SISTEMAS DIGITAIS
Laboratório 1
RELATÓRIO
Identificação dos Alunos:
Nome:Gonçalo Santos
Número:84070
Nome:Bernardo Bastos
Número: 84012
Turno de Laboratório: SD4517L05
Grupo: 73
Sala do Laboratório: LSD1
Hora: 12:30-14:00
Nome do Docente: Aleksandar Ilic
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2015-2016, MEEC
INTRODUÇÃO
O objetivo deste trabalho de laboratório é desenvolver um dispositivo de separação de produtos
alimentares baseado na identificação dos códigos de barras presentes nas respetivas embalagens. Este
circuito desenvolvido para a cadeia de supermercados Trigo Doce, tem a capacidade de identificar dezasseis
produtos distintos e ainda permite ao utilizador classifica-los em categorias distintas. Para além disso
pretende-se que o aluno aplique os conceitos lecionados nas aulas teóricas e se familiarize com a utilização
e implementação de circuitos combinatórios.
1.MONTAGEM E VERIFICAÇÃO DO CIRCUITO COMBINATÓRIO
1.1.
Determinação das constantes K0, K1, K2, K3 e dos Códigos de cada produto
Divisão por
2
Resto
84012
42006
0
84070
42035
0
Divisão por
4
Resto
K0
21003
0
K1
K2
21017
2
K3
Para determinar as constantes consideramos o menor e o maior número de aluno de entre os
membros do grupo, 84012 e 84070 respetivamente.
Fig 1 - Obtenção das constantes
Operação
K0
K1 + 8
K2 + 6
K3 + 12
K0 + 2
K2 + 4
(K0 + 1)𝑚𝑜𝑑2
(K1 + 1)𝑚𝑜𝑑4 + 8
(K1 + 2)𝑚𝑜𝑑4 + 8
(K1 + 3)𝑚𝑜𝑑4 + 8
(K2 + 1)𝑚𝑜𝑑2 + 6
(K3 + 1)𝑚𝑜𝑑4 + 12
(K3 + 2)𝑚𝑜𝑑4 + 12
(K3 + 3)𝑚𝑜𝑑4 + 12
(K0 + 1)𝑚𝑜𝑑2 + 2
(K2 + 1)𝑚𝑜𝑑2 + 4
Código
0
8
6
14
2
4
1
9
10
11
7
15
12
13
3
5
Categoria
C0
C0
C0
C1
C2
C3
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
Fig 2 - Obtenção dos Códigos
2
Descrição
Maçã Golden
Abacaxi
Bananas
Sumo de Laranja
Leite Meio Gordo
Arroz
Copos
Pratos Descartáveis
Vassoura
Sacos do Lixo
Esfregão
Lâmpada 60W
Balde
Escova
Talheres de Plástico
Pá
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1.2.
Tabela de verdade da função
Atribuindo valores (0 ou 1) a cada uma das variáveis, A3, A2, A1 e A0 obtivemos um valor em
binário que corresponde ao código do produto correspondente. De seguida, de acordo com a categoria do
produto, obtivemos o resultado das funções C3, C2, C1 e C0 e registamos na seguinte tabela.
Fig 3 - Tabela de verdade das funções Booleanas C3, C2, C1 e C0
1.3.
Projeção do circuito combinatório e descrição do funcionamento do mesmo.
Fig 4 – Modelo do tapete rolante
Identificação da
Categoria
Descrição do circuito:
Quando o produto chega ao tapete rolante é identificado e é-lhe atribuído um valor em binário
correspondente ao código em decimal do mesmo. Para este efeito, implementamos um Demultiplexer 4:16
que permite identificar o produto a partir do seu valor em binário, (por exemplo, o código 0000 ativa a saída
0, o que permite ao utilizador saber que o produto identificado é a Maçã Golden).
Após a identificação dos produtos, o utilizador tem a capacidade de dividi-los nas seguintes
categorias: C0 – Frutas/Legumes, C1 – Bebidas, C2 – Lacticínios, C3 – Cereais e Massas/Pastas. Se o produto
pertence-se a alguma destas categorias, era direcionado para um tapete secundário correspondente à
categoria do mesmo. Se o produto não pertencesse a nenhuma destas categorias, é considerado não
alimentar e, como tal, permanece no tapete principal.
Para simplificar o circuito, recorremos a portas NAND3 e agrupamos os produtos que pertencem à
mesma categoria, reduzindo assim o número de entradas do Multiplexer a usar mais à frente.
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Como os valores das saídas do Demultiplexer saem negadas, foi necessário utilizarmos portas NOT
para inverter o valor da função, assim se o produto pertencer a C0 o valor da função que sai do multiplexer é
0 que negado fica 1, sendo este valor que entra no Multiplexer.
Para dividir os produtos nas diferentes categorias alimentares recorremos a um Multiplexer 4:1,
controlado por dois bits de controlo P1, P0. Desta forma, se o produto identificado anteriormente for alimentar,
o valor da função final S irá ser dado de acordo com a seguinte tabela:
P1
P0
S
0
0
C0
0
1
C1
1
0
C2
1
1
C3
Fig 5 – Tabela de verdade da função final S.
1.4
Fig 6 – Represenção do logigrama do circuito combinatório.
Circuito Elétrico
De seguida, com recurso aos datasheets dos componentes em questão, elaboramos o circuito elétrico.
Assim, identificamos quais os circuitos integrados que necessitávamos e o que era necessário ligar aos
pinos de entrada, saída, enable e seleção de cada um desses circuitos.
Fig 7 – Cicuito
Elétrico
2. MONTAGEM E VERIFICAÇÃO DO CIRCUITO COMBINATÓRIO
2.1 Montagem do circuito inicia
Após termos todos os materiais necessário para realizar a
montagem, começámos por ligar as entradas A3,A2,A1,A0 aos
interruptores localizados na extremidade direita da breadboard. De
seguida ligámos as entradas P1, P0 aos interruptores localizados na
extremidade esquerda da breadboard. Quanto aos LEDs, ligámos os
4 LEDs situados na extremidade direita da breadboard às saídas
intermédias C3, C2, C1, C0, respetivamente. A saída S ligámos ao
LED situado na extremidade esquerda da breadboard.
Fig 8- Ponta de Porta
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Verificamos que tinha ocorrido um erro na montagem pois uma combinação que não devia
acender nenhum LED, de facto, acendeu. Foi necessário assim, o recurso á ponta de prova para
verificar onde estava o erro e corrigi-lo.
Observámos quais as combinações que faziam o LED C3, LED C2, LED C1, LED C0 e LED S
acender e registámo-las nas seguintes tabelas de verdade:
L (Low) - LED apagado
H (High) - LED aceso
Fig.9 e 10- Tabela dos valores experimentais
2.2 Montagem do circuito “alternativo”
O
docente
de
laboratório, após ter verificado
se o nosso circuito inicial estava
de acordo com a tabela de
verdade, solicitou que o produto
“Pá”
passasse
a
ser
“Esparguete” e que o produto
“Vassoura” passasse a ser
“Milho”. Assim, os produtos com
os códigos 5 e 10 passavam
ambos a pertencer á categoria
C3. Deste modo, elaborámos
uma nova tabela de verdade.
Fig 11- Nova tabela de verdade
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A partir desta tabela de verdade elaborámos um novo circuito elétrico em que adicionámos
uma porta NAND3 a que ligámos os três C3 e retirámos uma porta NOT.
Fig 10-Novo Circuito Elétrico
3. CONCLUSÕES
Com a realização deste trabalho laboratorial conseguimos entender melhor o funcionamento e
instalação dos circuitos combinatórios. Através da resolução do problema dado conseguimos verificar
que componentes deste tipo são utilizados nos mais
diversos circuitos que utilizamos e convivemos
diariamente. Deste modo, conseguimos
compreender as diferentes aplicações dos circuitos
combinatórios.
Aplicando os conceitos lecionados nas aulas
teóricas, conseguimos utilizar uma solução prática e
eficiente recorrendo ao uso de Demultiplexer 4:16,
Multiplexer 4:1, portas NOT e NAND3. Com recurso
aos Datasheets, elaboramos o circuito elétrico que
simplifica a montagem do circuito no laboratório e
diminui a probabilidade de ocorrência de erros
durante a montagem.
De uma forma geral, esta atividade laboratorial
permitiu-nos consolidar os conhecimentos
previamente adquiridos e aplicá-los numa situação
real. Para além disso permitiu-nos desenvolver a
capacidade de encontrar erros e retificá-los.
Com este trabalho também verificamos que a
montagem de circuitos elétricos é uma tarefa que
requer empenho, dedicação, tempo e trabalho de
equipa.
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