Laboratório – Ferramenta de Simulação de Circuitos Digitais TkGate
 

O objetivo deste laboratório é praticar o projeto de circuitos digitais usando a ferramenta de simulação de circuitos digitais TkGate.

Esse e os demais laboratórios desta disciplina serão feitos usando o Sistema Operacional GNU/Linux, distribuição Fedora Eletronic Lab v14

Aqui você poderá fazer o download dos slides desta aula.

OBS.: Todos os exemplos vistos neste laboratório se aplicam a versão 2.0-Beta do TkGate.

TkGate - Introdução ao Uso

Iniciando o TKgate

Para iniciar o TkGate clique na seguinte sequência: Menu Aplicativos -> Eletrônica -> Digital IC Design -> Digital circuit simulator.

A figura abaixo mostra como iniciar a ferramenta TkGate a partir do menu aplicativos do Fedora Eletronic Lab:

A tela inicial do TkGate será exibida, conforme imagem abaixo:

A figura abaixo ilustra as fuções dos principais botões da barra:

Criando um novo circuito

Um circuito digital é composto de portas lógicas, porém para simular o seu comportamento é necessário usar outros componentes além das portas lógicas, esses componentes são conhecidos como componentes de entrada/saída (I/O). O TkGate possui alguns tipos de dispositivos que poderão ser usados como entrada, são eles: Switch, DIP Switch, além de Vdd (nível lógico 1) e Ground (nível lógico 0). Já para fazer saída, o TkGate dispõe de Leds, Barra de Leds, Displays de 7 Segmentos (Hexa, Decimal e Direto).

Existem duas formas de inserir componentes na área de edicão, através do menu Components, ou ainda usando as teclas de atalho. Os componentes de I/O podem ser acessados no submenu I/O já as portas lógicas podem ser acessadas usando o submenu Gate. Abaixo as teclas de atalho para os principais componentes:

ComponentesTipoTecla
AND/EPorta Lógicae
NAND/NÃO EPorta LógicaE
OR/OUPorta Lógicao
NOR/NÃO OUPorta LógicaO
XOR/OU EXCLUSIVOPorta Lógicax
NOT/NÃO (INVERSOR)Porta LógicaI
LedSaídal
Barra de 8 LedsSaídaL 8
Display 7 segmentos HexaSaídaL h
Display 7 segmentos DecimalSaídaL d
Display 7 segmentos DiretoSaídaL s

De posse destas informações vamos construir o circuito da figura abaixo:

Passo 1: Clique no botão para criar um novo arquivo , deverá aparecer uma janela deixe todas as opções padrão e clique em OK.

Passo 2: Clique na área de edição (área branca) deverá aparece um na tela. É nesta posição que será inserido o componente que você selecionar.

Passo 3: Para implementar o circuito acima, é necessário duas portas inversoras, duas portas AND e uma porta OR. Vamos inserir esses componentes:

Vamos inserir os inversores. Clique na área de edição e precione <SHIFT>+<I>, repita novamente esse procedimento.

Para inserir as portas AND, clique na área de edição e pressione a tecla <a>, repita novamente esse procedimento.

Por fim para inserir a porta OR, clique na área de edição e pressione a tecla <a>.

Passo 4: Agora que temos as portas lógicas necessárias, vamos organizá-las conforme a figura do circuito para fazer as ligações, use o mouse para arrastar os componentes.

Passo 5: Agora que as portas estão devidamente organizadas vamos fazer as ligações:

Clique no botão na barra de botões.

Segure o botão direito do mouse sobre um dos terminais do componente que você deseja ligar, agora verifique que o ponteiro do mouse se transformou em um ferro de solda , agora arraste o ferro de solda até o terminal do próximo componente, solte o botão do mouse quando estiver sobre o terminal do outro componente.

Após interligar as portas lógicas, você poderá se questionar sobre o pontos A, B e S no diagrama acima.

Pois bem, os pontos A e B são entradas e S é a saída, desta forma vamos inserir os componentes de entrada e sáida

Passo 6: Insira os componentes de I/O.

Para A e B vamos inserir chaves (switches), sendo assim, clique na área de edição e pressione <a>, repita esse procedimento mais uma vez.

Para S vamos inserir um led, desta forma, clique na área de edição e pressione s.

Agora organize os componentes e faça as ligações conforme o passo 5.

Ao final você deverá ter um circuito parecido com o da figura abaixo:

Atividade: Escreva a tabela verdade para o circuito acima.

Simulando o circuito

Agora que o circuito está completo poderemos simular. Para tanto, selecione a aba Simulate, acima da área de edição. Após isso clique no botão play na barra de botões, lembrando que esse botão só estará disponível se a aba Simulate estiver selecionada.

Agora que a simulação está em andamento, ajuste os switches e observe o comportamento do led.

Atividade: Que porta lógica tem o comportamento do circuito acima?