Exercícios

Próreitoria de EaD e CCDD 1 Disciplina de Lógica Programável Experimento Circuito Lógico em VHDL 1 OBJETIVO Entender o funcionamento de um circuito lógico combinacional fazendo a implementação em dispositivo FPGA e comparando com o equivalente em circuitos integrados TTL para comprovar o seu funcionamento 2 MATERIAL UTILIZADO Componentes Quantidade Material Utilizado Kit Número da Caixa Código Uninter 1 FPGA CYCLONE II Turing 12 0301129 1 SN74LS04N NOT Boole 8 0202074 1 SN74LS08N AND Boole 8 0202075 1 SN74LS32N OR Boole 8 0202077 1 Fonte de Alimentação Turing 12 0301130 1 Kit Cabos Rígidos Edison 6 0101070 1 Terminal Parafuso 3P Edison 6 0104067 1 Cabo Flexível Azul Edison 6 0101065 1 Cabo Flex Amarelo Edison 6 0101066 Equipamentos Ferramentas Quantidade Descrição Kit Número da Caixa Código Uninter 1 Osciloscópio Analisador Lógico Boole 7 0201071 1 Multímetro Edison 1 0101001 1 Adaptador AC Edison 3 0101003 1 Fonte Ajustável Edison 3 0101004 1 Protoboard Edison 2 0101002 1 Chave Philips Ponta Nº 0 3mm 18 Não incluso no kit necessário providenciar Não necessariamente as letras do código do circuito integrado que está no kit são as mesmas podem haver diferenças contudo os números devem ser os mesmos Próreitoria de EaD e CCDD 2 Disciplina de Lógica Programável 3 INTRODUÇÃO Os dispositivos lógicos programáveis PLDs juntamente com a teoria básica de eletrônica digital permitem a implementação e síntese de circuitos digitais desde simples portas lógicas até os mais complexos sistemas digitais em um único chip 4 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS Este experimento consiste em realizar 2 montagens de 1 circuito lógico combinacional a ser escolhido pelo aluno entre as opções listadas no item 41 As 2 montagens são 1ª Em protoboard montar o circuito lógico escolhido utilizando circuitos integrados TTL portas AND OR NOT 2ª No kit FPGA em conjunto com um protoboard para montagem de chaves e LEDs incluindo os resistores necessários testar o projeto VHDL do circuito lógico escolhido gravando no chip Cyclone II Devese realizar o comparativo entre a operação do projeto implementado no kit FPGA Cyclone II e o circuito lógico com circuitos integrados TTL O teste a ser realizado deve ser a comprovação da operação dos circuitos com base em sua tabela verdade testando todas as combinações Deve ser implementado o código VHDL em um projeto criado no ambiente Altera Quartus II associandose às portas de entrada e saída definidas na entidade de projeto os pinos do kit Cyclone II por meio da ferramenta Pin Planner do Quartus II Observações sobre a tensão de alimentação e tensão aplicável aos pinos de entrada e saída No kit FPGA Altera Cyclone os pinos de IO operam com níveis de tensão de 0V a 33V Para os circuitos integrados TTL devese utilizar uma fonte de alimentação específica de 5V sendo que os seus pinos de IO irão trabalhar com níveis de tensão de 0V a 5V Não deve haver interconexão entre o circuito de teste do projeto realizado no kit FPGA Cyclone com o circuito de teste do circuito lógico combinacional com circuitos integrados TTL visto que ambos trabalham com tensão diferente de operação das suas portas de IO 41 Opções de Circuito a ser ProjetadoMontado O circuito lógico a ser projetado em FPGA e montado com portas lógicas deve ser escolhido entre os definidos pelas expressões lógicas abaixo Opção 1 S A AND NOT B OR NOT A AND B Opção 2 S NOT A OR NOT B AND NOT C Opção 3 S NOT A AND B OR C Opção 4 S A AND B OR A AND C OR B AND C 42 Procedimentos de Montagem da Fonte de Alimentação de 5V para Teste do Circuito Lógico TTL 1º Passo Conectar os cabos de saída do adaptador AC ao conector IN da fonte ajustável os dois cabos podem ser inseridos em qualquer posição do conector então conectar o adaptador AC à rede elétrica Regular a sua tensão de saída para 5V5 medindo com o multímetro conectando a ponteira vermelha na saída OUT e a ponteira preta na saída OUT estando a chave seletora na posição de medição de tensão na escala de 20V e com o botão não pressionado para a medição DC Após este ajuste desconectar o adaptador AC da rede elétrica será ligado novamente apenas depois de estar com todo o circuito montado 2º Passo Realizar as conexões da entrada de alimentação Conectar no protoboard o terminal de parafuso que irá receber a entrada de alimentação nos pontos d2 d4 e d6 Inserir um cabo rígido vermelho entre o ponto b2 e o primeiro ponto da coluna de VCC Inserir um cabo rígido azul entre o ponto b4 e o primeiro ponto da coluna de GND Utilizar dois cabos flexíveis um da cor azul e outro da cor amarela Próreitoria de EaD e CCDD Próreitoria de EaD e CCDD 4 Disciplina de Lógica Programável ambos com comprimento de 10cm e com suas pontas desencapadas expondo 05cm do cabo Então ligar uma das extremidades do cabo azul no terminal OUT da fonte ajustável e uma das extremidades do cabo amarelo no terminal OUT da fonte ajustável Então ligar a outra extremidade do cabo azul no terminal de parafuso que está na posição b4 do protoboard e a outra extremidade do cabo amarelo no terminal de parafuso que está na posição b2 do protoboard 5 Resultados do Experimento Indique previamente a opção de circuito escolhida e elabore o relatório conforme o modelo apresentando os seguintes resultados 1 Apresente o diagrama esquemático e a tabela verdade do circuito escolhido 2 Apresente a descrição VHDL do circuito lógico escolhido devidamente comentada 3 Apresente a associação dos pinos do FPGA feita na ferramenta Pin Planner 4 Apresente o diagrama de tempo da simulação VWF do circuito implementado em VHDL no Quartus II com todas as condições da tabela verdade 5 Apresente fotos da montagem do circuito de teste tanto do kit FPGA como do circuito combinacional com portas lógicas Inclua telas do Analisador Lógico apresentando os valores das entradas e da saída correspondente 6 Quais foram as conclusões sobre esta atividade Houve dificuldades O resultado dos procedimentos experimentais deram iguais aos resultados teóricos e da simulação Foi obtida uma operação do projeto em FPGA equivalente à operação do circuito combinacional com portas lógicas Coloque aqui o título do relatório Centro Universitário UNINTER Curso de Engenharia Nome Completo email RU Resumo O resumo tem como característica ser objetivo conciso e breve com no máximo 100 palavras Ao realizar a leitura do resumo qualquer pessoa deve ser capaz de entender o experimento realizado e aos resultados obtidos Palavras chave palavras que relacionam a experiência realizada pelo menos 3 separadas com virgula 1 Introdução Com a leitura da introdução o leitor deve ficar a par do assunto abordado no experimento 1 A Introdução contém um apanhado histórico do que já foi estudado sobre o assunto conceitos básicos resultados relevantes teoria existentes na literatura e o embasamento teórico sobre o assunto onde se explica a física envolvida 2 2 Procedimento Experimental Etapa do relatório em que ocorre uma descrição dos procedimentos adotados para efetuar as medidas descrição da montagem experimental utilizada Croquis e desenhos esquemáticos podem auxiliar muito Tome cuidado o procedimento não é cópia do roteiro do experimento e lembrese que o leitor através da leitura do procedimento experimental deve ser capaz de reproduzir o experimento Referente a colocação das figuras e gráficos do relatório estes podem ser colocados em uma coluna conforme mostra a Figura 1 Para produção dos gráficos siga as etapas descritas abaixo Prepare seu gráfico ou figura em programa adequado Ex Origin Paint Corel etc No caso de imagens salve em formato JPEG ou GIF para reduzir o volume de memória necessária e o tamanho do arquivo de texto Insira figuras como objeto para que ela se desloque junto com o texto Se o gráfico foi realizado no Origin copie a página gráfica do Origin CtrlC e cole no documento 3 Análise e Resultados Nesta seção são apresentados os dados obtidos no experimento em forma de tabelas gráficos e diagramas Os dados experimentais devem ser analisados na forma de gráficos e se necessário linearizados Ao realizar a interpretação dos coeficientes da reta com relações físicasmatemáticas teóricas obtidas para cada situação e relacionalas com os valores das grandezas envolvidas nesses coeficientes com os resultados existentes na literatura citada na introdução Para os cálculos efetuados não é necessário descrever o passo a passo do processo Figura 1 Exemplo de uma figura gráfico colocada em uma coluna e em formato científico Tabela 1 Este é um exemplo de formatação de tabela Força N Distância percorrida cm Tempo decorrid o s 30 500 350 40 500 266 78 500 145 90 500 132 100 500 117 300 500 054 As figuras e a tabelas devem estar centralizadas na coluna assim como seus textos descritivos Os textos descritivos devem ser objetivos de maneira que o leitor saiba rapidamente do que se trata Em geral o texto que cita por exemplo a Tabela 1 tem uma explicação mais detalhada portanto não é necessário repetir tudo no texto que está associado à mesma Figura 2 Esta figura foi colocada de forma a ocupar a largura total da página Tabela 2 Está tabela foi colocada em tamanho grande Distância cm Tempo s Velocidade média cms 500 054 500 054 92592 cm s 500 117 500 11742735 cm s 500 132 500 13237879 cm s 500 145 500 1 4534483 cm s 500 266 500 26618797 cm s 500 350 500 35014286 cm s 4 Conclusão Nesta parte você deve abordar de forma breve o experimento realizado fazendo uma ligação com os objetivos relacionandoos com os principais resultados obtidos dando sua interpretação a que conclusões estes resultados levam Em alguns casos se descreve sobre novas possibilidades desta investigação Textos do tipo O experimento foi muito legal ou aprendi muito com isso e outros similares devem ser evitados 5 Referências Não esqueça de citar as referências empregadas durante a elaboração do relatório conforme está exemplificado a seguir 1 SOBRENOME Nome Estudo da Física na Engenharia C Aprendeu 46 1972 p 2732 2 GERÔNIMO A SILVA V Influenciado pelo Estudo Conf Brasileira do estudo da Física Curitiba 21 agosto 1972 p 911