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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ Instituto de Engenharia de Sistemas e Tecnologia da Informação LABORATÓRIO DE ELETRÔNICA DIGITAL I – ELT 512 Atividade de Laboratório 2 Aluno: ________________________________ Mat.: Aluno: ________________________________ Mat.: Aluno: ________________________________ Mat.: Turma: Objetivos: • • • • Investigar a operação de blocos básicos através da simulação no software Quartus II; Investigar alguns teoremas fundamentais da lógica booleana; Implementar um circuito a partir de uma expressão booleana no módulo de ensino; Avaliar um circuito lógico em termos de uma carta no tempo. Pré-Laboratório (Para ser entregue no início da aula prática) 1. Descrever, literalmente, os teoremas booleanos para uma variável (Elemento unitário, Elemento Nulo, Idempotência e Complementaridade) e para duas variáveis (Comutativa, Associativa, Distributiva, Absorção e De Morgan) (10 pontos). 2. Refazer o item anterior, porém descrevendo os teoremas com as seguintes portas lógicas básicas: AND, OR e NOT (10 pontos). 3. Para o circuito a seguir, obter a expressão booleana para a saída S. Aplicar as formas de onda às entradas do circuito e obter a forma de onda da saída. Considere que os blocos lógicos não apresentem demoras de propagação (10 pontos). Figura 1 – Circuito e Carta de Tempo para o Item 3. 4. Mostre que é possível implementar as funções lógicas AND, OR e NOT usando apenas portas NAND (Universalidade). (10 pontos). 5. Mostrar como são os símbolos das portas lógicas AND, NAND, OR, NOR e NOT na simbologia IEEE/ANSI (10 pontos). 1 Laboratório (Para ser entregue no final da aula prática) Material Necessário: • • • 1 módulo de ensino, 1 Osciloscópio, 1 Gerador de Funções; CI’s: 74LS00 (1) e 74LS32 (1); Fios para as interligações. Observações Importantes: • • • • • • Muito cuidado ao manusear a inserção e a retirada dos CI’s do Protoboard para não danificar os seus terminais. Na inserção, posicionar corretamente observando a indicação do pino 1. Antes de ligar o módulo faça as ligações das alimentações (VCC) e terra (GND) de todos os CI’s. Depois faça as outras interligações. Se necessário, consulte ao final deste guia, os diagramas esquemáticos para conferir as pinagens; As saídas, a menos que não se instrua o contrário, devem ser observadas pela conexão aos LED’s; Por se tratar de CI’s da tecnologia TTL, a tensão de alimentação (VCC) será de +5 [V]; Antes de usar o Osciloscópio verifique a sua calibração; Em caso de dúvida consulte sempre o professor. Procedimentos: 1. Monte o circuito da Figura 1 e aplique uma forma de onda quadrada (nível TTL - 0V, +5V) com uma freqüência de 100 [HZ]. Observe, com o osciloscópio, a forma de onda da saída S e registre-a no diagrama reticulado. Complete a tabela ao lado do circuito informando os níveis lógicos, alto (VOH) e baixo (VOL) da tensão de saída. Compare os valores destas tensões com a folha de dados do fabricante. Qual a função desta porta NAND que está com suas duas entradas conectadas juntas? (15 pontos). Osciloscópio +5V 0V VA Onda Quadrada, 100HZ, nível TTL 74 LS 00 4 S CH1 GND VOH [V] VOL [V] U1 Figura 1 – Circuito para o Item 1. Atenção Para esta medida, verifique se o Gerador, o Osciloscópio e o Módulo estão com os seus terras conectados juntos. Escala de Tensão: Escala de Tempo: 2 Folha de Dados do SN74LS00 (Características Elétricas): 2. Monte os circuitos das Figuras 2a e 2b. Preencha a Tabela verdade correspondente para cada circuito. Obtenha a expressão booleana de cada saída e responda qual teorema está sendo verificado. (15 pontos). U1 A B 74 LS 00 4 U1 U1 U1 74 LS 00 4 74 LS 00 4 74 LS 00 4 S U1 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 S S = ___________________ Figura 2a – Circuito e Tabela Verdade para o Item 2. 3 A U1 74 LS 32 4 A 0 0 1 1 U2 74 LS 00 4 S B B 0 1 0 1 S S = ___________________ Figura 2b – Circuito e Tabela Verdade para o Item 2. 3. Para o circuito ilustrado na Figura 3: 3.1 Obter a expressão booleana da saída S diretamente do circuito (2 pontos); 3.1 Completar a Tabela Verdade (ao lado do circuito) com base na carta de tempo mostrada na Figura 4 (3 pontos); 3.3 Simplifique esta expressão usando os teoremas (5 pontos); 3.4 Monte o circuito simplificado usando apenas o CI 74LS00 (5 pontos); 3.5 Monte a Tabela Verdade do circuito simplificado e compare-a com a que foi fornecida para o circuito original (5 pontos). A S C B A 0 0 0 0 1 1 1 1 B 0 0 1 1 0 0 1 1 C 0 1 0 1 0 1 0 1 S Figura 3 – Circuito e Tabela Verdade para o Item 3. A B C S Figura 4 – Carta de Tempo para o circuito do Item 3. 4 Diagramas Esquemáticos e Tabelas Funcionais: 74LS00 74LS32 5