Circuito de Comparação Binária

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Objetivos
  • Utilizar o diagrama esquemático do Quartus II para inserir um circuito Comparador de magnitude;
  • Gerar formas de onda para entrada de simulação usando o QSIM;
  • Obter o sinal de saída simulado usando o QSIM - diagrama funcional;
  • Compreender o funcionamento do comparador de magnitude na forma de CI;
  • Preparar o circuito lógico para gravação em um kit de desenvolvimento;
  • Verificar os resultados obtidos;
Materiais necessários
  1. CI 74X85 (disponível na biblioteca da ALTERA)
  2. Computador com software Quartus II da Altera.
  3. Kit DE2-115

Inserir diagrama esquemático com o Quartus II de um Comparador de Magnitude

Abra o Quartus II (versão 13.0.1 SE) e insira o diagrama esquemático de comparador de magnitude, conforme a figura abaixo.

Exp12 diag.png

Após salvar o arquivo como comp_magnitude.bdf em uma pasta vazia com nome Exp12, e crie um projeto comp_magnitude.qpf utilizando a família family=Cyclone IV E com o dispositivo device=EP4CE115F29C7N. Após isso compile o projeto.

Gerar formas de onda para entrada de simulação usando o QSIM

  • Desenhe a forma de onda dos sinais de entrada conforme mostrado na figura abaixo, e salve com o nome EntradaFunc.vwf.

Tb CI7485.png

Obter o sinal de saída simulado usando o QSIM - diagrama funcional

  • Verifique se o resultado obtido corresponde a respostas do circuito implementado.

Rtb CI7485.png

Compreender o funcionamento do comparador de magnitude na forma de CI

  • Analise a figura abaixo com a tabela de funcionamento do CI utilizado no circuito.

Exp12 CI7485.png

Preparar o circuito lógico para gravação em um kit de desenvolvimento

  • Utilize os switches SW0 a SW7 para inserir as entradas A(A1,A2,A3 e A4) e B(B1,B2,B3 e B4).
  • Utilize os leds de LED0 a LED3 (verdes) para mostrar o resultado da comparação.
  • Atribua os pinos conforme a pinagem do kit DE2-115.
  • Ao final da configuração dos pinos, o Pin Planner deverá mostrar a seguinte pinagem:

Exp12 Pin.png

  • Defina como alta impedância o estado dos pinos não utilizados no projeto. (Assignments > Devices), [Device and Pin Options...], escolha a (Category=Unused Pins), e selecione Reserve all unused pins: As input tri-stated. [OK].
  • Compile o projeto. Note que agora a numeração dos pinos também aparece no diagrama esquemático.
  • Use a porta USB-Blaster para fazer a programação na placa DE2-115;
  • No Quartus vá em (Tools > Programmer) para abrir a página de programação;
    • Selecione o Hardware (Hardware Setup > USB-Blaster);
    • Utilize o modo JTAG e clique em Start para começar a programação;
Clique para Ampliar

Verifique os resultados obtidos

  • De acordo com a saída obtida na simulação, preencha a tabela abaixo com o resultado das comparações.
Entradas de Comparação Saídas
A3 A2 A1 A0 - B3 B2 B1 B0 A>B - Led2 A<B - Led1 A=B - Led0
1 1 1 0 - 0 0 0 0
1 1 1 0 - 0 1 1 1
1 1 1 0 - 1 0 1 1
1 1 1 0 - 1 1 0 0
1 1 1 0 - 1 1 1 0
QUESTIONÁRIO
  • O circuito comparador funciona para todos os valores?
  • Mudaria alguma coisa se fosse utilizada a representação de números inteiros com sinal ou sem sinal
  • Qual seria o procedimento a ser adotado se fosse necessário comparar números de 8 bits?