Experimento 13 para Circuitos Lógicos

1 Aritmética binária (Somador/Subtrator/Complemento de 2)

Objetivos

• Compreender o funcionamento dos circuitos aritméticos somador, subtrator e complemento de 2;
• Obter o sinal de saída simulado usando o QSIM - diagrama funcional;
• Analisar os resultados obtidos para entender e associar os tipos de operações realizadas;
• Verificar os resultados obtidos;

Materiais necessários

1. CI 74X00 NAND(disponível na biblioteca da ALTERA)
2. CI 74X04 NOT(disponível na biblioteca da ALTERA)
3. CI 74X32 OR(disponível na biblioteca da ALTERA)
4. CI 74X386 XOR(disponível na biblioteca da ALTERA)
5. Computador com software Quartus II da Altera.

2 Diagrama Esquemático

• Abra o Quartus II e insira o diagrama esquemático do somador completo, conforme a figura abaixo.

• Salve o arquivo como FullAdder.bdf em uma pasta vazia com nome PROJ2, e crie um projeto FullAdder.qpf utilizando a família family=Cyclone com o dispositivo device=EP1C3T100A8. Após isso compile o projeto.
• Crie um simbolo para este circuito, selecionando na IDE do Quartus II o diagrama esquemático e [File > Create/Update > Create Symbol Files for Current File] > [Save] > [OK].

3 Simulação funcional com o QSIM

• Abra o editor de forma de onda do simulador QSIM (File > New > University Programa VWF) (v 13.0 e 13.1).
• Defina o tempo de simulação (Edit > Set End Time ...) = 200 ns.
• Importe todos os nós de lista do projeto (Edit > Insert > Insert Node or Bus) > [Node Finder] > [List] > [>>] > [OK] > [OK].
• Desenhe a forma de onda dos sinais de entrada conforme mostrado na figura abaixo, e salve com o nome TesteFA.vwf.

• Indique que o QSIM será usado na simulação (Simulation > Options > (x) Quartus II Simulator) > [OK] > [OK] (v. 13.0)
• Faça a simulação funcional do circuito lógico usando o sinal criado (Simulation > Run Functional Simulation)
• O resultado da simulação deve corresponder a um somador completo.
• Note que os bits das entradas estão agrupados e definidos como RADIX "Binary". Para isso selecione os sinais [Edit > Grouping] [Group name = IN] > [Radix = Binary] > [OK].
• Note que os bits das saídas estão agrupados e definidos como RADIX = "Decimal sem sinal". Para isso selecione os sinais [Edit > Grouping] [Group name = OUT] > [Radix = Unsigned Decimal] > [OK].

4 Análise dos resultados

• Analise o resultado preenchendo a tabela-verdade abaixo:

Entradas			Saídas
cin	a	b	s	cout
0	0	0
0	0	1
0	1	0
0	1	1
1	0	0
1	0	1
1	1	0
1	1	1

5 Criar o componente FullAdder

• Selecione na IDE do Quartus II o diagrama esquemático do FullAdder e selecione [File > Create/Update > Create Symbol Files for Current File] > [Save] > [OK].
• Note que um novo simbolo estará disponível para uso no diagrama esquemático com o nome FullAdder

6 Complemento de 2

6.1 Diagrama Esquemático

Abra o Quartus II e insira o diagrama esquemático do módulo básico do complementador de 2.

• Salve o arquivo como Complemento2.bdf na mesma pasta do PROJ2.
• Mude o Top Level para este circuito. Após isso faça a Análise e Síntese do projeto.
• Crie um simbolo para este módulo, selecionando na IDE do Quartus II o diagrama esquemático e [File > Create/Update > Create Symbol Files for Current File] > [Save] > [OK].

6.2 Simulação funcional com o QSIM

• Abra o editor de forma de onda do simulador QSIM (File > New > University Programa VWF).
• Defina o tempo de simulação (Edit > Set End Time ...) = 1000 ns.
• Importe todos os nós de lista do projeto (Edit > Insert > Insert Node or Bus) > [Node Finder] > [List] > [>>] > [OK] > [OK].
• Gere uma forma de onda dos sinais de entrada semelhante a mostrado na figura abaixo (Use a função [Randon Value] em A e B, e salve com o nome TesteComplemento2.vwf.
• Note que os bits das entradas e saídas estão agrupados em ordem reversa e definidos como RADIX = "Decimal com sinal"

• Indique que o QSIM será usado na simulação (Simulation > Options > (x) Quartus II Simulator) > [OK] > [OK]
• Faça a simulação funcional do circuito lógico usando o sinal criado (Simulation > Run Functional Simulation)
• O resultado da simulação deve corresponder a um somador completo.

6.3 Análise dos resultados

• Analise os resultados preenchendo a tabela abaixo, e conferindo se está correto:

Entradas		Saídas	x	Entradas		Saídas
X >= 0	Y	OK	x	X < 0	Y	OK
0			x
1			x	-1
2			x	-2
3			x	-3
4			x	-4
5			x	-5
6			x	-6
7			x	-7
8			x	-8