ATIVIDADE 1 - ELETRÔNICA DIGITAL - 51/2024
Como as máquinas pensam e como decidem?
Para nós, pensar é uma atividade trivial, a fazemos com pouco ou nenhum esforço na maioria das vezes. Diante de um cenário, podemos até projetar possibilidades a partir dos dados que nós obtemos daquela situação e, aí sim, com muito esforço podemos pensar no máximo de possibilidades para tal cenário. Ainda assim, existem variáveis que estão além do nosso conhecimento ou são óbvia demais para serem consideradas.
O matemático George Boole (1815-1864) modelou e criou uma forma de representação do comportamento dos sistemas digitais, dessa forma, seremos capazes de entender essas informações. Os sistemas digitais estão em muitas situações do nosso dia a dia, como elevadores, prensas, cancelas de estacionamento e em muitos outros sistemas que, muitas vezes, não paramos para pensar como funcionam.
Podemos, então, fazer um teste.
Ao utilizar um elevador, você pode pressionar qualquer andar no teclado, mas verá
que o elevador só se movimentará se a porta estiver totalmente fechada e, caso esteja aberta ou alguém ou algo obstruir o fechamento total, mesmo recebendo comando para se movimentar, o elevador não deve se mover. É este tipo de análise que o sistema digital faz, ele verifica se todas as condições necessárias foram atendidas, para este caso, a única condição que analisamos foi a porta fechada, o sistema verifica se ela está fechada ou não e toma a decisão ou de se locomover ou se movimentar ou de ficar parado. Para nós, humanos, é óbvio que o elevador só pode se movimentar com a porta fechada, ou se estivermos analisando a cancela de estacionamento, por exemplo, para nós também é óbvio que a cancela só pode fechar quando não há um carro embaixo dela.
Uma prensa de indústria só deverá fechar se, embaixo, não houver nada além da peça a ser prensada, mas o sistema digital tem de ser informado destas condições, então, sensores são colocados ao longo das máquinas para informar se esta ou aquela condição está ou não sendo atendida. Ainda podemos considerar que sensores são componentes que podem sim apresentar falhas na detecção, então chegamos à conclusão de que melhor seria colocar dois botões para garantir que o operador utilize as duas mãos para ativar o sistema e evitar que uma de suas mãos esteja dentro da área de prensa.
Sempre que desenvolvemos o sistema digital, precisamos dar todas as informações que ele necessita para o correto funcionamento, mesmo que, para nós, sejam informações intuitivas. E é através da lógica combinacional, a pedra angular dos sistemas digitais, que somos capazes de projetar sistemas que atuarão no mundo físico através dos bits que são computados no processamento das informações de entrada (Da Silva; Sperandio; Calsavara, 2020).
Fase 1:
1.a. Explique a função de cada uma das portas lógicas, e apresente a respectiva tabela-verdade e expressão booleana.
1.b. Apresente o nome e o diagrama de circuito de um circuito integrado (CI) comercial das portas AND, XNOR e NOT. Explique o que cada pino dos CIs significam (analise o datasheet).
Fase 2:
Figura 1 - Marcador de combustível Fonte: o autor.
Um carro hipotético possui um sensor de nível baixo de combustível que fornece o nível corrente do tanque na forma de um número binário de 3 bits, onde 0 0 0 significa vazio e 1 1 1 significa cheio. Projete um circuito que acenderá em nível lógico ALTO LEDs (E), indicando que o tanque está em reserva quando atinge o nível 3 ou abaixo.
(Use LEDs para simular as saídas do sistema, e chaves para simular as entradas).
2.a. Elabore a tabela-verdade do sistema de controle.
2.b. Extraia as expressões booleanas da saída constada na tabela-verdade.
2.c. Apresente o circuito lógico do sistema de controle desenvolvido a partir das expressões booleanas da tabela-verdade. Simule o circuito utilizando o LOGISIM.
2.d. Você decidiu fazer uma alteração nesse marcador. Agora você deseja que esse circuito também acenda em nível lógico ALTO outros LEDs (F) indicando cheio quando o nível atingir 90% ou acima de 90% do tanque.
Refaça os exercícios a, b e c, mas, agora, descrevendo todos passos necessários para incorporar a nova saída F no sistema. Utilize a mesma estrutura organizacional que explica os passos dos casos 1 e 2 (p. 60-64) – apresentados na unidade 3.
