Introdução 1ª Semana # Introdução # Álgebra Lógica Simbólica Famílias Lógicas 2ª Semana # Organização de um Computador # Memória Registradores Instruções.

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1 Introdução 1ª Semana # Introdução # Álgebra Lógica Simbólica Famílias Lógicas 2ª Semana # Organização de um Computador # Memória Registradores Instruções de Máquina Interfaces de Entrada e Saída 3ª Semana # Características dos Micro-Controladores #

2 Introdução Objetivos: Entender o funcionamento dos sistemas computacionais; Conhecer os diversos dispositivos periféricos em sistemas de controle; Especificar circuitos eletrônicos disponiveis no mercado de acordo com a aplicação; Desenvolver circuitos eletrônicos básicos para polarização de microcontroladores e conexão com outros dispositivos;

3 Introdução 1ª Semana # Introdução # Álgebra Lógica Simbólica Famílias Lógicas Material de apoio: Autor desconhecido, História do Computador, http://www.widesoft.com.br/users/virtual/indice.htm http://www.widesoft.com.br/users/virtual/indice.htm Soares, Marco, Eletrônica Digital, http://myspace.eng.br/ndx_eledig.asp http://myspace.eng.br/ndx_eledig.asp Mury, Antonio Carlos, Curso de Eletrônica Digital, ETE”FMC”, 1994. Zolenovsky, Ricardo, Arquitetura de Microcontroladores Modernos, www.mzeditora.com.br/artigos/mic_modernos.htm

4 Ábaco - Sec.III Pascalina - 1642 Máquina Analítica - 1834 COLOSSUS - 1943 Eniac - 1946 Intel 4004 - 1971 Intel 8080 - 1974 ApleII – TRS80 - PET - 1977 PC XT - 1981 Zilog – Z80 - 1976 Introdução

5 8051 - 1983 Introdução

6

7 RAMUART PCI IDE

8 Introdução Giro Servo TX Data Trem de Pouso TempProc.ROMRAM

9 Introdução

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11  Atmel  Philips  Texas  Analog Devices  Dallas Alguns Fabricantes de 8051:  PICs da Microchip  Z8 da Zilog  68XX da Motorola  MSPs da Texas.  Arquiteturas: ARM7; ARM8; ARM9 e X86. Outras familias: Introdução

12  George Boole, 1847 => Uso da Álgebra para manipulação de Idéias  E = Multiplicação - OU = Soma  0 = Falso, Inexistente - 1 = Verdadeiro, Existente  Álgebra Lógica Simbólica Simbólica Álgebra Lógica

13 E Simbólica Álgebra Lógica ABS 000 010 100 111 OU ABS 000 011 101 111

14 X OU Simbólica Álgebra Lógica ABS 000 011 101 110 Não AS 01 10

15  Implementar a tabela verdade.  Para cada saída não nula inclua um bloco E com o número de entradas igual ao da tabela.  Adicione inversores (portas não) a cada entrada em nível lógico baixo.  Conecte a saída de cada bloco E a uma entrada de um bloco OU. Para desenvolver um Circuito Lógico: Simbólica Álgebra Lógica

16  Um dos relés irá acionar o alarme apenas quando todos os sensores estiverem acionados;  O segundo relé irá acionar um alarme se um ou mais sensores estiverem acionados;  O terceiro relé acionará uma luz de alerta quando dois dos sensores estiverem acionados; Projetar um circuito combinacional que controle 3 relés através de três sensores conforme condições abaixo : Simbólica Álgebra Lógica Exercício1.1®:

17 Simbólica Álgebra Lógica

18 Exercício 1.2®: Projetar um circuito que teste dois pontos de um outro circuito digital e indique se são iguais: Circuitos Combinacionais

19 Simbólica Álgebra Lógica ABS 001 010 100 111 S = A B + A B

20 Exercício 1.3®: Projetar um sistema de segurança composto por três sensores. O alarme deverá ser acionado somente quando forem apresentadas simultaneamente as 4 situações descritas abaixo: Circuitos Combinacionais  Os sensores A e C acionados OU B deligado;  A acionado OU C desligado;  B acionado OU A desligado ;  C ou A desligado;

21 Tabela Verdade: Circuitos Combinacionais ABCS1S2S3S4S 00011111 00101110 01001110 01110110 10011010 10111000 11011111 11111100

22 Circuitos Combinacionais

23  São constituídos de combinações de portas lógicas de forma a executar uma função lógica definida.  Para um estado presente nas entradas apresentará sempre a mesma resposta, caracterizando-se como circuitos estáticos.  Multiplexadores e Demultiplexadores  Codificadores e Decodificadores  Somadores  Comparadores de magnitude  Geradores de paridade  Conversores de códigos Circuitos Combinacionais  Em Circuitos Seqüenciais a saída depende de seu estado anterior al’em do estado das entradas.

24 Sistemas de numeração Binário e BCD 1010 (2) = A (16) = 10 (10) 00100101 (BCD) = 25 (10) = 00011001 (2) 00010000 (BCD) = 10 (10) Circuitos Combinacionais

25 Exercício 1.4: Circuitos Combinacionais Projete um codificador de BCD para Decimal: A B C 01234567890123456789 D

26 Projetar um codificador de BCD para 7 Seguimentos: 1 2 3 4 6 5 7 Exercício 1.5: Circuitos Combinacionais

27 Tabela Verdade: Circuitos Combinacionais DEC ABCD1234567 000001111110 100010110000 200101101101 300111111001 401000110011 501011011011 601101011111 701111110000 810001111111 910011111011 1010XXXXXXX 1011XXXXXXX 1100XXXXXXX 1101XXXXXXX 1110XXXXXXX 1111XXXXXXX

28 Circuitos Combinacionais Diagramas de Veitch Karnaugh

29 Circuitos Combinacionais Diagramas de Veitch Karnaugh

30 Projetar um Somador de 8 bits: Exercício 1.6: Circuitos Combinacionais CARRY OUT OUT

31 Somador Completo: Circuitos Combinacionais CARRY OUT OUT A B

32 Complemento: Circuitos Combinacionais CPL 10 de 7 (10) = 10(0+1) - 7 = 3 (10) (7 (10) = 7 x 10 0 ) CPL 10 de 353 (10) = 10(2+1) - 353 = 647 (10) (353 (10) = 3 x 10 2 + 5 x 10 1 + 3 x 10 0 ) CPL1 de 1 (2) = 2 0 -1 = 1-1 = 0 (2) CPL1 de 101 (2) = 1000 - 101 = 010 (2) CPL1 de 110110010 (2) = 001001101 (2)

33 Complemento: Circuitos Combinacionais CPL1 de 101 (2) = 1000 (2) – 101 (2) = 010 (2) CPL1 de 110110010 (2) = 001001101 (2) CPL2 de 101 (2) = 010 (2) + 1 (2) = 011 (2) CPL2 de 110110010 (2) = 001001110 (2)

34 Complemento: Circuitos Combinacionais Decimal BinárioCPL1CPL2 00000 10001 20010 30011 40100 50101 60110 70111 -0100011111000 100111101111 -2101011011110 -3101111001101 -4110010111100 -5110110101011 -6111010011010 -7111110001001

35 Projetar um Circuito Combinacional que execute a operação de complemento II para um número binário de 4 bits. Exercício 1.7: Circuitos Combinacionais

36 Subtração por soma de complemento: Circuitos Combinacionais 41 (10) => 00101001 (2) – 23 (10) => 10010111 (2) = 41 (10) => 00101001 (2) + 11101001 (2) CPL2 18 (10) => 00101001 (2) Como é positivo já representa o resultado = 23 (10) => 00010111 (2) + 11010111 (2) CPL2 11101110 (2) Como é negativo o resultado está em complemento2 11101110 (2) CPL2=> 10010001 (2) =>10010010 (2) => -18 (10)

37 Projetar um Circuito Somador com sinal de 4 bits usando complemento I ou complemento II: Exercício1.8: Circuitos Combinacionais

38  RTL (Resistor-Transistor Logic)  RCTL (Resistor- Capacitor -Transistor Logic)  DTL (Diodo -Transistor Logic)  HTL (High Therhold Logic)  ECL (Emmiter Coupled Logic)  IIL (Integrated – Injection Logic)  TTL(Transistor – Transistor Logic)  MOS, PMOS,NMOS,CMOS(Metal Oxide Semiconductor) Famílias Lógicas Níveis de tensão; FanIn(número de entradas); FanOut Margem de ruído; Dissipação de potência; Tempos de transição; Famílias Parâmetos

39 CMOSTTL Baixo ConsumoVelocidade Tensão de alimentação variável e Imunidade a ruído Ganho de velocidade nas Famílias HC e HCT Diminuição do consumo na Família LS