ELETRÔNICA DIGITAL Prof. Fabio Martins Domingues
ELETRÔNICA DIGITAL Apresentação Nome Cidade Motivação Profissão Expectativas Time de futebol
Bibliografia Ivan V. Idoeta e Francisco G. Capuano, Elementos de Eletrônica Digital, 40a ed., EditoraÉrica, 2009. Ronald J. Tocci e Neal S. Widmer, Sistemas Digitais: Princípiose Aplicações, 10a edição, Pearson -Prentice Hall, 2007. Apostila disponibilizada no portal da escola.
Circuitos digitais Os circuitos digitais e as técnicas digitais estão presentes em quase todas as áreas: Computadores Automação Robôs Tecnologia e ciência médica Transportes Telecomunicações
O Que vamos estudar
Cronograma 1º Bimestre Sistemas de Numeração Sistema binário de numeração e conversões Sistema octal de numeração e conversões Sistema hexadecimal de numeração e conversões Operações matemáticas no sistema binário
Cronograma 2º Bimestre Códigos Digitais Código BCD Decimal Codificado em Binário Código Excesso de 3 Código 987654321 Código Gray Código ASC II
continuação Cronograma 2º Bimestre Circuitos digitais de uso direcionado Codificadores e decodificadores Circuitos aritméticos Multiplexadores e demultiplexadores Geradores de forma de onda digital.
Cronograma 3º Bimestre Portas Lógicas Função lógica, bloco lógico e tabela verdade AND(E). Função lógica, bloco lógico e tabela verdade OR(OU). Função lógica, bloco lógico e tabela verdade NOT(NÃO). Função lógica, bloco lógico e tabela verdade NAND(NÃO E). Função lógica, bloco lógico e tabela verdade NOR(NÃO OU). Função lógica, bloco lógico e tabela verdade XOR(Exclusiva). Função lógica, bloco lógico e tabela verdade XNOR(Coincidência). Famílias de circuitos lógicos DTL. TTL. HTL e CMOS
Cronograma 4º Bimestre Circuitos Lógicos Combinacionais Circuitos Lógicos Expressões Booleanas Equivalência de blocos lógicos Tabelas verdade para expressões e circuitos Expressões e circuitos para tabelas verdade
Sistemas analógicos e digitais Os circuitos eletrônicos podem ser divididos em duas grandes categorias: digitais e analógicos. Analógica Contínua as leituras deixam margem à interpretação do observador Digital Discreta (passo a passo) Não apresentam problemas de ambiguidade
Eletrônica Digital
Vantagens das técnicas digitais em relação as técnicas analógicos: Mais fáceis de ser projetados: circuitos digitais são circuitos de chaveamento e apenas uma faixa de tensão interessa: ALTA e BAIXA. Fácil armazenamento de informação: podem manter uma informação pelo tempo necessário. Maior precisão e exatidão em todo o sistema: uma vez que o sinal é digitalizado ele não se deteriora ao ser processado. Podem ser facilmente programados: as operações de um circuito digital podem ser controladas por um conjunto de instruções armazenados denominado programa.
Menos afetados por ruído: flutuações aleatórias na tensão (ruído) não são tão críticas em sistemas digitais, pois utiliza faixas de tensão distintas. Circuitos integrados digitais (CI s) contendo grandes quantidades de dispositivos internos: é mais economicamente viável produzir circuitos digitais contendo grandes quantidades de dispositivos internos.
Limitações das Técnicas Digitais O mundo real é predominantemente analógico Para utilização das técnicas digitais é necessário: Converter o mundo real das entradas analógicas para a forma digital Processar (ou operar) a informação digital Converter as saídas digitais de volta para o mundo real, em sua forma analógica
Sistema de Controle de Temperatura
Objetivo: Sistemas de Numeração Bases Numéricas e Conversão entre bases Contar em binário, octal, hexadecimal Realizar as Conversões:
Sistemas de Numeração Digital Há muitos sistemas de numeração em uso na tecnologia digital. Os mais comuns são: Sistemas Decimal Binário Octal e Hexadecimal. O sistema decimal é o mais conhecido por ser uma ferramenta que usamos todos os dias. Examinar algumas de suas características nos ajudará a entender melhor os outros sistemas.
Sistema Numérico Decimal Composto de 10 algarismos ou símbolos : 0-1-2-3-4-5-6-7-8-9 Também chamado de sistema de BASE 10. Usando estes algarismos podemos representar qualquer quantidade.
Sistema Numérico Decimal O sistema numérico decimal é posicional ou ponderado. Significa que o valor de cada dígito depende de sua posição no número. Números Centenas Dezenas Unidades 85 8 5 758 7 5 8
Sistema Numérico Decimal Centenas Dezenas Unidades PESO= 10 2 10 1 10 0 NÚMERO= 7 5 8 MSD LSD MSD=MOST SIGNIFICANT DIGIT dígito mais significativo. LSD= LEAST SIGNIFICANT DIGIT dígito menos significativo.
Sistema Numérico Decimal Todo número Decimal pode ser escrito em potência de 10. Exemplos: A) 5 = 5x10 0 B) 85= 8x10 1 +5x10 0 C) 968= 9x10 2 +6x10 1 +8x10 0 D) 1047= 1x10 3 +0x10 2 +4x10 1 +7x10 0
Sistema Numérico Decimal Contagem decimal 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Zera e vai-um
Infelizmente o sistema de numeração decimal não é conveniente para ser implementado em sistemas digitais. Devido a dificuldade de se projetar equipamento eletrônico que opere com dez níveis diferentes de tensão. Sendo muito mais fácil projetar circuitos simples e preciso com apenas dois níveis de tensão.
Sistema Binário No sistema binário de numeração, existem apenas 2 algarismos: 0 (zero) e 1(um). Por isso sua base é dois. Cada dígito ou algarismo binário é chamado de bit (do inglês binary digit, ou seja dígito binário). Um bit é a menor unidade de informação nos circuitos digitais.
Sistema Binário O sistema numérico binário é posicional ou ponderado. PESO= 2 2 2 1 2 0 NÚMERO= 1 0 1 MSB MSB=MOST SIGNIFICANT BIT bit mais significativo. LSB= LEAST SIGNIFICANT BIT bit menos significativo. LSB
Sistema Binário Por exemplo, 101011 é um número binário de 6 bits. 101011 LSB do inglês least significant bit ou seja, bit menos significativo MSB do inglês most significant bit ou seja, bit mais significativo
Contagem no Sistema Binário Só existem dois algarismos: 0 e 1 00 01 10 Zera e vai-um 11
Conversão Decimal Binário Decimal 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Binário
Conversão Decimal Binário Decimal Binário 0 0000 1 0001 2 0010 3 0011 4 0100 5 0101 6 0110 7 0111 8 1000 9 1001 10 1010 Problema: como converter 25 (10) para a base 2? E 100101 (2) para a base 10?
Conversão Decimal em Binário Procedimento: Um número inteiro decimal pode ser convertido para uma base diferente através de divisões sucessivas pela base desejada. Para converter um número inteiro decimal no seu equivalente binário, divida o número por 2 sucessivamente e anote os restos. Quando se divide por 2, o resto será sempre 1 ou 0. Os restos formam o número binário equivalente.
Conversão Decimal para Binário Converter o número 25 Decimal para Binário
Conversão Decimal para Binário Converter o número 18 Decimal para Binário
Conversão Decimal para Binário 18 2 0 9 2 1 4 2 0 2 2 0 1 18 (10) = 10010 (2) )
Exercícios: Converter os números decimais para binário: A) 22 B) 39 C) 57
Conversão Binário para Decimal Qualquer número Binário pode ser convertido para o seu Decimal equivalente. O procedimento é determinar os pesos (isto é, as potências de 2) para cada posição que contenha um bit 1 e, então somá-los. Exemplo: 1 1 0 1 0 1 (1x2 5 )+(1x2 4 )+(0x2 3 )+(1x2 2 )+(0x2 1 )+(1x2 0 )=53 10
Conversão Binário para Decimal
2 0 =1 2 1 =2 2 2 =4 2 3 =8 2 4 =16 2 5 =32 2 6 =64 2 7 =128 2 8 =256 Potência de 2
Exercícios: Efetue as Conversões A) 101011 (2) =? (10) B) 11111 (2) =? (10) C) 111101 (2) =? (10) D) 101 (10) =? (2)
Sistema Octal O sistema octal de numeração é um sistema de base 8. No qual existem 8 algarismos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7.
Decimal Octal 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 10 9 11 10 12 11 13 12 14 13 15 14 16 15 17 16 20
Conversão Decimal Octal Divisões sucessivas pela Base 8 295 8 295 (10) = 447 (8 ) 8
Conversão Octal Decimal 135 (8) = 1x8 2 + 3x8 1 + 5x8 0 = 64 + 24 + 5 = 93(10) 1523 (8) = = 1x8 3 + 5x8 2 + 2x8 1 + 3x8 0 = 512 + 320 + 16 + 3 = 851(10)
Sistema Octal -Exercícios A) Converter 236 (10) para a base 8. B) Converter 596 (10) para a base 8. C) Converter 175 (8) para a base 10. D) Converter 256 (8) para a base 10. E) Converter 319 (10) para a base 2 e para a base 8.
Conversão Octal Binário Quando uma base é potência da outra (2 3 = 8) a conversão se faz direto pela tabela. Decimal Octal Binário 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 Octal Binário 607 (8) = 110 000 111 (2) 34 (8) = 011 100 (2) Binário Octal 11101 (2) = 35 (8) 1011 (2) = 13 (8) Note que a separação dos grupos de 3 bits no binário é da direita para a esquerda
Exercícios Conversão Octal Binário 1) Converter 76 (8) para a base 2? 2) Converter 1101110 (2) para a base 8? 3) Converter 1043 (8) para a base 2? 4) Converter 111010 (2) para a base 8?
Exercício Qual o maior binário que pode ser representado por uma série de 3 bits e qual o seu valor decimal.
Sistema Hexadecimal O sistema hexadecimal tem a base 16. 16 símbolos que constituem a numeração hexadecimal são os seguintes algarismos e letras: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E e F.
Relação entre numeração decimal e hexadecimal
Sistema Hexadecimal Este sistema é muito utilizado na área dos microprocessadores e também no mapeamento de memórias em sistemas digitais, tratando-se de um sistema numérico muito importante, sendo aplicado em projetos de software e hardware.
Conversão do Sistema Decimal para o Sistema Hexadecimal Da mesma forma que nos casos anteriores, esta conversão se faz através de divisões sucessivas pela base do sistema a ser convertido. Para exemplificar vamos transformar o número 456 em hexadecimal:
Conversão Decimal Hexadecimal Divisão pela Base 16: 456 16 8 28 16 12 1 456 (10) = 1C8 (16 )
Conversão do Sistema Hexadecimal para o Sistema Decimal A regra de conversão é igual a de outros sistemas, somente que neste caso, a base é 16. Como exemplo, vamos utilizar o número B1 e convertê-lo em decimal:
Conversão Hexadecimal para Decimal B1 (16) = 11x16 1 + 1x16 0 = 176 + 1 = 177 3FA (16) = 3x16 2 + 15x16 1 + 10x16 0 = 768 + 240 + 10 = 1018
Exercícios de Fixação- a) 256 (10) =? (16) b)762 (10) =? (16) c)faca (16) =? (10) d)7cd (16) =? (10) e)4021 (10) =? (16) f)escreva os próximos 4 números da seguinte contagem em Hexa: E9A,E9B,E9C,E9D,E9E...,,,
Conversão Hexadecimal Binário É semelhante à conversão do sistema octal para o sistema binário, somente que, neste caso, necessita-se de 4 bits para representar cada algarismo hexadecimal. Decimal Binário Octal Hexa Decimal Binário Octal Hexa 0 0000 0 0 8 1000 10 8 1 0001 1 1 9 1001 11 9 2 0010 2 2 10 1010 12 A 3 0011 3 3 11 1011 13 B 4 0100 4 4 12 1100 ) 14 C 5 0101 5 5 13 1101 15 D 6 0110 6 6 14 1110 16 E 7 0111 7 7 15 1111 17 F
Conversão Hexadecimal Binário )
Conversão Binário Hexadecimal )
Exercícios de Fixação a) C98 (16) =? (2) b)1000111 (2) =? (16) c)111100 (2) =? (16) d)f9d (16) =? (2)
RESUMO: )