Prof. Renato Lopes - 1º Semestre de 2012

Data de entrega: Dia 24 de maio de 2012

2ª Lista de Exercícios de Sistemas Digitais I

Questão 01 – Três botões controlam três motores de potências diferentes. O botão 'A'

controla o Motor 'M1', que possui 30HP. O Motor 'M2', que tem 50HP, é controlado

pelo botão 'B'. E o botão 'C' controla o Motor 'M3', que possui 70 HP. Os botões são

ligados em um circuito digital, que por sua vez determinam a ligação ou não dos

motores. Você deverá projetar esse circuito lógico de modo que a potência total dos

motores ligados ao mesmo tempo nunca ultrapasse 90 HP. Se ultrapassar, o motor de

menor potência deverá ser desligado. Projete o circuito lógico simplificado e desenhe-o.

Questão 02 – Projete um comparador de 3 bits com 6 entradas (A2..A0 e B2..B0) e uma

saída ativo baixo, ou seja, se A2..A0 for igual a B2..B0 a saída dá 0, caso contrário dá 1.

Questão 03 – A figura abaixo mostra um diagrama para um circuito de alarme de

automóvel usado para detectar uma determinada condição indesejada. As três chaves

são usadas para indicar, respectivamente, o estado da porta do motorista, o estado da

ignição e o estado dos faróis. Projete um circuito lógico de forma que o alarme seja

acionado sempre que ocorrer uma das seguintes condições:

a) Os faróis estão acesos e a ignição

está desligada.

b) A porta está aberta e a ignição

está ligada.

Questão 04 – Projete um circuito multiplicador que recebe dois números binários x1x0 e

y1y0 e gere na saída um número binário que é igual ao produto aritmético dos dois

números da entrada.

Questão 05 – Projete um sistema que multiplique um número binário de 3 bits por 2 ou

por 5, dependendo do valor de um sinal M. Se o resultado for maior ou igual a 15 ,

todos os bits da saída devem aparecer em nível lógico alto para indicar overflow.

Considere: M=0 multiplicação por 2 e M=1 multiplicação por 5;

Questão 06 – Um sistema de segurança para duas portas é composto por um leitor de

cartão e um pequeno teclado. Uma pessoa poderá abrir uma das duas portas se possuir

um cartão contendo o código correspondente à porta e se pressionar no teclado um

código de autorização correto. As saídas para o leitor de cartões está mostrado na tabela

abaixo:

Os códigos do teclado que autorizam a abertura da porta 1 são 101 e 110,

enquanto que os códigos para a porta 2 são 101 e 011. Se o cartão for inválido ou se um

código errado for pressionado no teclado, o alarme é disparado. Caso contrário, a porta

correspondente será aberta. Projete o sistema de segurança para as duas portas. Use

portas lógicas AND, OR e NOT.

Questão 07 – Considere que você está em um laboratório de sistemas digitais e acabou

de montar o seguinte circuito:

No entanto, testes no circuito indicam que há algum problema. Você observa que a

saída Y vai para nível ALTO apenas quando A=1 e B=0, independentemente de C.

Considere a lista a seguir com as possíveis falhas. Para cada uma escreva “sim” ou

“não” para indicar se a falha pode ou não ser a causa do problema. Justifique cada

resposta.

1. Um curto circuito interno de Z2-13 com o GND.

2. Um circuito aberto na conexão com Z2-13.

3. Um curto circuito interno de Z2-11 com Vcc.

4. Um circuito aberto na conexão de Vcc com Z2.

5. Um circuito aberto interno em Z2-9.

6. Uma conexão aberta de Z2-11 a Z2-9.

7. Uma ponte de solda entre os pinos 6 e 7 de Z2.

Questão 8 – Projete um conversor do Código de Gray para um display de 7-segmentos.

As 4 entradas para o conversor (A, B, C, D) representam um dígito decimal em código

de Gray. Considere como válidas apenas as combinações para os dígitos de 0 a 9. As

saídas para as demais combinações são consideradas não-importa. Tente fazer este

projeto usando apenas portas NAND e NOT para os segmentos a e c do display. Seria

possível utilizar um decodificador binário para isso?

Questão 9 – Você foi contratado por uma montadora de automóveis para o cargo de

analista de sistemas digitais. Em seu primeiro dia de trabalho seu chefe lhe diz que o

sistema de alarme de detecção do uso de cinto de segurança de um dos novos modelos

de automóvel que será lançado foi projetado por uma empresa terceirizada e que sua

primeira tarefa será analisar esse sistema, gerar um relatório com a descrição de

funcionamento do circuito e dar a sua aprovação em caso de funcionamento correto. As

informações disponíveis são:

1. Desenho do circuito lógico do projeto (mostrado abaixo)

2. Os sensores de presença do motorista e passageiro são ativos em nível ALTO e

representados, respectivamente, por DRIV e PASS. Esses sinais são ativados a

partir de chaves atuadas por pressão colocadas nos assentos.

3. O sinal IGN é ativo em nível ALTO quando a chave estiver ligada (ignição do

automóvel ligada).

4. O sinal BELTD é ativo em nível baixo e indica que o motorista não está usando

o cinto de segurança. O sinal BELTP é o sinal correspondente ao cinto do

passageiro.

5. O alarme será ativado em nível BAIXO.

Faça a descrição do funcionamento do circuito. Você daria a aprovação para esse

sistema? Justifique a sua resposta.

Se você afirmar que o circuito não está correto, proponha um circuito que

implemente adequadamente o circuito para detectar a utilização do cinto de segurança

quando o carro estiver em movimento.

Questão 10 – Um avião a jato emprega um sistema para monitoração dos valores em

RPM, pressão e temperatura dos motores utilizando sensores que operam como segue:

a) Determine que condições de motor darão alertas aos pilotos;

b) Altere o circuito para um outro que utile apenas portas NAND;

Questão 11 – Um codificador de prioridades é um circuito combinacional onde, se um

ou mais bits de entrada forem iguais a 1, a saída indicará o bit de maior prioridade.

Considerando que a ordem de prioridade é definida do MSB para o LSB, a tabela

abaixo mostra a tabela verdade para um codificador de prioridade de 4 entradas. O „X‟

indica um valor não-importa, e a saída V indica quando há entradas diferentes de zero.

Implemente o codificador usando portas lógicas.

Questão 12 – Elabore um codificador para display de 7 segmentos para, a partir de um

código binário, representados por três chaves (A, B e C), escrever o número binário

identificado nas chaves em um display de 7 segmentos catodo comum.

Questão 13 – Projete um circuito digital que mostre as letras de A a J em um display de

7-segmentos. O circuito terá 4 entradas WXYZ que representam os 4 últimos bits do

código ASCII para a letra que deverá ser mostrada. Por exemplo, se WXYZ = 0001, a

letra A aparecerá no display. As letras deverão ser mostradas como indicado na figura

abaixo.

Questão 14 – Use um decodificador e o mínimo de portas lógicas para projetar o

sistema dado pela tabela abaixo. (OBS: O sinal de habilita é ativo-baixo, mas o pino de

habilita no decodificar é considerado ativo-alto. O que você deverá fazer?)

Questão 15 – Um Analisador Lógico (AL) é um instrumento eletrônico utilizado para

visualizar no tempo os estados lógicos em vários pontos de um circuito eletrônico

digital. Considerando que um circuito digital combinacional desconhecido possui 04

entradas (QA, QB, QC e QD) e 01 saída (QE), e no AL foi registrada todas as possíveis

combinações no diagrama temporal abaixo, identifique a função lógica simplificada a

partir da (a) álgebra de booleana e do (b) mapa de Karnaugh (utilize don't care caso

necessário).

Registro Gráfico do Analisador Lógico

Questão 16 – Uma equipe de engenheiros de uma empresa de microeletrônica foi

contratada para projetar um circuito lógico de um decodificador BCD para 7 segmentos.

Como parte da equipe, você ficou responsável de desenvolver um circuito lógico para o

segmento a. (a) determine a expressão lógica (b) a expressão simplificada utilizando

mapa de Karnaugh e (c) o consequente circuito digital.

Questão 17 – A Unidade Lógica Aritmética (ULA) é a unidade central do processador

digital, sendo o circuito somador completo (SC) um elemento fundamental da ULA.

Assim, projete (a) um bloco SC de dois bits, e (b) utilizando blocos de SC e portas

lógicas ou-exclusivo adicionais implemente um único circuito somador/subtrator de 4

bits. No item (b), aplique o princípio do complemento de 2, utilize uma entrada de

seleção somador/subtrator e desenhe o circuito digital completo.

Questão 18 – Os decodificadores são circuitos digitais que geralmente recebe um

código binário na entrada e ativa apenas uma saída, que correspondente ao número

decodificado. Exemplificando uma aplicação dos decodificadores, (a) projete um

circuito que realize as funções lógicas abaixo utilizando apenas um decodificador 3

linhas para 8 linhas integrado e portas NAND se necessário. (b) Desenhe o circuito

completo.

OBS – As questões referentes à multiplexadores e

demultiplexadores serão realizadas em sala de

aula.

OBS 1 – A realização dos exercícios desta

lista é condição necessária, mas não

suficiente para boa realização da prova!!