Eletrônica Digital 1 Curso Técnico Eletrônica. Fábio Kurt Schneider

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1 Eletrônica Digital 1 Curso Técnico Eletrônica Fábio Kurt Schneider

2 Eletrônica Digital 1 no Curso Técnico Objetivos de Eletrônica Digital 1 Plano Semestral e Avaliações Quem é quem: ~17 semanas x 3h Como isto pode impactar sua vida? Sistemas Numéricos e Códigos

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8 CONTEÚDO PROGRAMÁTICO ITEM EMENTA CONTEÚDO 1 Sistemas numéricos e códigos Notação posicional; sistemas numéricos: decimal, binário, hexadecimal, octal; conversão entre os sistemas numéricos; códigos: BCD, Gray, ASCII, unicode, detecção de erro por paridade. 2 Álgebra booleana Funções lógicas básicas e as portas lógicas; dispositivos comerciais; equivalência entre expressões, circuitos lógicos e tabela verdade; leis e teoremas da álgebra booleana; teoremas de DeMorgan; suficiência das operações NE e NOU; simplificação algébrica de expressões booleanas Lógica combinacional: expressões lógicas, métodos de simplificação, códigos Circuitos combinacionais: codificadores, decodificadores, multiplexadores e demultiplexadores Softwares para simulação de circuitos digitais Diagnóstico e resolução de falhas em circuitos digitais Identificação e descarte de resíduos Mintermos/maxtermos; formas canônicas das expressões booleanas; simplificação utilizando mapas de Karnaugh; síntese de circuitos combinacionais a partir de uma situação descrita. Especificações dos decodificadores/decodificadores, multiplexadores/demultiplexadores; implementação com portas lógicas; associação (cascateamento); dispositivos comerciais. Introdução CAE (Computer Aided Electronics) Electronics Workbench (EWB): ambiente de trabalho, bibliotecas, simulação de circuitos digitais, geração de estímulos e leitura dos resultados. Características elétricas dos dispositivos digitais: limiares de corrente e tensão, entradas não utilizadas, tempos; tipos de saída: totem-pole, altaimpedância, coletor/dreno aberto; instrumentos de análise de circuitos lógicos. Procedimentos para tratamento/descarte dos resíduos

9 PROGRAMAÇÃO E CONTEÚDOS DAS AULAS (PREVISÃO) Dia/Mês ou Semana Conteúdo das Aulas Número de Aulas 09/08/16 Introdução à disciplina e Sistemas Numéricos e Códigos 3 16/08/16 Sistemas Numéricos e Códigos, especificação da APS1 3 23/08/16 Aritmética binária / Funções Lógicas e Álgebra Boolena; Funções Lógicas e Álgebra Boolena / 3 Soma de Produtos e Produto de Somas 30/08/16 Participação dos alunos na Semana Tecnológica 3 06/09/16 Soma de Produtos e Produto de Somas; Teoremas de DeMorgan; especificação da APS1 3 13/09/16 1ª PRÁTICA 3 20/09/16 Suficiência NE e NOU e Representação de circuitos com portas NE/NOU 3 27/09/16 2ª PRÁTICA 3 04/10/16 1ª AVALIÇÃO 3 11/10/16. Mapas de Karnaught, conceito de adjacência e algoritmo de cobertura dos mapas K. 3 18/10/16 Transformações e conversões entre circuitos, equações e tabelas verdades 3 25/10/16 Especificação da APS2; Decodificador\Codificador; Mux\Demux 3 01/11/16 Somadores e Subtratores e outros circuitos combinacionais 3 08/11/16 Projetos de circuitos combinacionais; Especificação do projeto final, usar CAD online 3 22/11/16 3ª PRATICA (projeto final) 3 29/11/16 Revisão de conteúdo e projeto de circuitos combinacionais 3 06/12/16 2ª AVALIAÇÃO. 7 13/12/16 Recuperação de Práticas (INDIVIDUAL) - 2ªChamada 7 7 OBS.- Atividades Práticas Supervisionadas: APS1: demonstração algébrica de todos os teoremas de Boole e APS2, estudo de exaustão de todos os mapas de Karnaugh com três variáveis. Carga horária da disciplina integralizada através da utilização de Atividades Práticas Supervisionadas

10 (a) Frequência mínima às aulas: 75% do total de aulas ministradas. Neste semestre, serão ministradas 54 aulas presenciais e 7 aulas em Atividades Práticas Supervisionadas (APS). (b) Avaliação de desempenho: O desempenho do aluno na disciplina será avaliado mediante uma nota final composta pela média de duas notas parciais: Onde: Nota Parcial1 = 60% Avaliação Teórica % Prática % APS1 Nota Parcial2 = 50% Avaliação Teórica % Prática % Atividades (APS2)+20% Prática Final

11 * Observações quanto às provas escritas: O tipo de prova escrita (com ou sem consulta) fica a critério do professor da disciplina. * Observações quanto às aulas práticas: As práticas serão efetuadas em equipes definidas em sala de aula pelo Professor e não podendo ser mudadas. O aluno que faltar a aula prática receberá nota zero. A obtenção dos componentes e identificação de equipamentos defeituosos, quando houver, é de responsabilidade da equipe. * Observações quanto às ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS: O aluno que não entregar a APS na data estipulada receberá zero sem direito a recuperação.

12 ~17 semanas x 3h Como isto pode impactar sua vida? Quem é quem? Cidade, idade, atividade/esporte preferido, Fábio Kurt Schneider: Apucarana , CEFET-Curitiba (Eng. Elétrica Eletrônica e Telecomunicações), Engenheiro de Desenvolvimento (In-circuit emulator and bus analyser, Fontes CC de elevada potência, Medidor de água em leite, medidor de gordura em leite), CEFET-PR Mestrado em Eng. Biomédica (Medição de Fluorescência para determinar Concentração de Oxigênio - OPTOELETRÔNICA), Professor Efetivo CEFET desde 01/09/1995 University of Washington Ph.D. Eng. Elétrica UTFPR: Desde 2006 orientador de mestrado e doutorado: CPGEI e PPGEB PROPPG (03/2013 a 08/2016)

13 Ana Cristina Yuki Shimada Andre Vinicius Cavalheiro De Almeida Arthur Munhoz Amaral Beatriz Canedo Lorenzetti Gabriel Da Silva Berton Gabriel Wacholski Rodrigues Gustavo Henrique Da Silva Barbosa Julio Cesar Poty Mariano Kiron Yago Gomes Lucas Lucas Eduardo Bonancio Skora Lucas Feijo Luiz Fernando De Almeida Mota Lyan Ortega Buani Marcos Vinicius Possoli Pedro Andre Silveira Paiva Renata Da Silva Joppert Richard Schack Muller Rodrigo Kenji Kawano Samuel Nascimento De Souza Tiago Prestes Kozak

14 Material Apresentado em Sala O material utilizado em sala de aula foi desenvolvido essencialmente pelo Prof. Gilson Yukio Sato

15 Eletrônica Digital Material: Prof. Gilson Yukio Sato

16 Analógico X Digital Variação Contínua tempo Variação Discreta tempo

17 Digital - Vantagens Mais fáceis de projetar Mais fácil de armazenar informação Mais fácil manter precisão e exatidão Programáveis Menos susceptíveis ao ruído Maior integração

18 Digital - Desvantagem O nosso mundo é quase todo analógico Tocci, 2007

19 Sistemas Numéricos

20 Sistemas Numéricos Sistema Decimal (d) Dígitos: {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9} Sistema Binário (b) Dígitos: {0,1} Sistema Octal (o) Dígitos: {0,1,2,3,4,5,6,7} Sistema Hexadecimal (h) Dígitos: {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F}

21 Sistema Decimal É o que mais usamos: Dígitos: 0~9 SISTEMA POSICIONAL Ex.: 2.745,214 Most Significant Digit Least Significant Digit Tocci, 2007

22 Sistema Decimal Profa. Bárbara 5o. Ano Col. Medianeira

23 Profa. Bárbara 5o. Ano Col. Medianeira

24 Sistema Decimal Contagem decimal Tocci, 2007

25 Sistema Binário Dígitos: 0 e 1 Sistema Posicional Tocci, 2007

26 Sistema Binário Contagem binária

27 Porque binário para digital Tocci, 2007

28 Sistema Octal Dígitos: 0~7 Sistema Posicional , 0 2 MSD LSD

29 Sistema Octal Contagem octal

30 Sistema Hexadecimal Dígitos: 0~F Sistema Posicional Representação sucinta A F 4, 8 2 MSD LSD

31 Sistema Hexadecimal Contagem hexadecimal A B C D E F A 1B 1C 1D 1E 1F A... FF A 10B 10C 10D 10E 10F

32 Conversões entre sistemas Binário, Octal e Hexa Decimal Uso da notação posicional Como apresentado anteriormente Decimal Binário, Octal e Hexa Divisões sucessivas Hexa e Octal Binário Tabela Binário Hexa e Octal Agrupa e usa tabela

33 Binário Decimal Usa valor posicional , 0 1 MSb LSb Valor decimal = 1x x x x x x x x2-2

34 Octal Decimal Usa valor posicional , 0 3 MSD LSD Valor decimal = 4x x x x x x x x8-2

35 Hexa Decimal Usa valor posicional A F 4, 8 2 MSD LSD Valor decimal = 10(A)x x x x (F)x x x x16-2

36 Decimal Binário Divisão Sucessiva (d)=10111(b) 1x2 4 +0x2 3 +1x2 2 +1x2 1 +1x2 0

37 Decimal Octal Divisão Sucessiva (d)=647(o) 7 4 6

38 Decimal Hexa Divisão Sucessiva (d)=1A7(h) 7 A 1

39 Hexa Binário Tabela A Hexa A B C D E F Binário

40 Octal Binário Tabela Octal Binário

41 Binário Hexa Agrupar por 4 + Usar tabela A 6 Hexa A B C D E F Binário

42 Binário Octal Agrupar por 3 + Usar tabela Octal Binário

43 Códigos

44 Códigos Código: Conjunto especial de símbolos que representam números, letras ou palavras Código Morse A =._ B = _... Binário, BCD, BCD excesso 3, Gray, ASCII

45 Código Binário O número decimal é representado pelo seu binário equivalente Decimal Binário

46 Bit, Bytes, Nibbles e Words Bit Binary Digit Dígito binário: 1 ou 0 Byte Seqüência de 8 bits Nibbles Seqüência de 4 bits Word (Palavra) Seqüência de n bits representando uma informação típica do sistema digital

47 Código BCD BCD = Binary Coded Decimal Dígitos de 0 a 9 Binários Inválidos no CÓDIGO BCD: 1010, 1011, 1100, 1101, 1110 e 1111 Decimal BCD

48 Binário X BCD Decimal Binário BCD

49 Decimal BCD Tabela Comparação 319(d) = (b) Decimal BCD

50 BCD Decimal Agrupar por 4 + Usar tabela Decimal BCD

51 Código BCD excesso 3 Decimal Binário BCD = Binary Coded Decimal + 3 Metades complementares Decimal BCD excesso

52 Código Gray Peculiaridades Apenas um dígito muda entre dois números sucessivos na seqüência Evita erros Espelhado Binário Gray

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55 Gray - Aplicação Tocci, 2007

56 Código ASCII ASCII American Standard Code for Information Interchange Código de 7 bits = 128 símbolos Troca de informação alfanumérica entre computador e dispositivos externos (ex. teclado)

57 Código ASCII a/cegep/informat/professeur s/alain/files/ascii.htm

58 Notepad PLUS PLUS (Notepad++)

59 Paridade Método para detecção de erros na transmissão de dados TX RX Ruído

60 Bit de Paridade Bit extra anexado a palavra para indicar paridade Paridade Par O bit de paridade é tal que o número de 1 s na palavra torna-se par Paridade Impar O bit de paridade é tal que o número de 1 s na palavra torna-se impar

61 Bit de Paridade Exemplo Para a palavra (A em ASCII) que tem 2 1 s Paridade Par Bit de Paridade 0 Sistemas Numéricos Palavra com bit de paridade Paridade Impar Bit de Paridade 1 Palavra com bit de paridade

62 Exercícios 1) Complete a tabela abaixo com os valores na base numérica adequada. Apresente o cálculo da conversão de cada um dos valores, conversões diretas não serão consideradas. Binário Octal Decimal Hexa AF

63 Exercícios - Respostas 1) Complete a tabela abaixo com os valores na base numérica adequada. Apresente o cálculo da conversão de cada um dos valores, conversões diretas não serão consideradas. Binário Octal Decimal Hexa B D AF

64 Exercícios Escreva os seguintes textos em HEXADECIMAL 1. Eletronica Digital 1 2. Seu nome completo

65 Exercícios Apresente o número que representa a sua idade nas seguintes bases numéricas: DECIMAL BINÁRIA OCTAL HEXADECIMAL

66 Exercícios Apresente o número que representa 1027 nas seguintes bases numéricas: DECIMAL BINÁRIA OCTAL HEXADECIMAL