Modernização das aulas de Laboratório de Circuitos Lógicos: Implementação

Link Curto: http://bit.ly/IFSC-ExpCIL-ProjetoA

Introdução às ferramentas de ensino: Quartus II e QSIM

Objetivos

• Utilizar o diagrama esquemático do Quartus II para inserir um circuito com Portas AND;
• 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 da porta AND;
• Entender a tabela verdade de circuitos lógicos;
• Obter as imagens e dados para a confecção de relatório técnico;

Material necessário

1. 74X08 AND(disponível na biblioteca da ALTERA)
2. Computador com software Quartus II da Altera.

Simulação de portas do tipo OR, NOT e NOR

Objetivos

• Utilizar o diagrama esquemático do Quartus II para inserir um circuito com Portas OR, NOT e NOR;
• Obter o sinal de saída simulado usando o QSIM - diagrama funcional;
• Obter o sinal de saída simulado usando o QSIM - diagrama temporal (uso de cursores para medições);
• Compreender o funcionamento das porta OR, NOT e NOR;
• Entender a tabela verdade de circuitos lógicos;

Materiais necessários

1. 74X32 OR(disponível na biblioteca da ALTERA)
2. 74X04 NOT(disponível na biblioteca da ALTERA)
3. 74X02 NOR(disponível na biblioteca da ALTERA)
4. Computador com software Quartus II da Altera.

Aplicação do Teorema de De Morgan

Objetivos

• Utilizar o diagrama esquemático do Quartus II para inserir um circuito com Porta NAND e aplicação do teorema de De Morgan;
• Obter o sinal de saída simulado usando o QSIM - diagrama funcional;
• Compreender o funcionamento da porta NAND;
• Utilizar portas NAND para a implementação de portas OR, NOR, NOT e AND;
• Entender a equivalência de circuitos;

Materiais necessários

1. CI 74X08 AND(disponível na biblioteca da ALTERA)
2. CI 74X32 OR(disponível na biblioteca da ALTERA)
3. CI 74X00 NAND(disponível na biblioteca da ALTERA)
4. Computador com software Quartus II da Altera.

Comparador de igualdade e programação no FPGA

Objetivos

• Utilizar o diagrama esquemático do Quartus II para inserir um circuito com Portas XOR e XNOR;
• Obter o sinal de saída simulado usando o QSIM - diagrama funcional;
• Compreender o funcionamento das portas XOR e XNOR;
• Definir a pinagem de saída;
• Programar o FPGA para implementar um comparador de palavras (ou gerador de paridade); DE2-115
• Entender o preenchimento da tabela verdade seguindo o resultado apresentado pelo circuito;

Materiais necessários

1. 74X386 XOR(disponível na biblioteca da ALTERA)
2. 74X266 XNOR(disponível na biblioteca da ALTERA)
3. Computador com software Quartus II da Altera;
4. Kit DE2-115;

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.

Implementação de Decodificadores

Objetivos

• Compreender o funcionamento do Decodificador 1 para 2 e 2 para 4;
• Gerar formas de onda para entrada de simulação;
• Fazer a simulação funcional do circuito com o QSIM;
• Preparar o circuito lógico para gravação em um kit de desenvolvimento;
• Verificar os resultados obtidos;
• Exemplo de aplicação que faz uso de decodificadores;

Materiais necessários

1. 74X139 Decod 2 para 4(disponível na biblioteca da ALTERA)
2. Porta NOT (disponível na biblioteca da ALTERA)
3. Computador com software Quartus II da Altera.
4. Kit DEO-NANO

Implementação de Multiplexadores

Objetivos

• Compreender o funcionamento de um Multiplexador;
• Construção de um projeto hierárquico;
• Gerar formas de onda para entrada de simulação;
• Fazer a simulação funcional do circuito com o QSIM;
• Verificar os resultados obtidos;

Materiais necessários

1. 74X151 Multiplex 8 para 1 (disponível na biblioteca da ALTERA)
2. 74X153 2x Multiplex 4 para 1 (disponível na biblioteca da ALTERA)
3. 74X158 4x Multiplex 2 para 1 (disponível na biblioteca da ALTERA)
4. Computador com software Quartus II da Altera.

Introdução aos Flip-Flops

Objetivos

• Introdução a Flip-Flops e Latch;
• Compreender o funcionamento de Flip-Flops D, RS, JK e Latch RS e D;
• Compreender e observar o funcionamento do CLOCK nos circuitos;
• Fazer a simulação funcional dos circuito com o QSIM;
• Gerar formas de onda para entrada de simulação;
• Verificar os resultados obtidos;

Materiais necessários

1. Flip-Flop D (disponível na biblioteca da ALTERA)
2. Flip-Flop JK (disponível na biblioteca da ALTERA)
3. Flip-Flop RS (disponível na biblioteca da ALTERA)
4. Latch RS (disponível na biblioteca da ALTERA)
5. Latch D (disponível na biblioteca da ALTERA)
6. Computador com software Quartus II da Altera.

Contadores assíncronos - Crescente e Decrescente (Discretos)

Objetivos

• Inserir diagrama esquemático de um circuito lógico com o Quartus II de um Contador UP/DOWN (circuito discreto);
• Gerar formas de onda para entrada de simulação;
• Fazer a simulação funcional de um circuito com o QSIM;
• Preparar o circuito lógico para gravação em um kit de desenvolvimento;

Materiais necessários

1. Flip-FLop D (disponível na bilbioteca da ALTERA)
2. Computador com software Quartus II da Altera.
3. Kit DEO-NANO.

Contador assíncrono crescente (Comercial)

Objetivos

• Inserir diagrama esquemático de um circuito lógico comercial com o Quartus II de um Contador UP/DOWN;
• Gerar formas de onda para entrada de simulação;
• Fazer a simulação funcional de um circuito com o QSIM;
• Preparar o circuito lógico para gravação em um kit de desenvolvimento; DE2-115
• Verificar os resultados obtidos;

Materiais necessários

1. 74X74(disponível na biblioteca da ALTERA)
2. 74X47 Decod 7-seg(disponível na biblioteca da ALTERA)
3. Computador com software Quartus II da Altera.
4. Kit DE2-115;

Registrador de deslocamento

Objetivos

• Entender o funcionamento de um Registrador de deslocamento;
• Inserir diagrama esquemático de um circuito lógico com o Quartus II;
• Gerar formas de onda para entrada de simulação;
• Obter o sinal de saída simulado usando o QSIM - diagrama funcional;
• Preparar o circuito lógico para gravação em um kit de desenvolvimento;
• Gravando o projeto no FPGA;

Materiais necessários

1. Flip-flop D (disponível na biblioteca da ALTERA);
2. Computador com software Quartus II da Altera;
3. Kit DEO-NANO;

Comparador de magnitude

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. 74X85 (disponível na biblioteca da ALTERA)
2. Computador com software Quartus II da Altera.
3. Kit DEO-NANO;

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 realizados;
• Verificar os resultados obtidos;

Materiais necessários

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

Arimética binária (Somador Comercial)

Objetivos

• Compreender o funcionamento do circuito aritmético somador comercial;
• Obter o sinal de saída simulado usando o QSIM - diagrama temporal;
• Analisar os tempos de propagação;
• Verificar os resultados obtidos;

Materiais necessários

1. 74X83(disponível na biblioteca da ALTERA)
2. Computador com software Quartus II da Altera.

Multiplicador (Discreto)

Objetivos

• Compreender o funcionamento Multiplicador discreto;
• Construção de um projeto hierárquico;
• Obter o sinal de saída simulado usando o QSIM - diagrama funcional;
• Verificar os resultados obtidos;

Materiais necessários

1. 74X86 XOR (disponível na biblioteca da ALTERA)
2. 74X00 NAND(disponível na biblioteca da ALTERA)
3. 74X32 OR(disponível na biblioteca da ALTERA)
4. Computador com software Quartus II da Altera.

Multiplicador (Comercial)

Objetivos

• Compreender o funcionamento multiplicador binário de 4 bits por 4 bits;
• Gerar formas de onda para entrada de simulação;
• Fazer a simulação temporal do circuito com o QSIM;
• Preparar o circuito lógico para gravação em um kit de desenvolvimento;

Materiais necessários

1. 74X284/285 Multiplicador 4x4 (disponível na biblioteca da ALTERA)
2. Computador com software Quartus II da Altera.
3. Kit DE2-115

Mini Tutorial: Introdução à criação de projetos no Quartus

Objetivos

• Inserir diagrama esquemático no Quartus;
• Inclusão de arquivos .bdf em projetos já existentes;
• Uso do Top-level;

Mini Tutorial: Simulação Funcional

Objetivos

• Gerar formas de onda para simulação;
• Realizar simulação funcional;

Mini Tutorial:Simulação Temporal

Objetivos

• Gerar formas de onda para simulação;
• Troca da família do FPGA;
• Exemplo de simulação temporal;
• Exemplo do uso de cursores para medição dos atrasos de propagação;