Lab 7) O DEC 74LS138

Lista de Material

• 1 x CI 74LS138 (DEC 3/8);
• 1 x CI 74LS08 (4 x AND(2));
• 1 x CI 74LS93 (contador binário assíncrono MOD16);
• 8 x LEDs mini vermelhos alto contraste;
• 8 x resistores de 330$\mathrm{\Omega }$$\ohm$;
• 4 x resistores de 10K$\mathrm{\Omega }$$\ohm$;
• Opcional: chaves DIP mini de 4 ou 8 bits.

Objetivos

Verificar o funcionamento de um Decodificador Octal 74138 usando chaves e leds.

Fundamentos Teóricos

O CI 74138 é um decodificador octal capaz de transformar um código de 3 bits presente na sua entrada na correspondente linha de saída dentre 8 combinações possíveis (DEC 3/8). Este CI possui ainda 3 entradas adicionais para habilitação do mesmo: $\overline{E_1}$$\overline{E_1}$, $\overline{E_2}$$\overline{E_2}$ e $E_3$$E_3$.

A figura abaixo mostra o símbolo lógico e pinagem deste CI:

Símbolo lógico ANSI	Símbolo lógico no Proteus

Segue tabela verdade deste DEC:

Note que nas 3 primeiras linhas desta tabela verdade, o CI se encontra desabilitado. E neste caso, suas saídas ("Ativo baixo") permanecem todas em nível lógico ALTO.

Nas linhas seguintes, a pastilha está habilitada e o DEC responde conforme o esperado, ou seja, ativa apenas 1 única de saída (em "ATIVO BAIXO") conforme o código binário apresentado nas suas entradas $A_2{A}_1{A}_0$$A_2\,A_1\,A_0$, onde $A_0=$$A_0=$bit LSB e $A_2=$$A_2=$ Bit MSB.

A linha ressaltanda corresponde ao que ocorre quando o código de entrada é $A_2{A}_1{A}_0=4_{(10)}={100}_{(2)}=HL{L}_{(2)}$$A_2\,A_1\,A_0=4_{(10)}=100_{(2)}=HLL_{(2)}$. Neste caso, quando a pastilha está habilitada apenas a saída $\overline{O_4}$$\overline{O_4}$ ou $\overline{Q_4}$$\overline{Q_4}$ está ATIVADA (isto é, vai para nível lógico BAIXO).

Primeira Montagem

A idéia aqui é apenas entender o funcionamento da pastilha.

Monte o circuito mostrado no diagrama elétrico à seguir:

Note que as chaves C, B, A e E mostradas na figura anterior podem ser realizadas através de jumpers ou se desejável, usando chaves DIP.

A próxima figura detalha fisicamente uma chave DIP e seu comportamento:

Mude a posição das chaves e entenda como as saídas da pastilha comutam.

A chave E permite habilitar ou não a pastilha. Comprove o impacto causado pelo seu acionamento ou não.

As outras chaves, C, B e A permitem simular o código binário de entrada. Apenas perceba que quando a chave não está acionada (DIP=Off), a pastilha vai estar "lendo" nível lógico ALTO naquela entrada, e quando a chave (DIP=on), a pastilha vai estar lendo nível lógico BAIXO naquela entrada. Assim, por exemplo, para simular o código de entrada 4 você deve:

$\begin{array}{c}{4}_{(10)}={100}_{(2)}⟵\{\begin{array}{rclll}\text{chave C}& =& \text{Off}& & \to A_2=1\\ \text{chave B}& =& \text{On}& & \to A_1=0\\ \text{chave A}& =& \text{On}& & \to A_0=0\end{array}\end{array}$$4_{(10)}=100_{(2)} \quad \longleftarrow \quad \left\{ \begin{array}{rclll} \text{chave C}&=& \text{Off} && \rightarrow A_2=1\\ \text{chave B}&=& \text{On} && \rightarrow A_1=0\\ \text{chave A}&=& \text{On} && \rightarrow A_0=0\end{array} \right.$

Neste caso, note que apenas o Led 4, conectado à saída $\overline{O_4}$$\overline{O_4}$ ou $\overline{Q_4}$$\overline{Q_4}$ deve se ativar (caso a pastilha esteja habilitada: chave E ativada (DIP E=on)).

Uma simulação do DEC 74LS138 é mostrado na próxima figura:

Segunda Montagem

A idéia aqui agora é aproveitar o DEC para sintetizar uma função lógica. Na realidade, 3 funções lógicas. A idéia aqui é gerar uma saída visual que varie conforme o código binário aplicado na entrada do circuito.

Suponha que estamos interessados em criar um efeito visual de vai-e-volta sobre 5 leds.

Uma tabela (de estados) poderia ser usada para retratar o funcionamento deste circuito e ao mesmo tempo identificar os diferentes estados (ou códigos binários) necessários para gerar o efeito visual:

Pela tabela/figura anterior, notamos que o circuito necessita de 8 estados diferentes, numerados pelo código de 0 à 7. Se for usado um contador (circuito digital) capaz de gerar a sequencia binária de 0 à 7, só precisamos entregar este código na entrada do circuito do efeito visual que desejamos terminar de projetar.

A figura abaixo mostra o CI 74LS93 configurado para contar (indefinidamente) de 0 à 7:

Notamos pela tabela/figura anterior, que alguns leds se ativam para 1 único código de entrada e outros se ativam até para 2 códigos diferentes. Por exemplo:

Led a se ativa apenas para o código de entrada 0;

Led b se ativa para os códigos 1 e 7;

Então podemos montar uma tabela que indica como os leds devem ser ativados conforme o código de entrada:

As colunas Q3, Q2 e Q1 se referem ao código binário de entrada, que será gerado pela pastilha contadora binária 7493 configurada para contar de 0 à 7.

Se os leds tivessem que ser ativados apenas para um código de entrada, bastaria conectar apropriadamente o led na saída correspondente ao código para o qual o mesmo deveria ser ativado.

Por exemplo, o led a só se ativa para código de entrada 0, então bastaria apenas conectar o led a à saída $\overline{O_0}$$\overline{O_0}$ ou $\overline{Q_0}$$\overline{Q_0}$ de um DEC de 3/8 igual ao tratado na primeira parte do laboratório. O

Relacionando a forma como os leds devem ser ativados para gerar o efeito visual desejado temos:

• Led a deve ser ativado para o código 0: $a=O_0$$a=O_0 \quad$(ativo ALTO) ou: $\bar{a}={\bar{O}}_0$$\overline{a}=\overline{O}_0 \quad$ (Ativo BAIXO), basta conectar este led à saída ${\bar{O}}_0$$\overline{O}_0$ do DEC.

• Led b deve ser ativado para os códigos: 1 ou 7, ou seja:

  $b=O_1+O_7$$b=O_1 + O_7 \quad$ (ativo ALTO) ou:

  $\bar{b}=\overline{O_1+O_7}$$\overline{b}=\overline{O_1+O_7}$

  $\bar{b}={\bar{O}}_1\cdot {\bar{O}}_7$$\overline{b}=\overline{O}_1 \cdot \overline{O}_7\quad$ (Ativo BAIXO) $\therefore$$\quad \therefore \quad$ 1 x porta AND(2) conectado às saídas ${\bar{O}}_1$$\overline{O}_1$ e ${\bar{O}}_7$$\overline{O}_7$ do DEC resolve o problema, ou:

  $\bar{b}=AND({\bar{O}}_1,{\bar{O}}_7)$$\overline{b}=AND \left( \overline{O}_1, \overline{O}_7 \right)$.

Seguindo este raciocínio para os leds que faltam temos:

• Led c: ativado para os códigos 2 e 6, então: $c=O_2+O_6\therefore \bar{c}={\bar{O}}_2\cdot {\bar{O}}_6$$c=O_2+O_6 \quad \therefore \quad \overline{c}=\overline{O}_2 \cdot \overline{O}_6$, ou: $\bar{c}=AND({\bar{O}}_2,{\bar{O}}_6)$$\overline{c}=AND \left( \overline{O}_2, \overline{O}_6 \right)$

• Led d: ativado para os códigos 3 e 5, então:

  $d=O_3+O_5\therefore \bar{c}={\bar{O}}_3\cdot {\bar{O}}_5$$d=O_3+O_5 \quad \therefore \quad \overline{c}=\overline{O}_3 \cdot \overline{O}_5$, ou: $\bar{c}=AND({\bar{O}}_3,{\bar{O}}_5)$$\overline{c}=AND \left( \overline{O}_3, \overline{O}_5 \right)$

• Led e: ativado apenas o código 4, então: $b=O_4\therefore \bar{e}={\bar{O}}_4$$b=O_4 \quad \therefore \quad \overline{e}=\overline{O}_4$ (ou seja, basta conectar à saída ${\bar{O}}_4$$\overline{O}_4$ do DEC).

O circuito final fica:

Monte o circuito acima e comprove o efeito visual final:

Prof. Fernando Passold.