuito. 9 Apresente o diagrama lógico do circuito diferenciando a lógica combinatória JS/03 5

7 Trabalho 5 - Circuitos Sequenciais Síncronos Máquina de Mealy Neste trabalho pretende-se implementar um descodificador série como um circuito sequencial síncrono de Mealy. Um descodificador série é um circuito em cuja entrada surgem dados em série e cujas saídas representam a sua descodificação. A dimensão (em número de bits) da palavra a descodificar pode ser fixa ou variável. Para um código de dimensão variável, é importante garantir que se a0aa2...ak é uma palavra do código, então este não deve conter nenhuma outra palavra a0aa2...aj em que (j < k) (propriedade de não prefixo). Utilizando flip-flops JK, projecte e implemente uma máquina de Mealy para descodificar o código de dimensão variável apresentado na seguinte tabela: X Saídas a b c d 0000 e Para efeitos de projecto: Construa o respectivo diagrama de estados. 2 Construa a tabela de estados equivalente. 3 Elimine estados redundantes e determine a tabela de estados reduzida. 4 Dermine o número de variáveis de estado necessárias e identifique-as. 5 Construa uma tabela de atribuição de estados. 6 Construa a tabela de transições. 7 Usando Mapas de Karnaugh determine as equações de excitação dos flip-flops. 8 Usando Mapas de Karnaugh determine as equações de saída do circuito. 9 Apresente o diagrama lógico do circuito diferenciando a lógica combinatória. JS/03 6

8 Trabalho 6 - Circuitos Sequenciais Assíncronos Modo Fundamental Neste trabalho pretende-se implementar um circuito sequencial assíncrono em modo fundamental. Projecte uma máquina de estados assíncrona com uma entrada X e duas saídas ZH e ZL. A saída ZH deve ser colocada a após a ocorrência de duas mudanças no nível lógico de X desde que, após a última mudança, X tenha ficado em. Se após a última mudança X ficar em 0, então deve colocar-se ZL a. Qualquer das saídas só poderá estar activa enquanto X mantém o correspondente valor. A partir da próxima transição em X (que não é contabilizada) o processo recomeça. Exemplo: X ZH ZL... O projecto deve ainda contemplar a existência de uma entrada de inicialização que enquanto estiver activa mantém ambas as saídas em e, ao desactivar-se coloque as duas saídas em 0 e dê início ao processo anteriormente descrito. Para efeitos de projecto: Desenhe a tabela de estados primitiva. 2 Elimine os estados redundantes e desenhe a tabela de estados reduzida. 3 Determine uma atribuição de estados livre de corridas críticas. 4 Determine as equações de excitação e de saída que evitem a ocorrência de acidentes (hazards). 5 Apresente o diagrama lógico do circuito. JS/03 7