Laboratório 1 RELATÓRIO. Identificação dos Alunos: Nome:Gonçalo Santos Número: Nome:Bernardo Bastos Número: 84012

S

ISTEMAS

D

IGITAIS

Laboratório 1

R

Identificação dos Alunos:

Nome:Gonçalo Santos

Número:84070

Nome:Bernardo Bastos

Número: 84012

Turno de Laboratório: SD4517L05

Grupo: 73

Sala do Laboratório: LSD1

Hora: 12:30-14:00

I

NTRODUÇÃO

O objetivo deste trabalho de laboratório é desenvolver um dispositivo de separação de produtos alimentares baseado na identificação dos códigos de barras presentes nas respetivas embalagens. Este circuito desenvolvido para a cadeia de supermercados Trigo Doce, tem a capacidade de identificar dezasseis produtos distintos e ainda permite ao utilizador classifica-los em categorias distintas. Para além disso pretende-se que o aluno aplique os conceitos lecionados nas aulas teóricas e se familiarize com a utilização e implementação de circuitos combinatórios.

1.M

ONTAGEM E VERIFICAÇÃO DO CIRCUITO COMBINATÓRIO

1.1. Determinação das constantes K0, K1, K2, K3 e dos Códigos de cada produto

Para determinar as constantes consideramos o menor e o maior número de aluno de entre os membros do grupo, 84012 e 84070 respetivamente.

Fig 2 - Obtenção dos Códigos

Divisão por 2

Resto Divisão por 4

Resto

84012 42006 0 K0 21003 0 K1

84070 42035 0 K2 21017 2 K3

Operação Código Categoria Descrição

K0 0 C0 Maçã Golden

K1 + 8 8 C0 Abacaxi

K2 + 6 6 C0 Bananas

K3 + 12 14 C1 Sumo de Laranja

K0 + 2 2 C2 Leite Meio Gordo

K2 + 4 4 C3 Arroz (K0 + 1)𝑚𝑜𝑑2 1 NA Copos (K1 + 1)𝑚𝑜𝑑4 + 8 9 NA Pratos Descartáveis (K1 + 2)𝑚𝑜𝑑4 + 8 10 NA Vassoura (K1 + 3)𝑚𝑜𝑑4 + 8 11 NA Sacos do Lixo (K2 + 1)𝑚𝑜𝑑2 + 6 7 NA Esfregão (K3 + 1)𝑚𝑜𝑑4 + 12 15 NA Lâmpada 60W (K3 + 2)𝑚𝑜𝑑4 + 12 12 NA Balde (K3 + 3)𝑚𝑜𝑑4 + 12 13 NA Escova (K0 + 1)𝑚𝑜𝑑2 + 2 3 NA Talheres de Plástico (K2 + 1)𝑚𝑜𝑑2 + 4 5 NA Pá

1.2. Tabela de verdade da função

Atribuindo valores (0 ou 1) a cada uma das variáveis, A3, A2, A1 e A0 obtivemos um valor em

binário que corresponde ao código do produto correspondente. De seguida, de acordo com a categoria do produto, obtivemos o resultado das funções C3, C2, C1 e C0 e registamos na seguinte tabela.

1.3. Projeção do circuito combinatório e descrição do funcionamento do mesmo.

Descrição do circuito:

Quando o produto chega ao tapete rolante é identificado e é-lhe atribuído um valor em binário correspondente ao código em decimal do mesmo. Para este efeito, implementamos um Demultiplexer 4:16 que permite identificar o produto a partir do seu valor em binário, (por exemplo, o código 0000 ativa a saída 0, o que permite ao utilizador saber que o produto identificado é a Maçã Golden).

Após a identificação dos produtos, o utilizador tem a capacidade de dividi-los nas seguintes categorias: C0 – Frutas/Legumes, C1 – Bebidas, C2 – Lacticínios, C3 – Cereais e Massas/Pastas. Se o produto

pertence-se a alguma destas categorias, era direcionado para um tapete secundário correspondente à categoria do mesmo. Se o produto não pertencesse a nenhuma destas categorias, é considerado não alimentar e, como tal, permanece no tapete principal.

Para simplificar o circuito, recorremos a portas NAND3 e agrupamos os produtos que pertencem à mesma categoria, reduzindo assim o número de entradas do Multiplexer a usar mais à frente.

Identificação da Categoria

Fig 4 –

Modelo do tapete rolante

Como os valores das saídas do Demultiplexer saem negadas, foi necessário utilizarmos portas NOT para inverter o valor da função, assim se o produto pertencer a C0 o valor da função que sai do multiplexer é

0 que negado fica 1, sendo este valor que entra no Multiplexer.

Para dividir os produtos nas diferentes categorias alimentares recorremos a um Multiplexer 4:1, controlado por dois bits de controlo P1, P0. Desta forma, se o produto identificado anteriormente for alimentar,

o valor da função final S irá ser dado de acordo com a seguinte tabela:

1.4 Circuito Elétrico

De seguida, com recurso aos datasheets dos componentes em questão, elaboramos o circuito elétrico. Assim, identificamos quais os circuitos integrados que necessitávamos e o que era necessário ligar aos pinos de entrada, saída, enable e seleção de cada um desses circuitos.

2. M

ONTAGEM E VERIFICAÇÃO DO CIRCUITO COMBINATÓRIO

Após termos todos os materiais necessário para realizar a montagem, começámos por ligar as entradas A3,A2,A1,A0 aos

interruptores localizados na extremidade direita da breadboard. De seguida ligámos as entradas P1, P0 aos interruptores localizados na

extremidade esquerda da breadboard. Quanto aos LEDs, ligámos os 4 LEDs situados na extremidade direita da breadboard às saídas intermédias C3, C2, C1, C0, respetivamente. A saída S ligámos ao

LED situado na extremidade esquerda da breadboard.

P1 P0 S

0 0 C0

0 1 C1

1 0 C2

1 1 C3

Fig 8- Ponta de Porta

Fig 6 – Represenção do logigrama do circuito combinatório.

Fig 7 – Cicuito Elétrico Fig 5 – Tabela de verdade da função final S.

Verificamos que tinha ocorrido um erro na montagem pois uma combinação que não devia acender nenhum LED, de facto, acendeu. Foi necessário assim, o recurso á ponta de prova para verificar onde estava o erro e corrigi-lo.

Observámos quais as combinações que faziam o LED C3, LED C2, LED C1, LED C0 e LED S

acender e registámo-las nas seguintes tabelas de verdade:

2.2 Montagem do circuito “alternativo”

O docente de laboratório, após ter verificado se o nosso circuito inicial estava de acordo com a tabela de verdade, solicitou que o produto “Pá” passasse a ser “Esparguete” e que o produto “Vassoura” passasse a ser “Milho”. Assim, os produtos com os códigos 5 e 10 passavam ambos a pertencer á categoria C3. Deste modo, elaborámos

uma nova tabela de verdade.

Fig 11- Nova tabela de verdade Fig.9 e 10- Tabela dos valores experimentais

L (Low) - LED apagado

H (High) - LED aceso

A partir desta tabela de verdade elaborámos um novo circuito elétrico em que adicionámos uma porta NAND3 a que ligámos os três C3 e retirámos uma porta NOT.

3. C

ONCLUSÕES

Com a realização deste trabalho laboratorial conseguimos entender melhor o funcionamento e instalação dos circuitos combinatórios. Através da resolução do problema dado conseguimos verificar que componentes deste tipo são utilizados nos mais

diversos circuitos que utilizamos e convivemos diariamente. Deste modo, conseguimos

compreender as diferentes aplicações dos circuitos combinatórios.

Aplicando os conceitos lecionados nas aulas teóricas, conseguimos utilizar uma solução prática e eficiente recorrendo ao uso de Demultiplexer 4:16, Multiplexer 4:1, portas NOT e NAND3. Com recurso aos Datasheets, elaboramos o circuito elétrico que simplifica a montagem do circuito no laboratório e diminui a probabilidade de ocorrência de erros durante a montagem.

De uma forma geral, esta atividade laboratorial permitiu-nos consolidar os conhecimentos

previamente adquiridos e aplicá-los numa situação real. Para além disso permitiu-nos desenvolver a capacidade de encontrar erros e retificá-los.

Com este trabalho também verificamos que a montagem de circuitos elétricos é uma tarefa que requer empenho, dedicação, tempo e trabalho de equipa.