As Portas Lógicas

Relatório da Prática 1: Portas Lógicas

Autora: Maria Edivânia Neres de Sousa

Afiliação: Universidade Federal do Piauí (UFPI)

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Resumo – A prática baseia-se na análise (por meio de tabelas verdade, expressões booleanas e a Álgebra de Boole) e na utilização de portas lógicas (através de diagramas lógicos e elétricos, além de circuitos integrados - CI's) para modelar sistemas digitais a partir de dois valores em três diferentes montagens. As portas lógicas em questão são as NOT, AND, OR (portas fundamentais), NAND, NOR, XOR e XNOR. A primeira montagem é uma porta NOR de duas entradas; a segunda montagem trata-se de três modos distintos de um circuito com portas XOR/XNOR; e a terceira montagem é um circuito com portas AND, NOT e OR.

Palavras-chave—porta(s) lógica(s), expressão,  funções lógicas, sinais de entrada, saída, CI, diagrama lógico.

Abstract - The practice is based on analysis (through truth tables, Boolean expressions and Boolean Algebra) and on the use of logic gates (through logic and electrical diagrams, in addition to integrated circuits - IC's) to model digital systems from two values in three different assemblies. The logic gates in question are NOT, AND, OR (fundamental gates), NAND, NOR, XOR and XNOR. The first assembly is a two-input NOR gate; the second assembly is about three different modes of a circuit with XOR/XNOR gates; and the third assembly is a circuit with AND, NOT and OR gates.

Key Words – logical port(s), expression, logical functions, input signals, output, IC's, logical diagram.

1. Objetivo

• Usar a Lógica e a Álgebra de Boole para modelar sistemas digitais;
• Implementar funções lógicas por meio de portas lógicas elementares;
• Construir tabelas verdade antes e depois das simulações, a partir dos resultados esperados e dos resultados obtidos, respectivamente;
• Desenvolver diagramas lógicos e diagramas elétricos nos softwares;
• Montar o circuito lógico com os CI's necessários, testá-lo e desmontá-lo corretamente;
• Depurar o circuito lógico que não funcione como esperado, de acordo com a tabela verdade;

1.  Material Utilizado

• CI's: 7402, 7404, 7408, 7432 e 7486;
• Fios e jumpers;
• Softwares: Logisim, Constructor Virtual e Multisim;
• Kit Básico de Eletrônica Digital.

1. Resumo

• Introdução

Portas lógicas combinam entradas de sinais elétricos (0s - nível baixo, falso, desligado - e 1s - nível alto, verdadeiro, ligado) para a geração de uma única saída a partir de uma lógica booleana, podendo ser utilizadas articuladas com outras, a fim de gerarem expressões mais complexas.

Com a álgebra booleana é possível extrair uma expressão de um circuito lógico, podendo ainda ser simplificada, com o objetivo de utilizar menos portas lógicas e, posteriormente, menos fios.

As portas NOT, AND e OR são elementares, ou seja, a partir destas é possível montar outras lógicas e realizar outras operações, tais como: NOR, NAND, XOR e XNOR.

A porta lógica NOT é uma porta inversora, ou seja, inverte (nega) o único sinal de entrada, ou de 0 para 1 ou de 1 para 0.

TABELA I

Tabela Verdade da porta NOT

A	S
0	1
1	0

Figura 1. Pinagem do CI 7404 (porta NOT)

[pic 1]

A porta lógica AND é uma porta de duas ou mais entradas que realiza uma operação lógica - simbolizada por “.” - que resulta em nível alto apenas no caso de todos os sinais de entrada estarem também em nível alto. Assim, é possível inferir que se pelo menos um dos sinais de entrada de uma porta AND estiver em nível baixo a sua saída também estará em nível baixo.

Figura 2. Pinagem do CI 7408 (porta AND)

[pic 2]

A porta lógica OR é uma porta de duas ou mais entradas que realiza uma operação lógica - simbolizada por “+” - que resulta em nível baixo apenas no caso de todos os sinais de entrada estarem também em nível baixo. Assim, é possível inferir que se pelo menos um dos sinais de entrada de uma porta OR estiver em nível alto a sua saída também estará em nível alto.

Figura 3. Pinagem do CI 7432 (porta OR)

[pic 3]

A porta lógica NAND realiza uma operação lógica inversa à porta AND (NAND = Not And, negação de AND). A partir disso, é possível inferir que a saída em nível baixo é gerada se, e somente se, todos os sinais de entrada estiverem em nível alto, tendo por consequência uma saída em nível alto se pelo menos um dos sinais de entrada estiver em nível baixo.

TABELA II

Tabela Verdade das portas AND e NAND

A	B	[pic 4]	[pic 5]
0	0	0	1
0	1	0	1
1	0	0	1
1	1	1	0

Figura 4. Pinagem do CI 7403 (porta NAND)

[pic 6]

A porta lógica NOR realiza uma operação lógica inversa à porta OR (NOR = Not Or, negação de OR). A partir disso, é possível inferir que a saída em nível alto é gerada se, e somente se, todos os sinais de entrada estiverem em nível baixo, tendo por consequência uma saída em nível baixo se pelo menos um dos sinais de entrada estiver em nível alto.

TABELA III

Tabela Verdade das portas OR e NOR