Álgebra de Boole. Nikolas Libert. Aula 4B Eletrônica Digital ET52C Tecnologia em Automação Industrial

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1 Álgebra de Boole Nikolas Libert Aula 4B Eletrônica Digital ET52C Tecnologia em Automação Industrial

2 Álgebra de Boole Álgebra de Boole Augustus De Morgan ( ) e George Boole ( ). Desenvolvimento de uma álgebra para representação de situações lógicas de forma simples. DAELT Nikolas Libert 2

3 Álgebra de Boole Variáveis booleanas. Representadas através de letras, podendo assumir dois valores (0 ou 1). Expressão booleana. Sentença matemática que opera sobre variáveis booleanas. DAELT Nikolas Libert 3

4 Postulados da Álgebra Booleana Postulados da Álgebra Booleana Postulado da Complementação. A é chamado de complemento de A. Se A = 0 A = 1. Se A = 1 A = 0. Implica na seguinte identidade: A = A. DAELT Nikolas Libert 4

5 Postulados da Álgebra Booleana Postulado da Adição. Define as regras do operador = = = = 1. Estabelece as seguintes identidades. A + 0 = A. A + 1 = A. A + A = A. A + A = 1. DAELT Nikolas Libert 5

6 Postulados da Álgebra Booleana Postulado da Multiplicação. Define as regras do operador = = = = 1. Estabelece as seguintes identidades. A. 0 = 0. A. 1 = A. A. A = A. A. A = 0. DAELT Nikolas Libert 6

7 Propriedades da Álgebra Booleana Propriedades da Álgebra Booleana Propriedade Comutativa. Soma: A + B = B + A. Produto: A. B = B. A. Propriedade Associativa. Soma: A + (B + C) = (A + B) + C = A + B + C. Produto: A. (B. C) = (A. B). C = A. B. C. Propriedade Distributiva. A. (B + C) = A. B + A. C DAELT Nikolas Libert 7

8 Teoremas de De Morgan Teoremas de De Morgan Importantes para simplificação de circuitos lógicos. 1 Teorema. O complemento do produto é a soma dos complementos. A. B = A + B A. B. ( ). N = A + B + ( ) + N A B A. B A + B DAELT Nikolas Libert 8

9 Teoremas de De Morgan 2 Teorema. O complemento da soma é o produto dos complementos. A + B = A. B A + B + ( ) + N = A. B. ( ). N Consequência prática dos teoremas. A B A + B A. B = = 1 Teorema 2 Teorema DAELT Nikolas Libert 9

10 Identidades Auxiliares Identidades Auxiliares A + A.B = A. A + A.B = A.(1 + B) = A.(1) = A (A + B).(A + C) = A + B.C (A + B).(A + C) = A.A + A.C + A.B + B.C = A + A.C + A.B + B.C = A.(1 + B + C) + B.C = A + B.C A + A.B = A + B A + A.B = A + A.B = A. A.B = A. (A+B) = A.A + A.B = A.B = A + B DAELT Nikolas Libert 10

11 Simplificação de Expressões Booleanas Simplificação de Expressões Booleanas A Álgebra de Boole permite a simplificação de expressões lógicas e consequentemente, de circuitos que as representem. Exemplo: Simplifique a expressão S = ABC + AB + AC S = A.(BC + B + C) = A.(BC + (B+C)) = A.(BC + (B+C)) = A.(BC + BC) = A.1 = A DAELT Nikolas Libert 11

12 Expressões que Representam uma Tabela Verdade Expressões que Representam uma Tabela Verdade Dada uma tabela verdade, é possível a obtenção da expressão lógica que a representa analisando-se as condições que tornam a saída verdadeira ou falsa. Quando retiradas da tabela verdade de forma direta, as expressões se encontram num formato chamado de canônico. Expressões canônicas nem sempre se encontram na representação mais simples. DAELT Nikolas Libert 12

13 Expressões que Representam uma Tabela Verdade Análise das condições de saída verdadeira. A B C S C0 C2 C5 A saída será verdadeira se as condições C0 OU C2 OU C5 forem verdadeiras: S = C0 + C2 + C5 O que torna a condição C0 verdadeira? - As entradas A E B E C devem ser falsas. C0 = A.B.C C2 = A.B.C C5 = A.B.C Logo: S = A.B.C + A.B.C + A.B.C Devido ao formato da expressão de saída, este método é chamado de método da soma de produtos ou SOP (Sum of Products). DAELT Nikolas Libert 13

14 Expressões que Representam uma Tabela Verdade Exercício: utilizando Álgebra de Boole simplifique a expressão obtida S = A.B.C + A.B.C + A.B.C. S = A.C + A.B.C DAELT Nikolas Libert 14

15 Expressões que Representam uma Tabela Verdade Análise das condições de saída falsa. A B C S C1 C3 C4 C6 C7 A saída será falsa se as condições C1 OU C3 OU C4 OU C6 OU C7 forem verdadeiras: S = C1 + C3 + C4 + C6 + C7 O que torna a condição C1 verdadeira? - As entradas NÃO A E NÃO B E C devem ser verdadeiras. C1 = A.B.C C3 = A.B.C C4 = A.B.C C6 = A.B.C C7 = A.B.C Logo: S = A.B.C + A.B.C + A.B.C + A.B.C + A.B.C DAELT Nikolas Libert 15

16 Expressões que Representam uma Tabela Verdade Análise das condições de saída falsa. A B C S S = A.B.C + A.B.C + A.B.C + A.B.C + A.B.C Negando os dois lados da expressão obtida: S = A.B.C + A.B.C + A.B.C + A.B.C + A.B.C Aplicando De Morgan: S = (A.B.C).(A.B.C).(A.B.C).(A.B.C).(A.B.C) Aplicando De Morgan: S = (A+B+C).(A+B+C).(A+B+C).(A+B+C).(A+B+C) Devido ao formato da expressão de saída, este método é chamado de método do produto das somas ou POS (Product of Sums). DAELT Nikolas Libert 16

17 Expressões que Representam uma Tabela Verdade Resultado por SOP e POS. Produto das Somas (POS): S = (A+B+C).(A+B+C).(A+B+C).(A+B+C).(A+B+C) A B C S Soma de Produtos (SOP): S = A.B.C + A.B.C + A.B.C Nesse caso, a representação por soma de produtos é vantajosa. DAELT Nikolas Libert 17

18 Expressões que Representam uma Tabela Verdade Exercício: Obtenha as expressões SOP e POS que representam a tabela verdade abaixo e simplifique a SOP. A B C S S = A B + AC + ABC DAELT Nikolas Libert 18

19 Exemplo de Projeto Três aparelhos de som devem ser conectados a um único amplificador. Caso mais de um aparelho esteja ligado, o amplificador deverá receber o sinal de um dos três de acordo com a seguinte lista de prioridades: Prioridade 1: Toca-discos. Prioridade 2: Toca-fitas. Prioridade 3: Rádio FM. Toca-discos Toca-fitas Rádio FM A B C X Y Z Amplificador Escreva a tabela verdade de um sistema digital de três entradas e três saídas que determina qual aparelho é conectado ao amplificador. As variáveis de entrada são A, B e C e indicam quais equipamento estão ligados. As variáveis de saída são X, Y e Z e indicam qual equipamento está conectado ao amplificador. Apenas uma saída pode ser ativada simultaneamente. DAELT Nikolas Libert 19

20 Exemplo de Projeto Toca-discos Toca-fitas Rádio FM A B C X Y Z A B C X Y Z Amplificador A: Toca-discos ligado. B: Toca-fitas ligado. C: Rádio FM ligado. X: Toca-discos conectado ao amplificador. Y: Toca-fitas conectado ao amplificador. Z: Rádio FM conectado ao amplificador. Obtenha as 3 expressões SOP que representam o sistema. DAELT Nikolas Libert 20

21 Exemplo de Projeto A B C X Y Z X = A.B.C + A.B.C + A.B.C + A.B.C Y = A.B.C + A.B.C Z = A.B.C Utilizando Álgebra de Boole, simplifique as expressões encontradas. DAELT Nikolas Libert 21

22 Exemplo de Projeto X = A.B.C + A.B.C + A.B.C + A.B.C X = A.(B.C + B.C + B.C + B.C) X = A.(B.(C + C) + B.(C + C)) X = A.(B + B) X = A Y = A.B.C + A.B.C Y = A.B.(C + C) Y = A.B Z = A.B.C DAELT Nikolas Libert 22

23 Exercício Desenhe o circuito abaixo utilizando apenas portas NÃO E. A B S DAELT Nikolas Libert 23

24 Referências IDOETA, I. V., CAPUANO, F. G. Elementos de Eletrônica Digital, 41ª Edição, Érica, São Paulo, DAELT Nikolas Libert 24