Disciplina: Sistemas Lógicos Curso: Licenciatura em Informática Ano/Semestre: 2º Ano/4º Semestre 2016 Carga horária: 4h/semana; Docente: Eng.º Doglasse E. Mendonça Telefone +258845725751, E-mail: doglasmend@yahoo.com.br Introdução Sistemas lógicos é uma disciplina semestral, inserida no segundo semestre do curso de Informática. Esta é uma disciplina específica com uma carga horária de 60 horas distribuídas em 0 horas teóricas e 0 horas práticas. A frequência desta disciplina visa dotar aos estudantes de conhecimentos sobre os sistemas digitais e os elementos básicos de computadores. A disciplina de Sistemas lógicos para Informática tem por objectivo o estudo dos dispositivos que são os circuitos electrónicos constituídos por vários componentes que por sua vez realizam uma operação ou materializam uma função lógica a partir de portas lógicas, tais como um microcontrolador, microprocessador, memoria e unidades de entrada/saída do computador e também apresentar uma fundamentação sólida para estudos mais avançados de sistemas lógicos; apresentar os conceitos lógicos interessantes e acessíveis a todos estudantes; ajudar o estudante a desenvolver a autoconfiança na compreensão dos sistemas lógicos e na capacidade de concepção de sistemas lógicos; estimular o estudante pela
exposição de algumas entre as muitas aplicações contemporâneas da electrónica e alguns desenvolvimentos que se utilizam na vida quotidiana, na tecnologia contemporânea e na investigação científica. OBJECTIVOS GERAIS: No fim desta disciplina o estudante deverá ser capaz de: 1. Enunciar e usar as leis e funções lógicas universais e de empregá-la para suportar a resolução computarizada de problemas, conhecer profundamente a álgebra Booleana. 2. Conhecer as portas lógicas e a universalidade das portas lógicas;. Explicar os conceitos principais e as leis fundamentais que permitam compreender o funcionamento dos equipamentos de processamento de dados e sistemas de controlo industrial para a sua aplicação em várias áreas; 4. Fazer o projecto de circuitos digitais combinatórios e sequenciais com o uso da Álgebra de Boole e de métodos de análise e síntese. 5. Usar correctamente os termos de electrónica digital e uma série de símbolos para representar objectos ou fenómenos. 6. Os estudantes deverão ser capazes de especificar, analisar e implementar sistemas digitais de pequena e média complexidade com lógica binária, contendo funções combinatórias e elementos de memória. 7. Desenvolver projectos usando sistemas digitais. ESPECÍFICOS: Fornecer elementos e técnicas que capacitem o estudante a construir sistemas lógicos, através da identificação dos passos ou acções necessários para transformar um conjunto de dados de entrada num sistema em informações como resultado, promovendo dessa forma, um ambiente de prática de sistemas lógicos.. CONTEÚDO PROGRAMÁTICO Abordagem Contextual dos Sistemas lógicos Sistemas de Numeração (Bases 2, 8, 10, 16 e outras).
Conversões de Bases e aritmética nas diversas Bases Códigos Binários e BCD Álgebra de Boole (Dados e Instruções básicas ou comandos básicos) Funções booleanas; Operações aritméticas; Portas lógicas; Funções especiais; Elementos de memória biestáveis; Circuitos sequenciais; Aplicações BIBLIOGRAFIA BÁSICA (LIVROS TEXTOS): 1. CUESTA GIL PADILLA Remiro, tradução de Tomás Ruivo e Alberto Jerónimo: Electrónica digital 9241-64- 2. MALVINO, A, Princípios de Electrónica Digital, (Vol 1 e 2) 2ª Edição, 2000.. SERAFIM, Nunes, Da iniciação à complexa ciência técnica de Sistemas digitais. 4. HERBERT TAUB, Circuitos digitais e Microprocessadores 621.81.5 (17 e 18) 5. M.MORRIS MANO, Digital design, 1991 6. ANTÓNIO J., PADILLA G. Sistemas Digitais 9241-4-0
PLANO TEMÁTICO Capítulo I - Introdução e Conceitos Principais dos Sistemas digitais. Álgebra de Boole OBJECTIVOS: - No fim deste capítulo pretende-se que os estudantes sejam capazes de: - Enunciar a diferença entre o sinal analógico e o sinal digital; - Enunciar a lei de Boole e de empregá-la para analisar as funções booleanas; - Saber e usar na prática postulados, propriedades e teoremas da álgebra de Boole; - Transformar as funções booleanas para forma canónica dada; - Obter as formas canónicas a partir da tabela de verdade. CONTEÚDO: Electrónica digital. Sinais analógicos e digitais. Conceitos básicos; Funções lógicas; Utilização de postulados e teoremas da Álgebra de Boole; Tabelas de verdade; Lógica positiva e negativa. Capítulo II Funções Booleanas OBJECTIVOS: Ao terminar este capítulo pretende-se que os estudantes sejam capazes de:
- Usar vários métodos para simplificar as funções booleanas; - Passar de qual quer forma de função à forma canónica dada; - Saber o método gráfico de Karnaugh para simplificação as funções booleanas; - Analisar as funções booleanas usando os métodos numéricos de Quine-McCluskey. CONTEÚDO: Generalidades; Formas canónicas; Simplificação de funções; Manipulação algébrica; Mapas de Karnaugh; Método de Quine-McCluskey. Capítulo III Operações Aritméticas OBJECTIVOS: No fim deste capítulo os estudantes devem ser capazes de: - Realizar operações aritméticas usando sistemas digitais programáveis; - Projectar os circuitos para realizar a adição e subtracção no código BCD natural; - Projectar os circuitos somadores. CONTEÚDO: Sistemas de numeração; Soma e subtracção; Complemento para 2; Complemento para 1; Tempos de propagação e "look-ahead"; Multiplicação e divisão. Capítulo IV. Funções especiais OBJECTIVOS: Ao terminar este capítulo os estudantes devem ser capazes de:
- Caracterizar os circuitos combinatórios; - Analisar o esquema e explicar o funcionamento codificadores e descodificadores; - Saber o funcionamento multiplexadores e desmultiplexadores; - Usar os comparadores para os circuitos integrados combinatórios. CONTEÚDO: Características dos circuitos combinatórios. Codificação e descodificação. Multiplexadores e desmultiplexadores. Comparadores. Capítulo V Elementos de memória biestáveis OBJECTIVOS: No fim deste capítulo os estudantes devem ser capazes de: - Estudar os circuitos sequenciais; - Construir dispositivos de maior complexidade - Estudar as memórias de grande capacidade, empregue em sistemas digitais programáveis. CONTEÚDO: Biestável RS assíncrono, Biestável RS síncrono, Noção de "latch" e "flip-flop", Biestáveis "edge-triggered" e "master-slave", Biestáveis JK, D e T. Capítulo VI Circuitos sequenciais OBJECTIVOS:
Ao terminar este capítulo os estudantes devem ser capazes de: - Definir as características e constituição dos circuitos sequenciais; - Usar as simbologias dos circuitos lógicos; - Analisar os registos de deslocamento. CONTEÚDO: Noção de sistema síncrono e assíncrono; Registos, Carregamento paralelo, Deslocamento, Em anel; Desenho expedito de contadores. Capítulo VII Aplicações OBJECTIVOS: Pretende-se que os estudantes, no fim deste capítulo, sejam capazes de: - Caracterizar vários tipos das memórias; - Determinar a capacidade de uma memória; - Saber a configuração externa e interna de uma memória. - CONTEÚDO: Memórias: das RAM às EEPROM; Dispositivos de lógica programável: PALs e CPLDs. Matrizes de uma dimensão (vectores). Algoritmos propostos.
Plano Analítico Semanas I 18/07 à 22/07/16 Conteúdos Apresentação dos Discentes, Docente e do Programa Temático e Metodologia de Avalição Introdução e Conceitos Principais dos Sistemas digitais. Electrónica digital. Sinais analógicos e digitais. Conceitos básicos; Funções lógicas; Sistemas de Numeração Base 2,8,10,16 e outras Códigos Binários, BCD e Aritmética em códigos Binários Álgebra de Boole Utilização de postulados e teoremas da Álgebra de Boole; Tabelas de verdade; Lógica positiva e negativa. Portas Lógicas Horas de contact o 6 Actividades Professor faz uma apresentação a disciplina e explica as metodologias de avaliação e o material necessário para ser usado na disciplina e a contribuição dos conhecimentos da disciplina no curso e na vida profissional Horas de Estud o Indep Actividades Metodologias Bibliografia Faz uma visão crítica dos conteudos dados, Aulas dadas na forma de conferências, quadro branco e canetas para quadro branco António J., Padilla G. Sistemas Digitais 9241-4-0 Observaçõ es
II 25/07 a 29/07/16 Exercícios relacionados com capítulo Funções Booleanas Analise e Síntese, Generalidades; Formas canónicas; Simplificação de funções; Manipulação algébrica; Mapas de Weitcht/Karnaugh; Método de Quine- McCluskey. 4 Professor faz exposição e orienta ao aluno O aluno faz uma leitura mais detalhada sobre os conteúdos lecionados exercícios sobre conversões de base Trabalho de pesquisa 1 Dia 29/07/2016 III 01/08 à 05/08/16 IV 08/08 à 12/08/16 - Criação de formas canónicas, simplificação e Manipulação de variáveis. - Mapas de Karnaugh; Método de Quine- McCluskey Operações Aritméticas Sistemas de numeração; Soma e subtracção; Complemento para 2; Complemento para 1; 2 16 Professor faz exposição e orienta ao aluno Calcula e mostra a relação dos cálculos com a vida real Ensina como calcular a potência eléctrica e consumo de energia nas nossas residências sumarizada 2 9 O aluno faz uma leitura mais detalhada sobre os conteudos lecionados Praticam e resolvem tarefas específicas dadas pelo professor, Aulas dadas na forma de conferências, quadro branco e canetas para quadro branco António J., Padilla G. Sistemas Digitais 9241-4-0 Seminario sobre Trabalho de pesquisa 1 Dia 05/08/2016
V 15/08 a 19/08/16 Tempos de propagação e "look-ahead"; Multiplicação e divisão Exercícios relacionados com capítulo Funções especiais Características dos circuitos combinatórios. Codificação e descodificação. Multiplexadores 4 Ensina como projectar um Mux, Demux, numa pormenorizada 4 Praticam e resolvem tarefas especificas dadas pelo professor Prático uso de simuladores para desenvolver o como fazer António J., Padilla G. Sistemas Digitais 9241-4-0 Trabalho de pesquisa 2 VI 22/08 a 26/08/16 Codificação e descodificação. Multiplexadores Desmultiplexadores. Comparadores. Trabalho de Investigação nº 1 Ensina faz uma sumarizada de Mux e Demux Praticam e resolvem tarefas especificas dadas pelo professor Prático uso de simuladores para desenvolver o como fazer Cuesta Gil Padilla Remiro, tradução de Tomás Ruivo e Alberto Jerónimo: Electrónica digital 9241-64- VII 29/08 a 02/09/16 Desmultiplexadores Desmultiplexadores Comparadores e Multiplexadores Teste1 4 Resolve exercício Praticam e resolvem tarefas específicas dadas pelo professor E exercícios Prático uso de simuladores para desenvolver o como fazer Teste 1 02/09/16
VIII 05/09-09/09/16 Elementos de memória biestáveis Noção de "latch" e "flip-flop", Biestável RS assíncrono, Biestável RS síncrono. 2 Entrega o trabalho aos estudantes 2 Trabalham individualment e e fazem síntese em grupo IX 12/09-16/09/16 Jornadas Científicas Coordenação de actividades do evento e apoio aos estudantes em projectos de circuitos electronicos para exposição Administra cursos profissionalizantes X 19/09-2/09/16 Biestáveis "edgetriggered" e "masterslave", Biestáveis JK, D e T. Biestáveis "edgetriggered" e "masterslave", Biestáveis JK,, 2 Faz uma pormenorizada de Flip-Flops O aluno faz uma leitura mais detalhada sobre os conteúdos lecionados António J., Padilla G. Sistemas Digitais 9241-4-0 XI 26/09 a - Biestáveis D e T Circuitos sequenciais Noção de sistema síncrono e assíncrono; 4 Faz uma pormenorizada de Flip-Flops e O aluno faz uma leitura mais detalhada
0/10/16 Registos, Carregamento paralelo. registos sobre os conteúdos lecionados XII 0/10 a 07/10/16 Deslocamento, Em anel; Desenho expedito de contadores Faz uma pormenorizada de registos Cuesta Gil Padilla Remiro, tradução de Tomás Ruivo e Alberto Jerónimo: Electrónica digital 9241-64- Dia 07/10/16 2º Teste XIII 10/10-14/10/16 Registos Trabalho de Investigação nº 2, Carregamento paralelo e deslocamento Cálculos e demonstrações 4 O aluno faz uma leitura mais detalhada sobre os conteúdos lecionados Resolve exercícios XIV 17/10-21/10/16 Contadores Aplicações Memórias: das RAM às EEPROM; Dispositivos de lógica programável: Faz uma pormenorizada de Memorias e diferentes tipos de Memorias O aluno faz uma leitura mais detalhada sobre os conteúdos Cuesta Gil Padilla Remiro, tradução de Tomás Ruivo e Alberto Jerónimo:
PALs e CPLDs. lecionados Electrónica digital 9241-64- XV 24/10-28/10/16 Contadores. Entrega dos trabalhos de Investigação 1 e 2 Coordena e assiste a apresentação dos trabalhos de investigação Apresentam o trabalho e respondem perguntas XVI 1/10-04/11/16 Matrizes de uma dimensão (vectores). 4 Faz uma pormenorizada de Memorias e diferentes tipos de Memorias O aluno faz uma leitura mais detalhada sobre os conteúdos lecionados Cuesta Gil Padilla Remiro, tradução de Tomás Ruivo e Alberto Jerónimo: Electrónica digital 9241-64-
Metodologia de Ensino Aprendizagem Feriados 25 de Setembro Feriado (Domingo/Segunda Feira) 04 de Outubro dia da PAZ Terça Feira 12 de Outubro dia do Professor (Quarta Feira) Métodos e Estratégias de ensino e aprendizagem A disciplina de Electrotecnia teórica é ministrada em um semestre, com 6 horas semanais distribuídas em sessões de aulas teóricas, práticas de quadro e de laboratório. As aulas laboratoriais comportam a realização de práticas de laboratório com ajuda de programas simuladores, de experiências livres, caseiras e de demonstração bem como a construção de aparelhos de experimentação com recursos simples e de fácil acesso. O cumprimento integral do programa de Electrotecnia Teórica I requererá por parte do docente a omissão em classe de algumas passagens sobre alguns conteúdos, deixando-os para o trabalho (leituras e análises de textos, resolução de tarefas e problemas) individual ou em grupo do discente. O estudante encontrará questões e exercícios adicionais em muitas referências citadas na Bibliografia. Entretanto a Electrotecnia teórica I usará para o ensino e aprendizagem meios como o quadro, livros, data show, computador e outros recursos pertinentes a este tipo de disciplina. Avaliação: O sistema de avaliação obedece as normas e regulamentos em vigor na UP A avaliação será constituída de: Testes escritos e em numero de 2,
Participação na aula e resolução dos exercícios e aulas laboratoriais; Assiduidade Trabalhos de investigação; Língua Para a leccionação das aulas desta disciplina será usada a língua portuguesa. Assinatura do docente Doglasse Ernesto Mendonça, Eng, MSc