Ficha de Componente Curricular

OBJETIVOS

Ao final da disciplina o estudante será capaz de:

•  Elaborar a análise ou síntese de circuitos lógicos combinacionais e/ou sequenciais, sejam estes implementados por meio de chips discretos ou por meio de dispositivos lógicos programáveis.

• Condicionar adequadamente os sinais de sensores a serem aplicados aos circuitos lógicos, assim, como prover o driver adequado para a atuação no sistema a partir de uma saída lógica.

• Projetar, avaliar, aperfeiçoar circuitos lógicos para uma dada aplicação em Engenharia Elétrica.

Ementa

Circuitos lógicos combinacionais e sequenciais, técnicas de minimização de circuitos lógicos, tecnologias de circuitos lógicos, características elétricas dos circuitos lógicos, dispositivos lógicos programáveis, Linguagem de Descrição de Hardware e ferramentas de programação.

PROGRAMA

1. Introdução ao Laboratório de Eletrônica Digital
1.1. Boas práticas de manipulação de circuitos lógicos
1.2. Como utilizar protoboards e os kits do laboratório
1.3. Interpretação da informação: número finito de estados de um sinal como representação de um nível lógico (single-ended voltage)
1.4. O que pode ser ou não conectado aos kits de laboratório (entradas e saídas)

2. Introdução aos Circuitos Lógicos Combinacionais
2.1. Análise de Circuitos Lógicos
2.1.1. Verificação experimental da tabela-verdade de portas lógicas
2.1.2. Verificação experimental da tabela-verdade de uma função ou circuito lógico
2.1.3. Verificação da resposta estática e dinâmica de uma porta lógica
2.2. Síntese de circuitos lógicos
2.2.1. Elaboração da tabela-verdade a partir do conhecimento de um problema prático
2.2.2. Extração da função lógica da tabela verdade (SOP ou POS) e simplificação da função
2.2.3. Implementação prática da solução com circuitos discretos e verificação operacional
2.2.4. Uso das portas universais NAND e NOR na implementação de uma solução
2.2.5. Utilização de um multiplexador como gerador universal de uma função lógica

3. Verificação experimental de circuitos combinacionais disponíveis em chips discretos
3.1. Somador/Subtrator
3.2. Codificador, decodificador
3.3. Multiplexador, demultiplexador
3.4. Comparadores

4. Introdução aos Circuitos Lógicos Sequenciais
4.1. Verificação experimental da operação de um flip-flop (conceito de memória)
4.2. Clock e entradas assíncronas
4.3. . Implementação de contadores
4.4. Utilização de flip-flops na divisão de frequência de sinais digitais

5. Introdução à Lógica Programável
5.1. Introdução aos PLD’s (Dispositivos Lógicos Programáveis)
5.1.1. SPLD: PLA, PAL, GAL, PROM, EPROM, EEPROM
5.1.2. CPLD
5.1.3. FPGA
5.2. Introdução a Linguagem de Descrição de Hardware (VHDL)
5.3. Estrutura geral de um código VHDL
5.4. Introdução ao Software Quartus
5.5. Implementação de uma solução digital por meio de uma FPGA
5.5.1. Inserção da solução digital projetada via diagrama esquemático
5.5.2. Uso da biblioteca de componentes e compilação
5.5.3. Geração de sinais de excitação. Simulação e visualização de resultados
5.5.4. Geração do arquivo “SRAM Object File” e programação da FPGA
5.5.5. Verificação da solução num kit FPGA
5.6. Implementação de uma função digital via Tabela-Verdade escrita em VHDL
5.7. Estilos de Programação em VHDL
5.7.1. Estilo Comportamental
5.7.2. Estilo Estrutural
5.7.3. Instanciação de componentes
5.8. Utilização de IP’s (Intelectual Property)
5.9. Elaboração de código Testbench para simulação no ModelSim
5.10. Arquivos de configuração de pinos para o Pin Planner (Golden Top Project)
5.11. Lógica Sequencial em VHDL
5.11.1. RTL View (register-transfer level)
5.11.2. Declarações concorrentes de um processo e o cuidado para não gerar latches.
5.11.3. Implementação de contadores
5.11.4. Conexão de periféricos básicos: chaves, push-buttons, display 7-seg. e conversores A/D
5.12. Sincronismo e restrições de tempo
5.13. Utilização do Analisador Lógico Embarcado (Signaltap)

BIBLIOGRAFIA BÁSICA

1. FLOYD, Thomas. Sistemas digitais: fundamentos e aplicações. 9. ed. Porto Alegre: Bookman, 2011. E-book. Disponível em: https://www.sistemas.ufu.br/biblioteca-gateway/minhabiblioteca/9788577801077. Acesso em: 17 jan. 2023..

2. PEDRONI, Volnei A. Eletrônica digital moderna e VHDL. Rio de Janeiro: Elsevier, 2010.

3. TOCCI, Ronald J. Sistemas digitais: princípios e aplicações. 11. ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2011.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR

1. SZAJNBERG, Mordka. Eletrônica digital: teoria, componentes e aplicações. Rio de Janeiro: LTC, 2014.  E-book. Disponível em: https://www.sistemas.ufu.br/biblioteca-gateway/minhabiblioteca/978-85-216-2707-4.  Acesso em: 17 jan. 2023.

2. HAUPT, Alexandre; DACHI, Édison. Eletrônica digital. São Paulo: Blucher, 2016. E-book. Disponível em: https://www.sistemas.ufu.br/biblioteca-gateway/minhabiblioteca/9788521210092. Acesso em: 8 fev. 2023.

3. BIGNELL, James; DONOVAN, Robert. Eletrônica digital. São Paulo: Cengage Learning, 2018. E-book. Disponível em: https://www.sistemas.ufu.br/biblioteca-gateway/minhabiblioteca/9788522128242. Acesso em: 17 jan. 2023. 

4. D'AMORE, Roberto. VHDL: descrição e síntese de circuitos digitais. 2. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2012. E-book. Disponível em: https://www.sistemas.ufu.br/biblioteca-gateway/minhabiblioteca/978-85-216-2113-3. Acesso em: 17 jan. 2023.

5. VAHID, Frank. Sistemas digitais: projeto, otimização e HDLs. Porto Alegre: Bookman, 2011.  E-book. Disponível em: https://www.sistemas.ufu.br/biblioteca-gateway/minhabiblioteca/9788577802371. Acesso em: 17 jan. 2023.

aprovação

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Documento assinado eletronicamente por Augusto Wohlgemuth Fleury Veloso da Silveira, Coordenador(a), em 03/05/2023, às 12:53, conforme horário oficial de Brasília, com fundamento no art. 6º, § 1º, do Decreto nº 8.539, de 8 de outubro de 2015.

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Documento assinado eletronicamente por Sergio Ferreira de Paula Silva, Diretor(a), em 04/05/2023, às 15:27, conforme horário oficial de Brasília, com fundamento no art. 6º, § 1º, do Decreto nº 8.539, de 8 de outubro de 2015.

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