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relatório de decodificadores...

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1. INTRODUÇÃO O presente relatório tem como intuito apresentar a simulação de um circuito lógico que utiliza princípios de descodificação BCD para 7 segmentos. A realização da prática se dará por meio de softwares adequados ao objetivo e que simulariam condições para coleta de resultados e discussões futuras. Sendo assim, deve-se estar ambientado com a descrição do circuito na qual se deseja analisar, posto isso será apresentada uma breve síntese do conteúdo proposto para a realização da atividade. Os sistemas digitais conseguem dados codificados em binário e informações que, de algum modo, são submetidas a operações. Para isso, uma das operações necessárias requer a utilização de circuitos decodificadores, que se trata de um circuito lógico combinacional, que converte um código binário de N entradas em M saídas, de modo que cada linha da saída será ativada por uma única combinação das possíveis entradas. A Figura 1 remete ao que foi mencionado anteriormente.

Figura 1- Decodificador de 3 linhas para 8 linhas.

A partir da Figura 1, se pode inferir que o decodificador é um circuito com três entradas e 23 = 8 saídas, com todas saídas ativadas em ALTO, verifica-se também que a única linha ativada em ALTO corresponderá justamente ao valor em decimal correspondente ao valor de entrada CBA, exemplo: apenas quando as entradas forem 0002 , a saída O0 irá para nível ALTO. Sabemos que a maioria dos dispositivos digitais possui meios para apresentar informações para usuários ou operadores daquele equipamento, e para isso podemos contar com o display de sete segmentos que é formado por sete leds, posicionados de modo a possibilitar a formação de números decimais. A figura 2 exemplifica o uso do decodificador BCD de 4 entradas para 7 segmentos.

Figura 2- Decodificador/driver BCD para 7 segmentos acionando um display de LEDs de 7 segmentos tipo anodo comum.

O descodificador tem a função de interpretar o código (BCD) e gerar os sinais para ligar o digito correspondente a este código no display de 7 segmentos. O display de 7 segmentos da Figura 2 é do tipo anodo comum, uma vez que os anodos de todos os segmentos são conectados juntos ao 𝑉𝑐𝑐 . Cada segmento será representado pelas letras: 𝑎, 𝑏. 𝑐. 𝑑. 𝑒. 𝑓 𝑒 𝑔 . Por exemplo, para apresentar o número “0”, os segmentos 𝑎, 𝑏. 𝑐. 𝑑. 𝑒. 𝑓 se acenderam (recebendo nível BAIXO), enquanto

apenas o segmento 𝑔 ficará apagado, recebendo nível lógico ALTO.

A tabela 1 a seguir

exemplificará o processo discorrido.

D

C

B

A

a

b

c

d

e

f

g

DISPLAY

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

1

1

0

0

1

1

1

1

1

0

0

1

0

0

0

1

0

0

1

0

2

0

0

1

1

0

0

0

0

1

1

0

2

0

1

0

0

1

0

0

1

1

0

0

4

0

1

0

1

0

1

0

0

1

0

0

5

0

1

1

0

1

1

0

0

0

0

0

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Tabela 1- Combinações de entradas e segmentos para um display do tipo anodo comum.

O próximo passo é criar um mapa de Karnaugh para cada segmento e assim montar o circuito das expressões, logo o objetivo dessa prática será projetar e simular no software MULTISIM um decodificador simplificado ao máximo para, a partir de um código binário (ABC), escrever a sequência: LEI5-ABC, num display de 7 (sete) segmentos anodo comum e, em seguida, implementar no software NI MULTISIM 14. 2. MATERIAIS E MÉTODOS

2.1 Materiais Utilizados Para a realização da prática, com auxílio do software NI MULTISIM 14, utilizou-se os seguintes componentes: •

(03) Entradas digitais;

•

(01) Circuito Integrado NOT 74LS04D;

•

(03) Circuito Integrado AND 74LS08D;

•

(02) Circuito Integrado OR 74LS32D;

•

(01) Circuito Integrado XNOR 74LS266D;

•

(01) Circuito Integrado XOR 74LS86D;

•

(01) Display de 7 (sete) segmentos anodo comum;

•

(09) Fontes de alimentação 5 𝑉𝐶𝐶

•

(07) Resistores de 220 𝛺

•

Cabos de ligação e conectores.

2.2 Procedimento Experimental Para a simulação, primeiramente realizou-se o levantamento bibliográfico condizente ao conteúdo de circuitos decodificadores, juntamente com a funcionalidade do display de 7 (sete) segmentos, por meio de literaturas, encontros síncronos e web artigos. O próximo passo se deu em analisar a sequência de algarismos alfanuméricos proposta para a execução da simulação, a Figura 3 evidencia a sequência mencionada:

Figura 3- Sequência que será apresentada no display de segmentos.

Com a sucessão entendida, e partindo do objetivo da prática que é projetar e simular um decodificador para, a partir de um código binário (ABC), escrever a sequência desejada, num display de 7 (sete) segmentos anodo comum., pode-se então elaborar a tab ela-verdade do circuito, semelhante a Tabela 1, mudando o número de entradas iniciais, que passará a ser igual a 3. Com a tabela confeccionada, coletou-se os resultados obtidos para cada segmento do Display, e posterior a isso, determinou-se a expressão para cada segmento com o auxílio do mapa de kaunaugh, a Figura 4 exemplifica como seria a obtenção do mapa de Karnaugh do segmento “a”, por meio da tabela construída.

Figura 4- Exemplificação para obtenção da expressão por meio do mapa de Karnaugh do segmento “a”.

A expressão para o segmento “a”: 𝑨′ 𝑪′ + 𝑩′𝑪′ Essa etapa se estende para cada um dos segmentos, na qual coletou-se cada expressão vinda dos mapas de Karnaugh. Cabe ressaltar que antes da montagem do circuito, a conferência dos datasheets dos componentes utilizados deve ser realizada, certificando-se quanto aos pinos dos CIs, resistores para controlarem a corrente do display, e as devidas alimentações do circuito. A Figura 6, 7, 8 e 9 apresentam as configurações de entradas e saída dos CIs utilizados.

Figura 6- Configuração de entradas e saídas do CI 74LS04D.

Figura 7- Configuração de entradas e saídas do CI 74LS08D.

Figura 8- Configuração de entradas e saídas do CI 74LS32D.

Figura 9- Configuração de entradas e saídas do CI 74LS266.

É notório que para cada componente os pinos de número 14 serão alimentados por 5 volts em corrente continua e os pinos de número 7 devem ser aterrados. Para controlar a corrente que passa pelo display, optou-se em utilizar um conjunto de resistores com valores nominais de 220 𝛺 . Logo, realizou-se a montagem do esquemático da Figura 10:

Figura 10- Esquemático da simulação.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Após a realização do experimento foi possível obter alguns resultados, mas para melhor visualização vamos desmembrar os resultados para cada código binário dos displays de led anodocomum, dessa forma na tabela X, será apresentado as condições para cada número binário. Tabela X – Tabela verdade para um display de sete segmentos ABC a b c d e f g 000 1 1 1 0 0 0 1 001 0 1 1 0 0 0 0 010 1 0 0 1 1 1 1 011 0 1 0 0 1 0 0 100 1 1 1 1 1 1 0 101 0 0 0 1 0 0 0 110 0 0 0 0 0 0 0 111 0 1 1 0 0 0 1 Antes da exibição do display em cada código, será mostrado as expressões logicas utilizadas para cada segmento. ) a: 𝐶 ∙ (𝐴 + 𝐵  b: 𝐵⨁𝐴 + 𝐴𝐶  (𝐴 + 𝐶 ) + 𝐴𝐵𝐶 c: 𝐵 𝐵  𝐴 + 𝐴𝐶 d: 𝐵

 e: 𝐴𝐵+ 𝐴𝐵𝐶  f: 𝐶 ∙ (𝐴⨁𝐵) g:  𝐴𝐶 + 𝐴𝐵𝐶

Para a apresentação do código 000, apenas os segmentos com valores de nível baixo irão acender, dessa forma, os segmentos d, e, f, g estarão ligados como apresentado na fig. 11, devido a junção de suas expressões lógicas.

Figura 11- Simulação no código binário 000.

Figura 12- Simulação no código binário 001.

No seguinte código requisitado no roteiro do experimento, explicitava a visualização da letra E, onde apenas dois seguimentos se mantém em nível logico alto, que seriam os seguimentos b e c. Dessa forma os restantes em nível baixo se mostravam ativos como na fig. 12.

Figura 13- Simulação no código binário 010.

Figura 14- Simulação no código binário 011.

Em relação ao código 010, foi tido como verdade que apenas os segmentos b e c teriam valores booleanos falsos, logo seriam os únicos ligados nesse momento da simulação, o que se comprova na fig. 13. Quando parte para o código 011 (fig. 14.) ao analisar, vê-se a necessidade de cinco segmentos ligados, dessa forma os segmentos b, e estariam apropriados de nível alto, sendo assim quando ligados exibiriam uma forma de S no display.

Figura 15- Simulação no código binário 100.

Figura 16- Simulação no código binário 101.

Com a combinação mais simples, o código 100 possui apenas um segmento ligado de acordo com o roteiro, dessa forma todos os outros segmentos, exceto o segmento g, terão valores booleanos verdadeiros, como demonstrado na fig. 15. Partindo para a combinação 101 seguinte onde se almeja exibir a letra A no display, vê-se que será necessário apenas deixar o segmento d desligado, adotando assim um valor de nível alto, esse esquema pouco se difere da combinação 110, uma vez que para exibir a letra B, todos os setes segmentos devem possuir nível logico baixo para serem ativados.

Figura 17- Simulação no código binário 110.

Como ultima amostra do resultado experimental tem-se a combinação 111, onde se é requisitado a mostra da letra C, necessitando de quatro segmentos ativados, sendo assim os segmentos a, d, e, e f, como apresentado na imagem a seguir.

Figura 18- Simulação no código binário 111.

4. CONCLUSÕES Tendo como o principal objetivo apresentar a simulação de um circuito lógico que utiliza princípios de descodificação BCD para 7 segmentos onde se torna possível exibir uma serie de informações que foram impostas no roteiro do experimento. Por conseguinte, foram coletados resultados de caráter convincente e satisfatórios, onde a partir de expressões simplificadas ao máximo foi possível otimizar a quantidade de portas lógicas utilizadas como também o tempo de implementação no software, destacando um bom funcionamento na exibição das informações no display e uma segurança para os leds do dispositivo, devido a utilização de resistores na entradas dos segmentos.

5. REFERÊNCIA

RONALD, Tocci.; WIDMER, Neal S; MOSS, Gregory L. Sistemas digitais: princípios e aplicações. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2011. 817p. ISBN: 9788576059226. ON Semicondutor. Datasheet: SN74LS08, Quad 2-Input AND Gate. Electronic Publication, 1999. MOTOROLA. Datasheet: SN54/74LS04, Hex inverter. Electronic Publication, 2000. MOTOROLA. Datasheet: SN54/74LS32, Quad 2-Input OR Gate. Electronic Publication, 2000. FAIRCHILD SEMICONDUCTOR. Datasheet: DM74LS266, Quad 2-Input Exclusuve-NOR Gate with Open-Collector Outputs. Electronic Publication, 1989....