Unidade Curricular:Código:
Sistemas Digitais832SDIG
Ano:Nível:Curso:Créditos:
2LicenciaturaEngenharia Informática6 ects
Período Lectivo:Língua de Instrução:Nº Horas:
Primeiro SemestrePortuguês/Inglês78
Objectivos de Aprendizagem:
Esta UC tem por objetivos: explicar o funcionamento dos Sistemas Digitais (SD) e estudar os métodos essenciais à análise e projeto físico dos blocos funcionais de computadores que se baseiam em circuitos eletrónicos digitais. Pretende-se que o aluno realize síntese, minimização e implementação de circuitos combinatórios.
Ao completar com sucesso esta UC os alunos devem ser capazes de:
- Representar quantidades no sistema binário, octal e hexadecimal e efetuar conversões.
- Enunciar os postulados, propriedades e teoremas da Álgebra de Boole e aplicá-los ao projeto de SD.
- Descrever o comportamento das funções lógicas básicas das portas lógicas AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR e NXOR.
- Identificar as fases do projeto de SD.
- Simplificar funções aplicando métodos sistemáticos.
- Utilizar portas SSI e circuitos MSI para projetar SD mais complexos.
- Implementar fisicamente circuitos digitais em laboratório, recorrendo a componentes e circuitos integrados SSI/MSI (TTL/CMOS).
Conteúdos Programáticos:
1. Introdução aos Sistemas Digitais
1.1 Caracterização
1.2 Sinais analógicos/digitais
1.3 Escalas de integração
2. Sistemas de Numeração
2.1 Binário
2.2 Octal e Hexadecimal
2.3 Conversões
3. Funções Lógicas e Álgebra de Boole
3.1 Funções básicas: AND, OR, NOT, NAND, NOR. XOR e NXOR
3.2 Álgebra de Boole: postulados, propriedades e teoremas
3.3 Formas canónicas
3.4 Simplificação
3.4.1 Manipulação algébrica
3.4.2 Métodos sistemáticos: Mapas de Karnaugh e Método Numérico
4. Circuitos SSI
4.1 Simbologia
4.2 Implementação com portas NAND ou NOR
4.3 Características dos chips SSI
4.4 Lógica positiva e negativa
5. Circuitos MSI: combinatórios
5.1 Codificadores e descodificadores
5.2 Multiplexers e demultiplexers
5.3 Comparadores, conversores e aritméticos
6. Trabalhos laboratoriais
6.1 Variáveis e funções lógicas
6.2 Circuitos SSI – gates em chips TTL/CMOS
6.3 Circuitos combinatórios – projeto com portas SSI
6.4 Circuitos MSI – descodificador BCD-7 seg/multiplexers
Demonstração da Coerência dos Conteúdos Programáticos com os Objectivos da Unidade Curricular:
Os conteúdos programáticos apresentados cobrem as áreas de conhecimento essenciais e coerentes para o atingir dos objetivos formulados, dado que os tópicos principais incluídos no programa, tais como: Introdução aos Sistemas Digitais, Sistemas de Numeração, Funções Lógicas e Álgebra de Boole, Circuitos Digitais com Integração em Pequena Escala (SSI), Circuitos Digitais com Integração em Média Escala (MSI), Circuitos Combinatórios e Realização de trabalhos laboratoriais, cobrem os principais aspetos do estudo que habilita o aluno a realizar a síntese, minimização e implementação, recorrendo a circuitos integrados das famílias lógicas TTL e CMOS, dos circuitos lógicos combinatórios que são utilizados nos sistemas digitais.
Metodologias de Ensino (Avaliação Incluída):
Usa-se uma metodologia expositiva, descritiva e demonstrativa em aulas teórico/práticas, de modo a introduzir os conhecimentos sobre os princípios fundamentais e a aplicação prática dos métodos de análise e síntese de sistemas digitais. As aulas Práticas Laboratoriais baseiam-se na realização de ensaios seguindo protocolos experimentais. O método de avaliação compreende duas componentes:
A avaliação da componente teórico/prática inclui:
• 2 Testes escritos de avaliação individual (50% da classificação final).
A avaliação da componente prática laboratorial inclui:
• 10 Trabalhos de aula/relatórios, desenvolvidos/elaborados em grupo (20% da classificação final).
• 1 prova prática de avaliação individual (25% da classificação final).
• Desempenho do aluno: assiduidade, técnico, participação nas aulas e o interesse observado nas aulas práticas laboratoriais (5% da classificação final).
Demonstração da Coerência das Metodologias de Ensino com os Objectivos de Aprendizagem da Unidade Curricular:
As metodologias propostas estão em coerência com os objetivos formulados para a unidade curricular dado que apostam na interpretação da teoria e na aplicação prática dos conceitos de análise de circuitos digitais estudados, procurando-se estabelecer um paralelismo entre a teoria e a prática aplicada a problemas reais de síntese, minimização e montagem de sistemas digitais, contribuindo deste modo para desenvolver a capacidade do aluno para compreender e aplicar este tipo de técnicas no desenvolvimento de circuitos e sistemas digitais usados no âmbito da Engenharia Informática.
Bibliografia:
[1] Floyd, T., Sistemas Digitais: Fundamentos e Aplicações, 9ª edição, Bookman, 2007.
[2] Baptista, C. P., Introdução aos Sistemas Digitais, FCA – Editora de Informática, 2015.
[3] Dias, M., Sistemas Digitais: Princípios e Prática, 3ª edição, FCA – Editora de Informática, 2013.
[4] Ribeiro, N. M., Protocolos para Trabalhos Laboratoriais de Sistemas Digitais, Faculdade de Ciência e Tecnologia, UFP, 2018.
[5] Padilla, A. J. G., Sistemas Digitais, McGraw-Hill de Portugal, 2000.
[6] LaMeres, B. J., Introduction to Logic Circuits & Logic Design with VHDL, Springer International Publishing, 2017.