Blocos Operacionais Combinacionais: Somadores, Subtratores e Decodificadores

Sistemas digitais Blocos operacionais combinacionais Bruno Nogueira brunoicufalbr Circuitos digitais Objetivos Conhecer blocos operacionais combinacionais importantes somadores subtratores comparadores deslocadores Sistemas digitais Blocos operacionais Em projetos de sistemas digitais mais complexos como um computador é necessário o uso de centenas ou milhares de portas lógicas para criar o circuito desejado Algumas operações podem ser simplificadas usando circuitos MSI mediumsize integration ou LSI Large size integration Blocos operacionais Circuitos digitais Application Software hello world Programs Operating Systems Device Drivers Architecture Instructions Registers Microarchitecture Datapaths Controllers Logic Adders Memories Digital Circuits AND Gates NOT Gates Analog Circuits Amplifiers Filters Devices Transistors Diodes Physics Electrons Componentes lógicos Exemplos Codificadores Decodificadores Multiplexadores Demultiplexadores Somadores Etc Circuitos digitais Decodificadores Recebem um conjunto de entradas e ativam apenas uma saída Circuitos digitais Decodificadores Seleção S₁ S₀ Saídas 24 D₀ D₁ D₂ D₃ a Decodificador 24 b Tabela verdade Circuitos digitais Decodificadores S₁ S₀ D₀ S₁ S₀ D₁ S₁ S₀ D₂ S₁ S₀ D₃ S₁ S₀ Circuitos digitais Decodificador 24 Decodificadores Tabela da Verdade Circuitos digitais Decodificador ativo em baixo É o oposto de um codificador ativo em alto A linha selecionada é mantida em nível lógico 0 enquanto as linhas restantes são mantidas em nível lógico 1 Circuitos digitais Decodificador ativo em baixo Circuitos digitais Decodificador ativo em baixo Circuitos digitais ENADE 2008 Considere o bloco decodificador ilustrado acima o qual opera segundo a tabela apresentada Em cada item a seguir julgue se a função lógica mostrada corresponde ao circuito lógico a ela associado Circuitos digitais ENADE 2008 A Apenas um item está certo B Apenas os itens I e II estão certos C Apenas os itens I e III estão certos D Apenas os itens II e III estão certos E Todos os itens estão certos Circuitos digitais Codificadores Possui um certo número de linhas de entrada onde somente uma delas é ativada por vez e produz um código de saída de N bits dependendo de qual entrada está ativada Circuitos digitais Exercício Decodificador para o display de 7 segmentos Circuito Decodificador Entrada Número binário Saída Segmentos correspondentes a representação do número devem acender OBS no FPGA o segmento é ligado colocando a sua entrada correspondente em nível baixo Circuitos digitais Exercício Decodificador para o display de 7 segmentos Circuito Decodificador Considerando um número binário de 4 bits Exemplo Entrada 0001 saída deve ser ligado os segmentos 1 e 2 Entrada 0000 saída deve ligar os segmentos 0 1 2 3 4 5 Circuitos digitais Multiplexador ou MUX Circuito lógico que recebe vários sinais de entrada seleciona um deles e o envia para saída Circuitos digitais Multiplexador 21 Entrada de DADOS Entrada de SELEÇÃO Z I0S I1S S Saida 0 Z I0 1 Z I1 Circuitos digitais Multiplexador 41 S1 S0 Saida 0 0 Z I0 0 1 Z I1 1 0 Z I2 1 1 Z I3 Circuitos digitais Multiplexador 81 Circuitos digitais Combinação de multiplexadores Circuitos digitais HabilitaDesabilita Entrada S3 determina o MUX habilitado S30 MUX superior habilitado S31 MUX inferior habilitado Combinação de multiplexadores Circuitos digitais Como fazer um multiplexador 161 usando multiplexadores 41 MUX Quadrúpulo de duas entradas Circuitos digitais Quais devem ser as entradas de controle para que as saídas Z assumam as entradas I1 Aplicações dos Multiplexadores Seleção de Dados Roteamento de dados Sequenciamento de operações Conversões sérieparalelo Geração de formas de onda Geração de funções lógicas Circuitos digitais Aplicações Roteamento de Dados Circuitos digitais Sistema para mostrar dois contadores BCD de mais de um dígito sendo um contador de cada vez Vantagem uso de um único conjunto de Decodificador Display e Leds SELECIONA1 contador 1 habilitado Transmissão Paralela e Serial Transmissão de informação de um lugar para o outro é uma das operações mais comuns em Sistemas Digitais Duas formas básicas de transmissão Série Paralelo Circuitos digitais Transmissão em paralelo Circuitos digitais Transmissão em paralelo do binário 10110 Transmissão em série Circuitos digitais Transmissão sérieparalela vantagens Vantagem da transmissão paralela Mais rápida Vantagem da transmissão em série Mais simples menos fios Circuitos digitais Transmissão sérieparalela vantagens Vantagem da transmissão paralela Mais rápida Vantagem da transmissão em série Mais simples menos fios Circuitos digitais Aplicação conversão paralelosérie Circuitos digitais Um contador é usado para gerar os bits de seleção O MUX será X0 no 1º ciclo de clock X1 no segundo Aplicação geração de funções lógicas As entradas de seleção são usadas como variáveis lógicas Cada entrada de dados é conectada permanentemente em ALTO ou BAIXO conforme for necessário para satisfazer a tabelaverdade Circuitos digitais Aplicação geração de funções lógicas Circuitos digitais Quando ABC000 Z deve estar em BAIXO Portanto I0 deve estar conectada em BAIXO Exercício Dada a tabela verdade abaixo defina um MUX que a implementa Circuitos digitais A B z 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 ENADE 2014 QUESTÃO 35 Um prédio de 4 andares sendo o primeiro o andar térreo é servido por 2 elevadores Por motivo de economia de energia o elevador 2 só é acionado se for solicitado em mais de 2 andares Considere um circuito proposto para habilitar o acionamento do elevador 2 conforme é mostrado a seguir Ele utiliza um multiplexador 4x1 cuja saída é selecionada através da composição dos sinais A e B que indicam se os andares 1 e 2 solicitaram o serviço do elevador Assim o valor AB102 indica que o primeiro andar solicitou elevador mas não o segundo Os sinais C e D indicam se os andares 3 e 4 solicitaram o serviço respectivamente Com base na análise do circuito proposto para o problema avalie as seguintes asserções e a relação proposta entre elas I O circuito não atende às especificações do projeto PORQUE II A entrada superior do multiplexador com valor constante 0 indica que a saída será 0 independentemente dos valores dos sinais A B C e D A respeito dessas asserções assinale a opção correta A As asserções I e II são proposições verdadeiras e a II é uma justificativa correta da I B As asserções I e II são proposições verdadeiras mas a II não é uma justificativa correta da I C A asserção I é uma proposição verdadeira e a II é uma proposição falsa D A asserção I é uma proposição falsa e a II é uma proposição verdadeira E A asserções I e II são proposições falsas Circuitos digitais Demultiplexadores ou DEMUX Realiza a operação inversa de um MUX ou seja ele recebe um sinal e seleciona uma das saídas para colocálo Em outras palavras o DEMUX recebe uma fonte de dados e a distribui seletivamente para 1 dos N canais de saída como se fosse uma chave de várias posições Circuitos digitais Demultiplexadores Circuitos digitais N2M saída de dados M entradas de seleção A entrada de DADOS é transmitida apenas para uma das saídas conforme determinado pelo código de seleção de entrada DEMUX 18 Circuitos digitais Similar a um decodificador 38 exceto que uma quarta entrada I foi adicionada em cada porta