CIRCUITOS DIGITAIS. Circuitos Combinacionais e Técnicas de Simplificação

Transcrição

1 CIRCUITOS DIGITAIS Circuitos Combinacionais e Técnicas de Simplificação Prof. Denis Fantinato Prof. Rodrigo Moreira Bacurau Slides baseados nas aulas do Prof. Rodrigo Moreira Bacurau

2 O que será visto nesta aula Decodificadores (continuação). Codificadores. Conversores de códigos. Multiplexadores. Demultiplexadores. 2

3 Decodificador BCD para Decimal Converte cada código BCD (código 8421) em uma das dez indicações decimais possíveis. Também chamado de decodificador de 4 linhas para 10 linhas ou um decodificador 1 de 10. 3

4 CI 74HC42 Decodificador BCD para Decimal Apresente parte de um circuito que implemente a saída 1Y do CI 74HC42. 4

5 Decodificador BCD para 7 segmentos Recebe como entrada o código BCD de um dígito decimal e fornece como saída 7 sinais para acionamento de um display de 7 segmentos. 5

6 Decodificador BCD para 7 segmentos 6

7 Decodificador BCD para 7 segmentos Projeto de decodificador BCD para 7 segmentos usando mapa K. 7

8 Decodificador BCD para 7 segmentos Projeto de decodificador BCD para 7 segmentos usando mapa K. 8

9 Decodificador BCD para 7 segmentos Projeto de decodificador BCD para 7 segmentos. 9

10 CI 74LS47. Decodificador BCD para 7 segmentos Exercício para casa: Ler no livro do Floyd, página 338 em UM DECODIFICADOR/DRIVER DE BCD PARA 7 SEGMENTOS (74LS47) como usar o CI 74LS47 e para que serve cada pino. 10

11 Codificadores Realiza a função inversa dos decodificadores. Recebe um nível ativo em uma de suas entradas e o converte em uma saída codificada, tal como binário ou BCD. 11

12 Codificador Decimal para BCD 12

13 Codificador Decimal para BCD CI 74HC147: Codificador de prioridade com entradas e saídas ativas em nível BAIXO. 13

14 Aplicação - Codificador Decimal para BCD Codificação de teclado utilizando o CI 74HC

15 Conversão de binário para BCD (4 bits para 8 bits) Dec. Binário BCD D C B A B 7 B 6 B 5 B 4 B 3 B 2 B 1 B

16 Conversão de binário para BCD (4 bits para 8 bits) Conversores de Código Código Binário D C B A Código BCD B 0 B 1 LSD B 2 B B 4 B 5 B 6 B 7 MSD 16

17 Conversão de Binário Para Código Gray 17

18 Conversão de Binário Para Código Gray Este algoritmo pode ser implementado com portas XOR: Exercício: implemente um conversor Binário/Gray usando somente portas AND, ORe NOT. 18

19 Conversão de Código Gray Para Binário 19

20 Conversão de Código Gray Para Binário Este algoritmo pode ser implementado com portas XOR: Exercício: implemente um conversor Gray/Binário usando somente portas AND, ORe NOT. 20

21 Multiplexadores (Seletores de Dados) Dispositivo que encaminha uma entrada (dentre várias) para a única saída. Possui várias linhas de entrada de dados e uma única de saída. Possui entradas de seleção de dados, as quais permitem que os dados digitais de quaisquer entradas sejam comutados para a linha de saída. 21

22 Multiplexadores (Seletores de Dados) Para construir o circuito lógico necessário para realizar a operação de multiplexação observe que: Combinando esses termos com uma operação OR tem-se: A implementação dessa equação requer quatro portas AND de 3 entradas, uma porta OR de 4 entradas e dois inversores (para gerar o complemento de S 1 e S 0 ). 22

23 Multiplexadores (Seletores de Dados) A implementação dessa equação requer quatro portas AND de 3 entradas, uma porta OR de 4 entradas e dois inversores (para gerar o complemento de S 1 e S 0 ). 23

24 Multiplexador Quádruplo de 2 Entradas (74HC157) Cada um dos quatro multiplexadores compartilha a linha de seleção dedados e a entrada de habilitação (EN). Habilita em nível BAIXO. Entradas: A e B; Saídas Y; Canais: 1, 2, 3 e 4. 24

25 Multiplexador de 8 Entradas (74LS151) Oito entradas: D 0 -D 7. Três entradas de seleção: S 0 -S 2. 25

26 Multiplexadores (Seletores de Dados) Exercício: Use dois CIs 74LS151 e qualquer outras portas lógicas necessárias para multiplexar 16 linhas de dados em uma única linha de dados de saída. 26

27 Multiplexador para Display de 7 Segmentos Método simplificado de multiplexação de números BCD para displays de 7 segmentos: 27

28 Gerador de Funções Lógicas com Multiplexador Uma aplicação útil para um seletor/multiplexador de dados é na geração de funções lógicas combinacionais na forma de soma-de-produtos. Um multiplexador pode substituir portas discretas, em vários casos, diminuindo o número de CIs necessários. Torna as alterações do projeto mais fáceis. Por exemplo, um multiplexador de 8 entradas pode implementar qualquer função lógica de 3 variáveis de entrada e uma saída. As variáveis são conectas nas entradas de seleção de dados. Cada entrada é submetida a um nível lógico de acordo com a tabela-verdade da função a ser implementada. 28

29 Gerador de Funções Lógicas com Multiplexador Exemplo utilizando o CI 74LS151 29

30 Gerador de Funções Lógicas com Multiplexador Exercício: Use o CI 74LS151 para implementar a seguinte expressão: 30

31 Gerador de Funções Lógicas com Multiplexador Um seletor de dados de 8 entradas pode ser usado como um gerador de função lógica de 4 variáveis fazendo uso de um dos bits (A 0 ) em conjunto com as entradas de dados. Uma tabela-verdade de 4 variáveis tem 16 combinações das variáveis de entrada. Quando um seletor de dados de 8 bits é usado, cada entrada é selecionada duas vezes: a primeira vez quando A 0 é nível 0 e a segunda vez quando A 0 é nível 1. Com isso em mente, as regras a seguir podem ser aplicadas (Y é a saída e A 0 é o bit menos significativo): 31

32 Gerador de Funções Lógicas com Multiplexador 1. Se Y = 0 nas duas vezes em que uma dada entrada for selecionada por uma certa combinação de variáveis de entrada, A 3 A 2 A 1, conecte essa entrada de dados em GND (0). 2. Se Y = 1 nas duas vezes em que uma dada entrada for selecionada por uma certa combinação de variáveis de entrada, A 3 A 2 A 1, conecte essa entrada de dados em +V (1). 3. Se Y for diferente nas duas vezes em que uma dada entrada de dados for selecionada por uma certa combinação de variáveis de entrada, A 3 A 2 A 1, e se Y = A 0, conecte essa entrada de dados em A0. 4. Se Y for diferente nas duas vezes em que uma dada entrada de dados for selecionada por uma certa combinação de variáveis de entrada, A 3 A 2 A 1, e se Y = A 0, conecte essa entrada de dados em A0. 32

33 Gerador de Funções Lógicas com Multiplexador Exemplo de implementação de função lógica de 4 variáveis com um multiplexador de 8 entradas 33

34 Gerador de Funções Lógicas com Multiplexador Exercício: Use o CI 74LS151 para implementar a seguinte expressão: Y = A 3 A 2 A 1 A 0 + A 3 A 2 A 1 A 0 + A 3 A 2 A 1 A 0 + A 3 A 2 A 1 A 0 + A 3 A 2 A 1 A 0 + A 3 A 2 A 1 A 0 34

35 Demultiplexadores (Distribuidores de Dados) Dispositivo com função inversa a dos multiplexadores O DEMUX encaminha uma entrada para uma das várias saídas. 35

36 CI 74HC154 como Demultiplexador O CI 74HC154 (decodificador binário/decimal) também pode ser usado como demultiplexador. As linhas de entrada são usadas como linhas de seleção. Uma das linhas de enable é usada como linha de entrada de dados. As linhas de saída são D 0 -D

37 Referências FLOYD, Thomas. Sistemas digitais: fundamentos e aplicações. 9ª edição. Porto Alegre, RS: Bookman, TOCCI, R. J.; WIDMER, N. S.; MOSS, G. L. Sistemas digitais: princípios e aplicações. 11ª edição. São Paulo, SP: Pearson/Prentice Hall,