SISTEMAS DIGITAIS
ATIVIDADES COMPLEMENTARES
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SISTEMAS DIGITAIS
ATIVIDADES COMPLEMENTARES
M贸dulo | 3 Cap铆tulo | Sistemas Digitais Autor
| Geanderson Ferreira Machado
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_____________________________________________________________________________________________ SUMÁRIO 1 ATIVIDADES COMPLEMENTARES ............ Erro! Indicador não definido. 1.1 ATIVIDADES COMPLEMENTARES | AULA 01 ....... Erro! Indicador não definido. 1.2 ATIVIDADES COMPLEMENTARES | AULA 02 ................................... 3 1.3 ATIVIDADES COMPLEMENTARES | AULA 03 ................................... 5 1.4 ATIVIDADES COMPLEMENTARES | AULA 04 ................................... 7 1.5 ATIVIDADES COMPLEMENTARES | AULA 05 ................................... 9 2 APÊNDICE ...................................................................................... 11 2.1 GABARITO DAS ATIVIDADES COMPLEMENTARES|AULA 01 ............ 11 2.2 GABARITO DAS ATIVIDADES COMPLEMENTARES|AULA 02 ............ 14 2.3 GABARITO DAS ATIVIDADES COMPLEMENTARES|AULA 03 ............ 16 2.4 GABARITO DAS ATIVIDADES COMPLEMENTARES|AULA 04 ............ 17 2.5 GABARITO DAS ATIVIDADES COMPLEMENTARES|AULA 05 ............ 19
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ATIVIDADES COMPLEMENTARES
1.1 ATIVIDADES COMPLEMENTARES | AULA 01 Realize estas atividades complementares e teste seu conhecimento: 01) Descreva de forma detalhada as principais diferenças entre a eletrônica digital e a analógica. 02) Nosso dia a dia é cercado por elementos eletroeletrônicos, e a cada dia o
número
Realize
de
dispositivos
uma pesquisa e
digitais
que
nos
rodeia
apresente em formato de
só
cresce.
tabela, os
dispositivos analógicos que são utilizados no seu dia a dia. 03) Considere o funcionamento de um relógio analógico, de ponteiro, comparado com o funcionamento de um relógio digital, apenas números(HH:mm:ss).
Realize
um
gráfico
que
apresente
o
funcionamento dos dois relógios em 10 segundos. 04) Considerando-se que existam infinitos pontos entre um marco e outro no relógio analógico, e que ele passa por todos eles, calcule e apresente a diferença entre o número de pontos entre o relógio digital e o analógico. 05) Lucas é um jovem estudante do ensino fundamental, e precisa apresentar uma categorização e justificar sobre a classificação de sistemas (Digital/analógico), sua professora pediu que descrevesse um smartphone e um telefone feito com fios e barbantes. 06) Com base nas justificativas do exercício anterior e nas fases de representação de um projeto, crie um telefone de barbante, e produza um documento descrevendo as fases de representação.
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07) Represente no modelo de base 10 (333=3 * 102 + 3 * 101 + 1*100) seguintes números: a. 10.985 b. 9.999.999 c. 78 d. 69 e. 4573 08) Converta os valores do primeiro exercício em Hexadecimal. 09) Converta os valores abaixo de binário para hexadecimal e decimal. a. 010101010101 b. 110011001101 c. 101010101010 d. 111111100000 e. 100001110000 10) Com
base
nos
valores
binários
do
último
exercício
apresente
representação em octal.
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1.2 ATIVIDADES COMPLEMENTARES | AULA 02 01) Com a utilização de algum software ou de experiências de laboratório, execute testes nas portas lógicas básicas, apresente os resultados em formato de um breve relatório. 02) Uma das esteiras de uma linha de produção de uma grande fabricante de veículos da sua região, precisa verificar 2 propriedades de algumas peças, e contratou sua empresa para produzir tal circuito. Abaixo características para criação do circuito que devem ser seguidas Propriedade 1
Propriedade 2
Resultado
Contem
Contem
Não aceita
Contem
Não contem
Aceita
Não contem
Não contem
Não aceita
Não contem
Contem
Aceita
03) Faça uma pesquisa de mercado e apresente os principais modelos de portas lógicas vendidas atualmente, assim como formato de distribuição do circuito (quantas portas de qual modelo por circuito). 04) Descreva o funcionamento dos circuitos abaixo: a. Duas portas AND ligadas como entrada em uma OR; b. Duas portas OR ligadas como estrada de uma AND. 05) Com a utilização de algum software ou de experiências de laboratório, execute testes nas portas lógicas básicas, combinando as de forma a construir circuitos mais sofisticados, apresente os resultados em formato de um breve relatório. 06) Uma segunda esteira da fábrica de automóveis apresenta outra necessidade e requer que sua equipe atue novamente na construção de um circuito para sua necessidade Página 3
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Propriedade 1
Propriedade 2
Resultado
Contem
Contem
Não aceita
Contem
Não contem
Não aceita
Não contem
Não contem
Aceita
Não contem
Contem
Não aceita
07) Você está trabalhando em uma fábrica que possui 3 linhas de montagens, porem por uma limitação elétrica, nunca as 3 linhas podem estar ligadas simultaneamente. Você tem apenas as 3 portas lógicas básicas, AND, OR e NOT para trabalhar. Projete um circuito eletrônico para que em caso de as 3 linhas estiverem ligadas, todas as 3 deveram ser
desligadas.
08) Seu circuito funcionou, porém você foi questionado com a pergunta, “está é a melhor forma para criar este circuito”? É possível faze-lo mais eficiente em termos de tempo de resposta e custo com portas lógicas? Responda as questões levantadas, crie uma tabela verdade e faça uma análise do circuito para verificar possíveis melhorias. 09) Com os estudos realizados nos exercícios 1 e 2, aplique a técnica de simplificação conhecida como mapa de karnaugh, e reconstrua seu circuito, analise a quantidade de portas lógicas utilizadas em cada uma das soluções, e considere um tempo de atraso de 0,01ms para cada porta lógica utilizada, calcule a eficiência de cada uma das soluções. 10) Um seleto grupo de profissionais foi escolhido no mercado para projetor uma nova ULA (unidade lógica e aritmética) de um determinado microprocessador. Dentre muitos candidatos você foi escolhido, e ficou com a tarefa de criar um circuito eletrônico capaz de realizar uma soma simples entre 2 bits. Apresente o projeto deste circuito e demonstre seu funcionamento.
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1.3 ATIVIDADES COMPLEMENTARES | AULA 03 Realize estas atividades complementares e teste seu conhecimento: 01) Com base no exercício anterior, crie um novo circuito para que os valores sejam exibidos em um display de Led no modelo, abaixo:
02) Defina quantidade de portas necessárias, e Leds para criar o seu display capaz de exibir as somas realizadas pelo seu contador projetado no exercício anterior.·. 03) Agora sua tarefa será criar um circuito que receba um pulso de uma chave e a cada novo pulso adicione some um valor existente. 04) Outra tarefa lhe foi passada e agora você deverá modificar o circuito do led, e torna-lo compatível tanto com seu projeto de contador, quanto de somador, apresente o projeto completo. Chave de pulsos e a cada novo pulso um valor é exibido no led. Lembre-se que seu somador realiza apenas somas de 2 bits, então sua chave vai de 0 a 2. 05) Agora vamos realize a junção de todos os circuitos, o circuito realizará a soma de dois valores, cada valor será inserido através de um circuito do modelo que você projetou no exercício anterior e somado através de seu circuito somador. Sendo assim, o projeto final deverá conter duas chaves para inserir valores de 0 a 2, através de pulsos, esses valores deveram ser apresentados cada um em um conjunto de leds, e a soma em um terceiro visor.
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06) Com o projeto final do seu circuito, realize a simplificação do circuito utilizando o mapa de karnaugh, e realize um cálculo de eficiência de cada uma das soluções, considerando 0,01ms como atraso para cada porta lógica utilizada, apresente o % de melhoria da solução. OBS, lembre-se das limitações de simplificação da técnica utilizada, não tente realizar a simplificação do circuito todo de uma única vez. 07) Altere seu projeto para que ao invés de somas, o seu sistema realize multiplicações. Crie o circuito multiplicador. 08) Com o projeto final do seu circuito multiplicador, realize a simplificação do circuito utilizando o mapa de karnaugh, e realize um cálculo de eficiência de cada uma das soluções, considerando 0,01ms como atraso para cada porta lógica utilizada, apresente o % de melhoria da solução. 09) Projete um circuito capaz de armazenar valores em binário, tal circuito deverá ter a capacidade de armazenar valores em binário, podendo representar 8 posições diferentes. 10) Com seu sistema de memória funcionando, altere o exercício 25 para que os valores apresentados no display sejam armazenados na memória q você projetou.
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1.4 ATIVIDADES COMPLEMENTARES | AULA 04 01) Faça uma pesquisa em livros e na internet e apresente uma comparação entre os modelos de flip-flops apresentados em aula, apresente aplicações para cada um deles e selecione os que você acredita que sejam os melhores, ou que você gostaria de trabalhar. 02) Verifique os exercícios realizados nas aulas anteriores se poderiam ter soluções mais simples utilizando portas com múltiplas entradas. 03) Faça um comparativo funcional entre os contadores síncronos e os contadores assíncronos, apresente seus resultados e conclua sobre qual quais são as utilidades de ambos. 04) Com base nas características de I/O(entrada/saída) e funcionamento apresente um comparativo entre os registradores de deslocamento PISO e SISO, determine aplicações uteis para cada um. 05) Com base nas características de I/O(entrada/saída) e funcionamento apresente um comparativo entre os registradores de deslocamento PIPO e SIPO, determine aplicações uteis para cada um. 06) Descreva em detalhes o funcionamento de um multiplexador apresente modelo elétrico. 07) Em quais situações é indicada a utilização de sistemas multiplexados? 08) Qual a principal vantagem em incluir-se um multiplexador em algum sistema? 09) Descreva em detalhes o funcionamento de um demultiplexador.
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10) Crie um sistema que transmita informações através de um sistema multiplexado e armazene em um flip-flop.
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1.5 ATIVIDADES COMPLEMENTARES | AULA 05 01) Faça uma pesquisa de mercado e apresente algumas opções de marcas de multiplexadores e demultiplexadores, apresente dados como preço, taxa de transferência, número de canais. 02) Faça uma pesquisa e liste dispositivos de armazenamento não voláteis e descreva o método de gravação utilizado, apresentando tempo de acesso, velocidade de gravação, consumo elétrico e durabilidade (tempo que a informação permanece armazenada). 03) Comparando-se os sistemas de armazenamento elétrico e magnético e óptico, defini qual opção é mais interessante de acordo com cada parâmetro verificado no exercício anterior. 04) Sua empresa ficou encarregada de criar um sistema de armazenamento de dados para a Agencia espacial Brasileira que será utilizado no seu novo modelo de satélite explorador. Sua tarefa é criar um sistema de armazenamento que consuma pouco eletricidade, veloz, e que tenha grande capacidade de armazenamento. 05) Complete as frases abaixo: a. Em um projeto RTL, o comportamento do circuito é descrito em termos do _________________. b. A abstração RTL é usada em linguagens de descrição de hardware na representação do circuito de baixo nível do qual derivam-se as ______________________. 06) Qual
característica
deve
existir
em
um
circuito
para
que
seja
considerado uma máquina de estado?
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07) Descreva em detalhes as características do funcionamento de uma máquina de lavar roupa, e descreva porque ela é uma máquina de estado. 08) Avalie algum procedimento do seu dia a dia e modele-o como se fosse às etapas de uma máquina de estado. 09) Modelo um circuito simples com dois estados, utilize Flip-Flops para armazenar os valores dos estados, ao chegar no segundo estado a máquina deverá voltar para o estado inicial. 10) Com base no conhecimento adquirido nessa matéria, crie um projeto que englobe o maior número de conceitos possíveis e documente seu projeto.
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APÊNDICE
2.1 GABARITO DAS ATIVIDADES COMPLEMENTARES|AULA 01 01) A eletrônica digital envolve quantidades com valores discretos, enquanto que a eletrônica analógica envolve quantidades com valores contínuos. 02) Deverá ser apresentada uma lista com dispositivos analógicos do dia a dia. 03)
Gráfico analógico 12 10 8 6 4 2 0 1
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Gráfico digital 12 10 8 6 4 2 0 1
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04) A diferença é Infinito – 10, ou seja infinito. 05) Smartphone : recebe sinal analógico, voz, converte em digital, transmite
e
do
outro
lado
o
processo
inverso
ocorre.
Telefone de barbante: processo totalmente analógico, ondas sonoras são transmitidas
de
uma
extremidade
para
outra
de
forma
totalmente
analógica. 06) O projeto deverá ser descrito seguindo os passos realizados no processo conforme modelo abaixo: 1. Derivar uma representação comportamental da funcionalidade do produto; 2. Converter esta representação para uma representação estrutural contendo componentes de uma dada biblioteca de componentes; 3. Produzir uma representação física que especifica como montar e fabricar o produto. 07) a. 10.985 = 1*104+0*103+9 *102 + 8*101 +5*100 b. 9.999.999=9*106+9*105+9*104+9*103+9*102+9*101 +9*100 c.
78 = 7*101+8*100 Página 12
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d. 69 =6*101+9*100 e. 4573 =4*103+5*102+7*101+3*100 08) a. 2AE9 b. 98967F c. 4E d. 45 e. 11DD 09) Valores em Hexadecimal a. 555 b. CCD c. AAA d. FE0 e. 870 Valores em Decimal a. 1365 b. 3277 c. 2730 d. 4064 e. 870 10) a. 2525 b. 6315 c. 5252 d. 7740 e. 4160
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2.2 GABARITO DAS ATIVIDADES COMPLEMENTARES|AULA 02 01)
As
portas
lógicas
devem
ser
testadas
e
o
resultado
obtido
documentado, contendo: Introdução Materiais utilizados Método/Procedimento utilizado Analise de dados Conclusão 02) Utilizar porta lógica Exclusive – OR. 03) Deve ser apresentada tabela com principais fornecedores encontrados na pesquisa, assim como número de portas por chip. 04) a. Duas portas AND ligadas como entrada em uma OR: Sempre que uma das ands tiver saída 1, o sistema terá saída 1; b. Duas portas OR ligadas como estrada de uma AND. Sempre que as duas portas OR tiverem ao menos uma entrada em 1 a saída será 1. 05) Os testes devem ser realizados e os resultados obtidos documentado, contendo: Introdução Materiais utilizados Método/Procedimento utilizado Analise de dados Conclusão 06) Utilizar uma porta lógica Or e uma not. Página 14
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07) Pode ser feito de várias formas possíveis uma bem simples seria colocar como entrada da esteria uma porta AND, as saídas de cada esteira seria ligada em uma outra and, que passaria por uma Not e seria ligada na entrada de cada uma das esteiras, com isso quando apenas uma estiver ligada nada acontece, porem quando todas forem ligadas a and da saída das esteiras vai passar para 1, e ao passar pela not vai ter valor 0, consequentemente desligando as esteiras. 08) Com base no circuito modelado, apresentar tabela verdade e analise. 09) Com base no circuito modelado, simplificar utilizando karnaugh e calcular tempo considerando tempo de porta lógicas utilizadas. 10) Deverá ser apresentado projeto e detalhado funcionamento.
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2.3 GABARITO DAS ATIVIDADES COMPLEMENTARES|AULA 03 01) Deverá ser apresentado projeto e detalhado funcionamento. 02) De acordo com o projeto modelado, serão definidos as quantidades de periféricos necessárias. 03) Deverá ser apresentado projeto e detalhado funcionamento. 04) Deverá ser apresentado projeto e detalhado funcionamento. 05) Deverá ser apresentado projeto e detalhado funcionamento. 06)
Devesse
construir
um
mapa
de
karnaugh
para
cada
circuito
individualmente e buscar a simplificação de cada um dos circuitos depois junta-los todos novamente, após esse processo deve-se comparar cada uma das implementações. 07) Deverá ser apresentado projeto e detalhado funcionamento. 08)
Devesse
construir
um
mapa
de
karnaugh
para
cada
circuito
individualmente e buscar a simplificação de cada um dos circuitos depois junta-los todos novamente, após esse processo deve-se comparar cada uma das implementações. 09) Deverá ser apresentado projeto e detalhado funcionamento. 10) Deverá ser apresentado projeto e detalhado funcionamento.
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2.4 GABARITO DAS ATIVIDADES COMPLEMENTARES|AULA 04 01) Os resultados da pesquisa devem ser documentados, contendo: Introdução Materiais utilizados Método/Procedimento utilizado Analise de dados Opinião sobre o mais indicado para trabalho Conclusão 02) Verificar um ou mais projetos realizados anteriormente buscando soluções mais simples com portas de múltiplas entradas, apresentar projetos atualizados. 03) Os resultados da pesquisa devem ser documentados, contendo: Introdução Materiais utilizados Método/Procedimento utilizado Analise de dados Conclusão 04) Os resultados da pesquisa devem ser documentados, contendo: Introdução Método/Procedimento utilizado na comparação Analise de dados Conclusão 05) Os resultados da pesquisa devem ser documentados, contendo: Introdução Método/Procedimento utilizado na comparação Analise de dados Conclusão Página 19
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06) Esquemas elétrico de multiplexador de 4 para 1 linhas
Um multiplexador (multiplexer, mux ou multiplex) é um dispositivo que codifica as informações de duas ou mais fontes de dados num único canal. 07) São utilizados em situações onde o custo de implementação de canais separados para cada fonte de dados é maior que o custo e a inconveniência de utilizar as funções de multiplexação/demultiplexação. 08) Vantagem diminuição de custo, desvantagem aumento da complexidade de implementação. 09)
Um demultiplexador, demultiplexer, demux ou demultiplex é
um
dispositivo que executa a operação inversa do multiplexador, isto é, distribui informações de uma única entrada para uma das diversas saídas. Um desmultiplexer é o contrário de um multiplexer. 10) Deverá ser apresentado projeto e detalhado funcionamento.
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2.5 GABARITO DAS ATIVIDADES COMPLEMENTARES|AULA 05 01) Os resultados da pesquisa devem ser documentados, contendo: Introdução O mercado Principais marcas Características e propriedades Conclusão 02) Os resultados da pesquisa devem ser documentados, contendo: Introdução O mercado Principais marcas Características e propriedades Conclusão 03) Acrescentar um item ao relatório, Indicação x Necessidade. 04) Descrever projeto detalhando cada escolha de acordo a necessidade, justificando cada definição do projeto. 05) a. Fluxo de sinais. b. As conexões do hardware. 06) Existir um caminho lógico cíclico da saída de um registrador para a sua entrada. 07) É uma máquina de estado porque tem um caminho lógico e cíclico da entrada para a saída, o processo realizado pela máquina de lavar deverá ser descrito.
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08) Para que o procedimento seja tido como valido deve corresponder a característica apresentada no exercício 46. 09) Deverá ser apresentado projeto e detalhado funcionamento. 10) Deverá ser apresentado projeto e detalhado funcionamento em modelo de relatório contendo: Introdução Materiais utilizados Método/Procedimento utilizado Analise de dados Conclusão
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