UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁDEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA - DAELT BACHARELADO EM ENGENHARIA ELÉTRICA DISCIPLINA ELETRÔNICA DIGITAL HENRIQUE SANTOS DA LUZ RAFAEL FERNANDO CORREA SUELEN CAVALCANTE DOS SANTOS RELATÓRIO DA EXPERIÊNCIA 7.3 FLIP-FLOP JK MESTRE ESCRAVO COM CI CURITIBA NOVEMBRO, 2015 HENRIQUE SANTOS DA LUZ RAFAEL FERNANDO CORREA SUELEN CAVALCANTE DOS SANTOS RELATÓRIO DA EXPERIÊNCIA 7.3 FLIP-FLOP JK MESTRE ESCRAVO JK COM CI Relatório elaborado como requisito parcial para a aprovação na disciplina de Eletrônica Digital do curso de Engenharia Elétrica, turma S21, ofertada pelo Departamento Acadêmico de Eletrotécnica - DAELT, do Campus Curitiba da Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Orientador: Prof. Lucas Costa Cicarelli CURITIBA NOVEMBRO, 2015 ..............14 Figura 13 – Expressão lógica na saída de cada porta do circuito 6............11 Figura 10 – Esquema de ligação para o circuito 4....15 Tabela 4 – Tabela Verdade NAND(NE)............10 Figura 8 – Esquema de ligação para o circuito 2.......16 Tabela 6 -Tabela Verdade do circuito 6......................................................................11 Figura 9 – Esquema de ligação para o circuito 3..........14 Tabela 3 – Tabela Verdade AND(E)...................................................19 .........................................................................................................................17 Figura 15 – Ligação porta lógica-Questão 1.................................................................................13 Figura 12 – Esquema de ligação para o circuito 6................................................................................................................................................ÍNDICE DE TABELAS Tabela 1 – Relação de materiais utilizados....................................................17 Figura 14 – Mapa de Karnaugh para o circuito 6.....8 Figura 5 – Diagrama de conexão do CI 7432..............................................18 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1 – Diagrama de conexão do CI 7400................................................................................................16 Tabela 7 – Tabela verdade da questão 1...........................................................8 Figura 4 – Diagrama de conexão do CI 7408..............................9 Figura 7 – Esquema de ligação para o circuito 1......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................7 Figura 3 – Diagrama de conexão do CI 7404............18 Tabela 8 – Tabela verdade da questão 2..............................................................................................................................................17 Figura 16 – Ligação de portas lógicas-Questão 2...............9 Figura 6 – Matriz de contatos e CI’s utilizados no experimento...12 Figura 11 – Esquema de ligação para o circuito 5.........................5 Tabela 2 – Tabela Verdade OR(OU)........................................7 Figura 2 – Diagrama de conexão do CI 7402..................................15 Tabela 5 – Tabela Verdade NOT(N)...18 Figura 17 – Circuito equivalente com portas NAND da questão 2........................................... ...............................................................6.................................................................4 2 Objetivos...........................5 Circuito 5................................................................................................20 9 Referências....4 Circuito 4....................................................................................................5 4 Fundamentação teórica....................................................................................................................7 5............................................................................2 Circuito 2.....14 6....................................................................................................................3 Circuito 2..................5 3 Relação de material..........................................15 6..15 6.....................4 Circuito 3..............................................1 Circuito 1.........................6 5 Procedimentos experimentais.......................16 6................................................................6 Circuito 6...........12 5......1 Questão 1..............................................................17 7.....2 Circuito 1.................................................15 6......................................................6 Circuito 6.......................................................................14 6......................................3 Expressão Lógica Simplificada....16 7 Questões...............................................................................1 Tabela-Verdade....................................................12 5..........................................................6...............4 Circuito 4................................................................................6.............................SUMÁRIO 1 Introdução....................................7 5.........11 5............................2 Questão 2................14 6..........................................................21 .......................13 6 Resultados e discussão...............................................................................16 6.....................................................................................................................................................................1 Reconhecimento dos componentes...3 Circuito 3....................16 6......4 Circuito 5...................................................................................9 5............................................................................................................2 Expressão lógica.......................................17 7...............................................10 5.18 8 Conclusões......... Combinando o domínio das expressões lógicas com o conhecimento dos CI’s lógicos é possível associar os componentes e obter os resultados teóricos pretendidos. é necessário compreender como as expressões booleanas funcionam.OU. NÃO) são de suma importância para a eletrônica digital. para poder montar os circuitos. visto que cada etapa do circuito corresponde a uma operação da expressão. permitindo a criação de projetos complexos com portas simples. apenas elas por si só não conseguem reproduzir todos os efeitos necessários para os mais complexos circuitos existentes. ser capaz de combinar essas portas é fundamental para a reprodução das mais complexas expressões lógicas nos circuitos. 5 . Além da compreensão das portas lógicas. Contudo.1 Introdução As portas lógicas que representam as operações fundamentais (E. Assim. .Implementar um circuito combinacional usando portas lógicas.2 Objetivos . . Item Unidade Qte Descrição 1 pç 1 Protoboard Icel MSB-100 2 pç 1 Fonte de tensão CC variável Politerm. 3 Relação de material Os materiais utilizados para a realização do experimento são listados na tabela 1.Familiarização com montagens de circuitos lógicos. analisando-se as tensões presentes em pontos solicitados dos circuitos.Construir e interpretar tabelas. a aplicação de conceitos teóricos.Vivenciar na prática. modelo HY30030-3 3 pç 1 Multímetro digital Icel IK-1000 4 5 6 7 8 9 pç pc pc pc pc pç 1 1 1 1 1 4 10 pç -- CI 74LS00 CI 74LS02 CI 74LS04 CI 74LS08 CI 74LS32 Cabo banana-jacaré Fios rígidos para interligação (0.51mm ø) 4 Fundamentação teórica 6 .Identificar níveis lógicos. . . Fonte: Os autores.Interligar portas básicas com a finalidade de verificar a equivalência entre elas. . Tabela 1 – Relação de materiais utilizados. Para cada linha. Assim. que possui seis buffers. A saída de uma porta é conectada na entrada de outra. Em caso do nível de entrada da variável ser baixo. Entretanto. é possível obter outra porta lógica fundamental. formando uma sequência que vai da entrada do circuito até a sua saída. indicando que ela está sendo negada. é possível trocar circuitos digitais por equivalentes. 7 . por meio de portas lógicas fundamentais. Um tipo de circuito lógico é o circuito combinacional. Com isso. utilizando as leis de Morgan e as propriedades da álgebra de Boole. As saídas dos circuitos digitais dependem da expressão lógica que ele realiza. podendo ser utilizado para complementar o provador lógico. apenas a variável é suficiente. a saída é alta. Essa expressão gerada é geral e em alguns casos pode ser simplificada. Deve ser utilizado em conjunto com um buffer. em conjunto com um resistor limitador de corrente. Apenas as linhas onde a saída é alta são consideradas. Para entradas altas. utilizando outras portas lógicas. Ele consiste em utilizar um LED. tem-se uma tabela verdade com os valores de entrada e saída desejados e então monta-se a expressão lógica. Esse tipo de circuito realiza uma expressão booleana através da interligação de várias portas lógicas existentes. gera-se uma multiplicação das variáveis e por fim soma-se todas as parcelas. sendo que a saída depende exclusivamente das entradas. Um CI de buffer é o 7407. usa-se ela com uma barra em cima. Geralmente. Essas expressões seguem as operações de Boole. Caso contrário. Quando se combinam várias portas lógicas a saída dessa combinação pode ser uma operação já conhecida. Caso o LED esteja aceso. conectado na saída da porta. para que a corrente que o LED consome não afete a saída da porta lógica.Para testar a saída de uma porta lógica pode-se utilizar um multímetro e analisar em qual faixa de tensão a que foi medida se encontra e determinar o nível lógico. é baixa. Ou ainda pode ser utilizado o método do mapa de Karnaugh. há a opção de ter uma resposta visual utilizando o chamado provador lógico. é fácil reconhecer se a saída da porta é alta ou baixa. Como o nível lógico alto é representado por um nível de tensão maior do que a tensão mínima para que o LED acenda. datasheetcatalog. Figura 1 – Diagrama de conexão do CI 7400.pdf 8 . Fonte: http://pdf. Fonte: http://pdf. Figura 2 – Diagrama de conexão do CI 7402.pdf O CI 7402 é composto por quatro portas lógicas com função lógica NOR (NOU) e seus terminais são representados pelo diagrama da figura 2.5 Procedimentos experimentais 5.datasheetcatalog.com/datasheets/70/232209_DS.1 Reconhecimento dos componentes O CI 7400 é composto por quatro portas lógicas com função lógica NAND (NE) e seus terminais são representados pelo diagrama da figura 1.com/datasheets/70/232221_DS. 9 .com/datasheets/70/375337_DS.com/datasheets/70/375318_DS.pdf O CI 7432 é composto por quatro portas lógicas com função lógica OR (OU) e seus terminais são representados pelo diagrama da figura 5. Fonte: http://pdf. Fonte: http://pdf.datasheetcatalog. Figura 4 – Diagrama de conexão do CI 7408.O CI 7404 é composto por seis portas lógicas com função lógica NOT (NÃO) e seus terminais são representados pelo diagrama da figura 3.datasheetcatalog. Figura 3 – Diagrama de conexão do CI 7404.pdf O CI 7408 é composto por quatro portas lógicas com função lógica AND (E) e seus terminais são representados pelo diagrama da figura 4. Figura 5 – Diagrama de conexão do CI 7432.pdf A matriz de contatos e os CI’s utilizados no experimento são mostrados na figura 6.datasheetcatalog. Conforme esquemático da figura 7. interligou-se conforme esquemático da figura 7.1). 3 do CI 7404. Com a fonte ajustada em 5 V alimentou-se os CI’s. 5.0).2 Circuito 1 Com a fixação do CI 7404 e do CI 7408 na matriz de contatos e verificando o esquemático das figuras 3 e 4.1) em suas entradas. ligando o terminal 14 ao terminal positivo (5 V) e o terminal 7 a referência (0V). (0.com/datasheets/70/245534_DS.0) e (1. Com o auxílio de um multímetro ligado na saída (terminal 6 do 7404) foi verificado o comportamento ao aplicar os níveis lógicos (0. Figura 6 – Matriz de contatos e CI’s utilizados no experimento. Fonte: Os autores. as entradas do circuito lógico correspondem aos terminais 1. 10 . Fonte: http://pdf. (1. Com a fonte ajustada em 5 V alimentou-se os CI’s. (1.3 Circuito 2 Com a fixação do CI 7400 e do CI 7404 na matriz de contatos e verificando o esquemático das figuras 1 e 3. Conforme esquemático da figura 8. 3 do CI 7404.Para o nível lógico 0 é ligado o terminal correspondente em 0 V (negativo da fonte de alimentação) e para o nível lógico 1 é ligado o terminal correspondente em 5 V (positivo da fonte de alimentação). ligando o terminal 14 ao terminal positivo (5 V) e o terminal 7 a referência (0V).1) em suas entradas. (0. 5. Para o nível lógico 0 é ligado o terminal correspondente em 0 V (negativo da fonte de alimentação) e para o nível lógico 1 é ligado o terminal correspondente em 5 V (positivo da fonte de alimentação). Com o auxílio de um multímetro ligado na saída (terminal 3 do 7400) verificou-se o comportamento ao aplicar os níveis lógicos (0. as entradas do circuito lógico correspondem aos terminais 1. 11 . Figura 7 – Esquema de ligação para o circuito 1. interligou-se conforme esquemático da figura 8.0) e (1.0). Fonte: Os autores.1). Para o nível lógico 0 é ligado o terminal correspondente em 0 V (negativo da fonte de alimentação) e para o nível lógico 1 é ligado o terminal correspondente em 5 V (positivo da fonte de alimentação). Conforme esquemático da figura 9. Fonte: Os autores. Com a fonte ajustada em 5 V alimentou-se os CI’s. Figura 9 – Esquema de ligação para o circuito 3.4 Circuito 3 Com a fixação do CI 7402 e do CI 7404 na matriz de contatos e verificando o esquemático das figuras 2 e 3. Fonte: Os autores. 12 . Com o auxílio de um multímetro ligado na saída (terminal 1 do 7402) verificou-se seu comportamento ao se colocar os níveis lógicos (0. 3 do CI 7404. (1.Figura 8 – Esquema de ligação para o circuito 2. 5. ligando o terminal 14 ao terminal positivo (5 V) e o terminal 7 a referência (0V). (0. interligou-se conforme esquemático da figura 9.0).1).1) em suas entradas. as entradas do circuito lógico correspondem aos terminais 1.0) e (1. 13 .0). (1. interligou-se conforme esquemático da figura 10. 5. Com a fonte ajustada em 5 V alimentou-se os CI’s.5. Conforme esquemático da figura 10. Fonte: Os autores.0) e (1. Com o auxílio de um multímetro ligado na saída (terminal 1 do 7402) verificou-se seu comportamento ao se colocar os níveis lógicos 0 e 1 em sua entrada.1). 3 do CI 7404. Com a fonte ajustada em 5 V alimentou-se o CI.5 Circuito 5 Com a fixação do CI 7402 na matriz de contatos e verificando o esquemático da figura 2. ligando o terminal 14 ao terminal positivo (5 V) e o terminal 7 a referência (0V). Figura 10 – Esquema de ligação para o circuito 4. Para o nível lógico 0 é ligado o terminal correspondente em 0 V (negativo da fonte de alimentação) e para o nível lógico 1 é ligado o terminal correspondente em 5 V (positivo da fonte de alimentação). ligando o terminal 14 ao terminal positivo (5 V) e o terminal 7 a referência (0V). (0. as entradas do circuito lógico correspondem aos terminais 1.1) em suas entradas. Com o auxílio de um multímetro ligado na saída (terminal 3 do 7432) verificou-se seu comportamento ao se colocar os níveis lógicos (0. a entrada do circuito lógico correspondem aos terminal 2 e 3 do CI 7402. Conforme esquemático da figura 11. interligou-se conforme esquemático da figura 11.4 Circuito 4 Com a fixação do CI 7402 e do CI 7432 na matriz de contatos e verificando o esquemático das figuras 3 e 5. 1. Com a fonte ajustada em 5 V alimentou-se os CI’s.0). Para o nível lógico 0 é ligado o terminal correspondente em 0 V (negativo da fonte de alimentação) e para o nível lógico 1 é ligado o terminal correspondente em 5 V (positivo da fonte de alimentação).0.0. Com o auxílio de um multímetro ligado na saída (terminal 6 do 7432) verificou-se seu comportamento ao se colocar os níveis lógicos (0. interligou-se conforme esquemático da figura 12. as entradas do circuito lógico correspondem as letras A. ligando o terminal 14 ao terminal positivo (5 V) e o terminal 7 a referência (0V). B e C.1).Para o nível lógico 0 é ligado o terminal correspondente em 0 V (negativo da fonte de alimentação) e para o nível lógico 1 é ligado o terminal correspondente em 5 V (positivo da fonte de alimentação).1). Conforme esquemático da figura 12. 14 . (1.0) e (1.6 Circuito 6 Com a fixação do CI 7404. (0.0).1). Fonte: Os autores. 5. (0. (1. do CI 7408 e do CI 7432 na matriz de contatos e verificando o esquemático das figuras 3. Figura 11 – Esquema de ligação para o circuito 5.0.1) em suas entradas.0.1.1. 4 e 5. (1.0). (0.1. 1 Circuito 1 Analisando a tabela-verdade do circuito ensaiado. verificou-se que circuito 2 executou a função lógica OU (A +B) com circuito equivalente a porta lógica OR (OU). 6. Tendo a mesma tabela verdade do circuito 1 (tabela 2). Fonte: Os autores. Fonte: Os autores.2 Circuito 2 Da mesma forma. Tabela 2 – Tabela Verdade OR(OU). 6 Resultados e discussão 6. Entrada A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 Saída S 0 1 1 1 6. verifica-se que este circuito executa a função OU (A + B) portanto trata-se de um circuito equivalente à porta lógica OR (OU).Figura 12 – Esquema de ligação para o circuito 6.3 Circuito 3 15 . Fonte: Os autores. Entrada A 0 0 1 1 Saída S 0 0 0 1 B 0 1 0 1 6. Tabela 4 – Tabela Verdade NAND(NE). ficando a saída da seguinte forma: S= A+ A= A . portanto trata-se de uma porta lógica NOT. portanto trata-se de um circuito equivalente a porta lógica NAND (NOU). o circuito executa a função inversora.B). Entrada A 0 1 Saída S 1 0 6. Tabela 3 – Tabela Verdade AND(E). A= A ou seja. Entrada A 0 0 1 1 Saída S 1 1 1 0 B 0 1 0 1 6. portanto o circuito estudado equivale a uma porta lógica AND (E).6 Circuito 6 16 . Fonte: Os autores. sendo equivalente a uma função E (A.A tabela verdade do circuito 3 já se mostrou um pouco diferente. as duas portas recebem o mesmo sinal. Tabela 5 – Tabela Verdade NOT(N).4 Circuito 4 Neste experimento o circuito executa a função A . B . Fonte: Os autores.4 Circuito 5 Por estarem interligadas. C 6.6. Fonte: Os autores.6.C+AA.3 Expressão Lógica Simplificada Figura 13 – Expressão lógica na saída de cada porta do circuito 6. Fonte: Os autores 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 0 1 1 1 1 1 0 0 6.6. onde as linhas da tabela verdade.BA.CA+A.C+A. A. Quando na tabela verdade o sinal de entrada está preenchido com “0”. S=AA. referentes a saída de nível lógico “1”.BA.1 Tabela-Verdade Tabela 6 -Tabela Verdade do circuito 6. B ou C aparecem barradas. as variáveis de entrada. 17 . aparecem na expressão como parcelas “AND” (E) que se relacionam entre si através da operação OR (OU).B.BA.6.B.2 Expressão lógica A expressão lógica do circuito foi escrita usando-se regras lógicas positivas.CA+AA. Fonte: Os autores.2 Questão 2 Questão: Elaborar um circuito equivalente ao apresentado abaixo. Figura 15 – Ligação porta lógica-Questão 1. B A A B 0 1 1 C 1 1 1 0 0 C C Figura 14 – Mapa de Karnaugh para o circuito 6. p. Tabela 7 – Tabela verdade da questão 1. são equivalentes. Fonte: Os autores.74.C 7 Questões 7. Fonte: Praticando eletrônica digital. Simplificando utilizando o método: S=AA. 2ª edição. Entrada A 0 1 Saída S 1 0 7. 18 .BA+BA. usando portas NAND.1 Questão 1 Questão: Explicar por que as portas nas configurações abaixo.Podemos ainda fazer uma simplificação da expressão lógica de saída S do circuito 6 utilizando o método do mapa de Karnaugh. Elas são equivalentes pois apresentam a mesma resposta lógica quando são aplicados os mesmos níveis lógicos nas entradas.B+A. BA + Que pelo teorema de De Morgan: ´ S= AA ´. Figura 17 – Circuito equivalente com portas NAND da questão 2. Fonte: Os autores. 2ª edição.74. BA + A .B S= AA . BA . Montando-se a tabela verdade do circuito da figura 16: Tabela 8 – Tabela verdade da questão 2. A´.Figura 16 – Ligação de portas lógicas-Questão 2. B Podendo ser escrita: ´ A. B Obtendo-se o circuito apresentado na figura 17. Fonte: Praticando eletrônica digital. p. Entrada A B 0 0 0 1 1 0 1 1 Saída S 1 0 0 1 A expressão lógica obtida é: S= AA . Fonte: Os autores. 19 . o que pode ser útil quando não se dispõe de todas as portas fundamentais. 20 . pode ser mais vantajoso utilizar portas de um tipo que estejam sobrando para não ter que integrar outro CI ao projeto. a fim de minimizar o número de portas lógica do circuito. Isso também da flexibilidade para o projetista. Circuitos que combinam várias portas podem ser reduzidos se sua expressão lógica pode ser reduzida. pois como os CI’s possuem mais de uma porta encapsulada. é fundamental realizar a tabela verdade de cada circuito e tentar reduzi-la.8 Conclusões A combinação de portas lógicas pode gerar outras portas lógicas. Assim. pois cada porta lógica fundamental do circuito representa uma operação lógica da expressão. Celso de.com/datasheets/70/232221_DS. 308p. 1998.pdf > Acesso em: 09/05/2015 Datasheet catalog. 2. para que o consumo de corrente não seja superior ao limite que a porta pode oferecer. causando mudanças no seu nível lógico.datasheetcatalog.pdf > Acesso em: 09/05/2015 21 . Praticando eletrônica digital.com/datasheets/70/232209_DS. São Paulo: Érica. 9 Referências ARAÚJO. CHUI. o que acaba por mudar toda a resposta do circuito. Disponível em: < http://pdf. Mas deve-se tomar cuidado quando muitas portas lógicas estão ligadas na saída de outra.datasheetcatalog. William Soler. Datasheet catalog.Através das montagens pode-se perceber que os valores lógicos das saídas seguiram a teoria. Disponível em: < http://pdf.ed. com/datasheets/70/375337_DS.com/datasheets/70/245534_DS.pdf > Acesso em: 09/05/2015 22 .com/datasheets/70/375318_DS.datasheetcatalog.datasheetcatalog.pdf > Acesso em: 09/05/2015 Datasheet catalog.datasheetcatalog. Disponível em: < http://pdf.pdf > Acesso em: 09/05/2015 Datasheet catalog.Datasheet catalog. Disponível em: < http://pdf. Disponível em: < http://pdf.