Experimento 5 para Circuitos Lógicos

Introdução ao sistema de numeração binário e aplicação do Mapa de Karnaugh

Objetivos

• Aplicar o Mapa de Karnaugh para a criação de um decodificador de 7-segmentos;
• Gerar formas de onda para entrada de simulação;
• Fazer a simulação funcional do circuito com o QSIM;

Materiais necessários

1. 74X08 AND(disponível na biblioteca da ALTERA)
2. 74X32 OR(disponível na biblioteca da ALTERA)
3. 74X04 NOT(disponível na biblioteca da ALTERA)
4. Computador com software Quartus II da Altera.

Tabela Verdade do decodificador SSD (Sete Segmentos - 0 a 9)

• Preencha a tabela verdade para todos os segmentos, para isso, analise as entradas e quais segmentos deverão estar acesos ou apagados a partir de uma configuração de catodo comum;
• Siga o exemplo do segmento G:

Entradas				Saídas							Decimal
A	B	C	D	a	b	c	d	e	f	g	Display
0	0	0	0	1	1	1	1	1	1	0	0
0	0	0	1	0	1	1	0	0	0	0	1
0	0	1	0	1	1	0	1	1	0	1	2
0	0	1	1							1	3
0	1	0	0							1	4
0	1	0	1							1	5
0	1	1	0							1	6
0	1	1	1							0	7
1	0	0	0							1	8
1	0	0	1							1	9
1	0	1	0							X	X
1	0	1	1							X	X
1	1	0	0							X	X
1	1	0	1							X	X
1	1	1	0							X	X
1	1	1	1							X	X

Mapa de Karnaugh

• Para implementar a minimização do Mapa de Karnaugh será utilizado o seguinte software.
• Primeiro, deve-se preencher a tabela verdade de acordo com o segmento g:

• O software preenche o Mapa de Karnaugh com a melhor minimização possível:

• Obtêm-se a expressão resultante do Mapa:

Inserindo a minimização do Mapa de Karnaugh no Quartus

1. Crie um diretório com nome /home/aluno/bcd_ssd.
2. Baixe o .qar do projeto e salve dentro do diretório criado.
3. Execute o Quartus.
4. Restaure o projeto: Project >> Restore Archived Project... > Archive Name: Selecione a pasta e o arquivo .qar anteriormente salvo >> OK.
5. Será criada uma pasta 7-seg_restored. Esse será nosso diretório de trabalho.
6. Compile o projeto.
7. Note que apenas o segmento g está implementado.
8. Monte os demais segmentos, seguindo este exemplo e baseado em seu projeto já relaizado.
9. Associe o dispositivo a ser utilizado: Assignments >> Device >> Family=Cyclone e Avaliable Devices: EP1C3T100A8 ou Family: Cyclone IV E e Available Devices: EP4CE30F23C7 >> OK
10. Compile o projeto.
11. Associe os pinos (Assignments >> Assignment Editor) segundo um dos mapas: Interfaces de entrada e saída da DE2-115 ou kit MERCURIO IV - EP4CE30F23C7.
    1. Utilize quatro chaves (sw) como entrada BCD.
    2. Utilize um dos dois displays SSD como saída.
12. Compile o projeto.
13. Conecte a placa via USB.
14. Faça a carga do código: Tools >> Programer >> Start.
15. Verifique o funcionamento do conversor: altere o código BCD com as chaves de entrada e verifique a saída no display SSD.

Fazer a simulação funcional do circuito com o QSIM

• Após a implementação de todos os segmentos, realize teste funcional e verifique se o resultado obtido corresponde a respostas do circuito implementado.

1. Abra o editor de forma de onda do simulador QSIM (File > New > University Programa VWF) (v 13.0 e 13.1).
2. Importe todos os nós de lista do projeto (Edit > Insert > Insert Node or Bus) > [Node Finder] > [List] > [>>] > [OK] > [OK].
3. Desenhe a forma de onda dos sinais de entrada, simulando todas as combinações de uma tabela verdade de quatro entradas, ou seja, dos valores 0000 a 1111.
4. Indique que o QSIM será usado na simulação (Simulation > Options > (x) Quartus II Simulator) > [OK] > [OK] (v. 13.0)
5. Faça a simulação funcional do circuito lógico usando o sinal criado (Simulation > Run Functional Simulation)
6. O resultado da simulação deve corresponder ao funcionamento do conversor BCD - SSD.
7. Agrupe os sinais de entrada como RADIX "decimal não sinalizado". Para isso selecione os sinais [Edit > Grouping] [Group name = IN] > [Radix = Unsigned Decimal] > [OK].
8. Tente visualizar o acendimento dos LEDs e a formação da representação dos respectivos números na saída.