Circuitos combinatórios típicos

SISTEMAS DIGITAIS
2015-2016, MEFT_MEAER
TRABALHO DE LABORATÓRIO II
CIRCUITOS COMBINATÓRIOS TÍPICOS
1. INTRODUÇÃO
Pretende-se com este trabalho que os alunos se familiarizem com o uso e aplicação de circuitos
combinatórios típicos. Este trabalho é considerado para avaliação de conhecimentos. Deve trazer
o trabalho preparado no início da aula sob a forma de um relatório em papel (ver anexo), o qual
será verificado pelo docente. Durante a aula o grupo completará a adenda ao relatório com as
conclusões sobre a montagem, assim como alterações ao relatório, a qual entregará ao docente no
final da aula. O relatório terá 4 páginas no máximo, além da capa.
2. PROJETO DO CIRCUITO COMBINATÓRIO (VERSÃO 1)
Desenvolva um circuito que, de acordo com a Figura 1, implementa uma unidade combinatória
que executa uma de duas funções sobre uma variável de entrada 𝐴 = ⟨𝑎3 , 𝑎2 , 𝑎1 , 𝑎0 ⟩, resultando
numa saída 𝑆 = ⟨𝑠3 , 𝑠2 , 𝑠1 , 𝑠0 ⟩. A função a calcular depende de um bit de selecção, I. As funções
possíveis encontram-se listadas na Tabela 1.
A
Unidade
combinatória
S
I
Figura 1: Esquema da unidade combinatória.
Tabela 1: Versões do circuito e respectivas funções a implementar.
Número da Função
Função
0
S = 3A
1
S = 2.5A
2
S = 5A
3
S = 1.5A
4
S = -3.5A
5
S = -1.75A
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6
S = 0.25A – (A AND ‘0011’)
7
S = (A & ‘0011’) - 0.25A
As subtrações e complementos são realizadas assumindo formato de complemento para 2 de 4
bits. As situações de overflow, e as partes decimais devem ser ignoradas.
Cada grupo implementará apenas um par de funções, sendo estas selecionadas da seguinte
forma:
1.
2.
3.
Convertem-se os números dos alunos para base 4.
A função a calcular quando I=0 corresponde ao dígito menos significativo do menor dos
números de aluno.
A função a calcular quando I=1 corresponde à soma (base 10) de 4 com o dígito menos
significativo (base 4) do maior dos números de aluno.
Por exemplo, se os números dos alunos forem 75643, 81234, deverão converter o primeiro para
102131323(4) e o segundo para 103311102(4). As funções a implementar são: função 3, se I=0 e
função 6 (i.e., 4+2), se I=1.
Projete o circuito que concretiza a funcionalidade especificada. Utilize o mínimo de circuitos
integrados considerando somadores, multiplexers, descodificadores e o mínimo de lógica adicional
(portas NAND2, NAND3, NOR2, NOR3 ou NOT). Confirme que o circuito implementado está a
funcionar corretamente através de simulação em ambiente Xilinx. O relatório deve conter:







Cálculos que justificam a escolha das funções a implementar.
A tabela de verdade do circuito.
O esquema elétrico do circuito.
Lista dos circuitos integrados que irá utilizar, com quantidades e referências. Esta lista
deverá ser apresentada ao docente no início da aula.
Comentário (meia página no máximo) que descreva como funciona a solução proposta
Comentário sobre a parte experimental (incluindo funcionalidade surpresa), a completar
no laboratório (meia página no máximo escrita à mão).
Impressão de uma simulação do circuito obtida através do Xilinx.
Sugestão: para garantir que não tem erros de projeto, após desenhar o diagrama lógico, verifique se o
valor da função está de acordo com o valor esperado da tabela de verdade.
3. MONTAGEM E VERIFICAÇÃO DO CIRCUITO COMBINATÓRIO
A partir do esquema elétrico obtido na secção 2, monte o circuito projetado. Para tal deverá:
1.
2.
Ligar as entradas do circuito ⟨𝑎3 , 𝑎2 , 𝑎1 , 𝑎0 ⟩, 𝐼 aos interruptores;
Ligar os bits de saída 𝑆 aos LEDs.
Apresente no relatório as tabelas de verdade correspondentes às diversas combinações de
entradas A e I, indicando o valor esperado de 𝑆 e o valor obtido experimentalmente.
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4. FUNCIONALIDADE SURPRESA
No decorrer da aula de laboratório, após completar a montagem e demonstração do
circuito anterior, ser-lhe-á pedida a implementação de uma alteração do circuito, a qual
deverá ser projetada e executada até ao fim da aula.
5. AVALIAÇÃO DO TRABALHO DE LABORATÓRIO
Na avaliação do trabalho de laboratório serão tidas em conta as seguintes componentes:




Preparação do trabalho e resposta às questões da secção 2.
Montagem, teste do circuito e resposta às questões da secção 3.
Sucesso na prova apresentada na secção 4.
Legibilidade do relatório.
ANEXO – ESTRUTURA DO RELATÓRIO
O relatório deverá usar o seguinte conjunto de regras:
Páginas:

Relatório sucinto, apenas com os elementos e respostas pedidos no enunciado.

Máximo de 4 páginas A4, além de uma página de capa com a indicação do turno de
laboratório, do nome do docente responsável pelo turno, do nome e número dos elementos
do grupo e número do grupo.

Páginas numeradas, preferencialmente com cabeçalho, e margens não inferiores a 2cm.

Letra da família sans-serif (Arial, Verdana, Helvetica, Tahoma, Cambria, Calibri ou
Trebuchet MS). Não deverão ser usadas fontes das famílias cursive ou fantasy, excepto para
representar símbolos.

Pode, se desejar, usar uma fonte da família monospace (ex.: Courier) para indicar sinais
físicos.

Tamanho da letra de fácil leitura e nunca inferior a 10pt.
Figuras e tabelas:

As figuras (p. ex.: esquemas) poderão ser feitos num programa de edição de imagens (p.
ex.: MS Visio, Omnigraffle, Inkscape, ...) ou manuscritas, digitalizadas (com scan ou máquina
fotográfica/telemóvel) e inseridas nos espaços correspondentes do relatório. No entanto,
as figuras deverão estar em estado apresentável (limpas, sem rabiscos ou rascunhos,
facilmente percetíveis e com tamanho de letra não inferior à do relatório).
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
As figuras deverão ser necessariamente enumeradas, acompanhadas de legenda e ser
referenciadas no texto.
O não cumprimento das regras será penalizado na nota final do laboratório (ex: penalização
de 2 valores por página adicional).
Será dada uma nota de zero valores a grupos com o mesmo trabalho (ex: relatórios iguais).
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