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Sistemas Digitais

Dos bits aos processadores: descubra como bilhões de transistores trabalham em conjunto para construir computadores, smartphones, consoles, dispositivos embarcados e praticamente toda a tecnologia digital que utilizamos diariamente. Nesta disciplina você aprenderá os fundamentos da lógica digital, desde sistemas numéricos até o projeto de circuitos combinacionais e sequenciais, desenvolvendo soluções digitais capazes de resolver problemas reais.

Visão Geral da Disciplina

Código: INF1918 | Turma: MINF-0102

Carga horária: 60h (4 créditos)

Horário e Local: Segundas e Quintas às 11h10–12h50 | UNICAP

Bem-vindo ao Laboratório de Sistemas Digitais (LabSD). Aqui você não apenas aprenderá portas lógicas. Você irá projetar, analisar, simplificar, simular e validar sistemas digitais utilizando ferramentas modernas, compreendendo como os componentes fundamentais do hardware dão origem aos computadores atuais. Durante todo o semestre desenvolverá um Projeto Integrador, aplicando cada novo conceito aprendido na construção de um sistema digital funcional.

Eixos da Disciplina:

Representação da Informação

Sistemas Numéricos

Álgebra Booleana

Portas Lógicas

Diagramas de Veitch-Karnaugh

Circuitos Combinacionais

Circuitos Sequenciais

Projeto Integrador

Bem-vindo à Disciplina!

Uma jornada da representação da informação ao projeto de sistemas digitais.

O que esperar desta disciplina?

Evolução Progressiva

Cada módulo depende do anterior. Não existe decorar — existe compreender. A progressão é cuidadosamente planejada para que você avance com segurança.

Aprendizagem Ativa

Resolver problemas. Projetar circuitos. Simular. Analisar. Corrigir. Melhorar. Cada aula é uma oportunidade de praticar.

Projeto Real

Durante todo o semestre você desenvolverá um sistema digital completo, aplicando cada novo conceito aprendido ao Projeto Integrador.

Competências Profissionais

Ao final, você terá competências essenciais: Projeto Digital, Pensamento Lógico, Abstração, Projeto de Hardware, Validação, Documentação Técnica e Trabalho Colaborativo.

Como ter sucesso?

  • Participe das aulas
  • Resolva todas as listas
  • Simule antes de implementar
  • Faça Diagramas de Veitch-Karnaugh
  • Não pule etapas
  • Teste seus circuitos
  • Documente o projeto
  • Explique suas decisões

Objetivos da Disciplina

Conheça as competências que você desenvolverá ao longo da disciplina.

Objetivo Geral

Capacitar o estudante a compreender os fundamentos dos sistemas digitais, aplicando conceitos de sistemas numéricos, lógica digital e projeto de circuitos combinacionais e sequenciais para analisar, projetar, implementar, simular, testar e validar soluções digitais utilizadas em sistemas computacionais modernos.

Objetivos Específicos

Conhecer os limites físicos dos componentes de hardware e da computação.

Gerir a própria aprendizagem, incluindo gestão de tempo, resolução de listas de exercícios e desenvolvimento de projetos.

Preparar e apresentar trabalhos e soluções técnicas para audiências diversas, em formatos oral e escrito.

Avaliar criticamente projetos de sistemas digitais, analisando corretude e dimensionamento dos sistemas.

Realizar trabalho cooperativo em equipe, aproveitando as habilidades de cada integrante e gerindo adequadamente o tempo.

Compreender os fundamentos de sistemas digitais e aplicar conhecimentos teóricos em cenários práticos, incluindo tecnologias no estado da arte.

Identificar e analisar requisitos para problemas específicos, planejar estratégias de solução e apresentar a implementação.

Resultados de Aprendizagem

Ao final da disciplina, o estudante será capaz de:

  1. RA1 – Compreender sistemas numéricos e representação da informação — Representar informações em diferentes sistemas de numeração, realizar conversões entre bases e executar operações aritméticas em binário e hexadecimal.
  1. RA2 – Aplicar os fundamentos da lógica digital — Modelar e analisar funções booleanas utilizando álgebra booleana, tabelas-verdade e portas lógicas fundamentais.
  1. RA3 – Projetar e otimizar circuitos combinacionais — Simplificar funções lógicas por meio de Diagramas de Veitch-Karnaugh e desenvolver circuitos combinacionais, como codificadores, decodificadores, multiplexadores e demultiplexadores.
  1. RA4 – Desenvolver circuitos sequenciais — Projetar e analisar circuitos sequenciais utilizando latches, flip-flops, registradores, contadores e máquinas de estados finitos.
  1. RA5 – Simular, validar e analisar sistemas digitais — Utilizar ferramentas de simulação para verificar o funcionamento de circuitos digitais, interpretar resultados e identificar oportunidades de melhoria e otimização.
  1. RA6 – Especificar, desenvolver, validar e apresentar um projeto integrador em Sistemas Digitais — Aplicar de forma integrada os conceitos estudados na especificação, projeto, implementação, simulação, validação e apresentação de uma solução digital, comunicando e justificando tecnicamente as decisões adotadas.

Mapa de Competências × Avaliação

Organização em Macro-Módulos

A disciplina está organizada em cinco macro-módulos progressivos, da representação da informação ao projeto integrador de sistemas digitais.

1

Macro-Módulo I

Sistemas Numéricos e Representação da Informação

Neste módulo são apresentados os fundamentos da representação digital da informação, essenciais para a compreensão de todos os conteúdos posteriores.

  • Representação da informação
  • Sistemas de numeração (binário, octal, decimal e hexadecimal)
  • Conversões entre bases
  • Operações aritméticas em binário

Pré-requisito: Nenhum | Avaliação: 1º GQ (Prova)

2

Macro-Módulo II

Lógica Digital e Circuitos Combinacionais

O estudante aprende a modelar funções lógicas, simplificar circuitos e desenvolver os principais blocos combinacionais utilizados em sistemas digitais.

  • Álgebra Booleana
  • Portas lógicas
  • Tabelas-verdade
  • Simplificação com Diagramas de Veitch-Karnaugh
  • Codificadores
  • Decodificadores
  • Multiplexadores
  • Demultiplexadores

Pré-requisito: Macro-Módulo I | Avaliação: 1º GQ (Prova + Projeto Integrador)

3

Macro-Módulo III

Circuitos Sequenciais

Introduz os componentes que armazenam informações e permitem a construção de sistemas digitais dependentes do tempo.

  • Latches
  • Flip-Flops
  • Registradores
  • Contadores
  • Máquinas de Estados Finitos

Pré-requisito: Macro-Módulo II | Avaliação: Projeto Integrador

4

Macro-Módulo IV

Projeto, Simulação e Validação de Sistemas Digitais

Integra os conceitos estudados por meio do projeto, simulação, testes e análise de circuitos digitais.

  • Projeto de sistemas digitais
  • Simulação de circuitos
  • Testes e validação
  • Otimização de circuitos
  • Estudos de caso

Pré-requisito: Macro-Módulo III | Avaliação: 2º GQ (Prova + Projeto Integrador)

5

Macro-Módulo V

Projeto Integrador – LabSD

Aplicação integrada de todos os conceitos desenvolvidos ao longo da disciplina na construção de um sistema digital completo.

  • Especificação do problema
  • Projeto lógico
  • Simplificação e implementação
  • Simulação e validação
  • Documentação técnica
  • Apresentação e defesa do projeto

Pré-requisito: Macro-Módulos I–IV | Avaliação: Defesa Técnica Final (2º GQ)

Como Serão as Aulas

Estrutura de cada encontro

Exposição Dialogada

Apresentação dos conceitos fundamentais dos sistemas digitais, relacionando teoria e aplicações práticas em computadores, dispositivos embarcados e sistemas eletrônicos modernos. As aulas incentivam perguntas, discussões e conexões com situações reais da Computação.

Resolução de Problemas

Exercícios progressivos desenvolvidos em sala, individualmente ou em equipe, envolvendo sistemas numéricos, álgebra booleana, simplificação de funções lógicas e projeto de circuitos digitais, sempre acompanhados de feedback imediato.

Desenvolvimento de Circuitos

Os estudantes projetarão circuitos combinacionais e sequenciais a partir de problemas propostos, aplicando os conceitos estudados em cada módulo para construir soluções digitais corretas, eficientes e bem documentadas.

Simulação e Validação

Os circuitos desenvolvidos serão simulados utilizando ferramentas especializadas, permitindo verificar seu funcionamento, identificar erros de projeto e validar as soluções antes da implementação final.

Aplicação ao Projeto Integrador

Cada aula contribuirá diretamente para o Projeto Integrador da disciplina. Os conceitos aprendidos serão incorporados progressivamente ao desenvolvimento de um sistema digital completo, desde a especificação do problema até a simulação, validação e apresentação final.

Metodologia de Ensino

Nossa abordagem pedagógica é centrada no estudante, combinando teoria e prática por meio de metodologias ativas que favorecem o desenvolvimento gradual das competências em projeto e análise de sistemas digitais.

Estratégias Pedagógicas

Aprendizagem Baseada em Problemas (PBL)

Os estudantes partem de problemas reais de projeto digital para construir o conhecimento de forma ativa e significativa.

Sala de Aula Invertida (Flipped Classroom)

O conteúdo teórico é estudado previamente, e o tempo em sala é dedicado à resolução de problemas, simulações e discussões.

Resolução Progressiva de Exercícios

As listas de exercícios são organizadas em ordem crescente de complexidade, acompanhando a progressão dos macro-módulos.

Desenvolvimento Contínuo do Projeto Integrador

O projeto evolui ao longo de todo o semestre, integrando os conceitos de cada módulo em um sistema digital funcional.

Simulação e Validação de Circuitos

O uso de simuladores digitais permite verificar o funcionamento dos circuitos projetados antes da implementação final.

Estudos de Caso e Desafios Práticos

Situações reais da eletrônica digital e da computação são utilizadas para contextualizar os conceitos e desenvolver senso crítico.

Revisões Estruturadas antes dos GQs

Aulas de revisão organizadas por resultado de aprendizagem, com foco nos pontos mais cobrados nas avaliações somativas.

Taxonomia de Bloom

As atividades são planejadas para desenvolver progressivamente habilidades cognitivas, do reconhecimento à criação e defesa técnica.

Ferramentas e Recursos

Conheça as ferramentas que utilizaremos e as referências bibliográficas recomendadas.

Ferramentas Utilizadas

  • Simulação avançada: Quartus Prime (introdução ao FPGA), Proteus (opcional)
  • Diagramas e documentação: draw.io
  • Comunicação: Discord ou Microsoft Teams

Ferramentas de Simulação – Detalhes

  • Logisim Evolution – principal ferramenta da disciplina, gratuita e multiplataforma
  • CircuitVerse – simulação online, sem instalação, ideal para exercícios rápidos
  • Quartus Prime Lite – síntese de HDL e introdução ao FPGA
  • draw.io – diagramas de circuitos, MEFs e documentação técnica
  • Falstad – visualização interativa de circuitos analógicos e digitais

Linguagens de Descrição de Hardware (Introdução)

  • VHDL – conceitos básicos de descrição de circuitos digitais
  • Verilog – visão geral e comparação com VHDL
  • HDL como ponte para FPGA: descrever circuitos em linguagem e sintetizá-los em hardware programável

Bibliografia Básica

  • CAPUANO, F. G. Sistemas digitais: circuitos combinacionais e sequenciais. São Paulo: Érica, 2014. E-Book.
  • CAPUANO, F. G. Elementos de eletrônica digital. 42. ed. São Paulo: Erica, 2019. E-Book.
  • LOURENÇO, A. C. et al. Circuitos digitais: estude e use. São Paulo: SRV Editora, 2009. E-Book.

Bibliografia Complementar

  • ERCEGOVAC, M. D.; LANG, T.; MORENO, H. Introdução aos sistemas digitais. Porto Alegre: Bookman, 2002.
  • LENZ, M. L.; MORAES, M. L. Eletrônica digital. Porto Alegre: SAGAH, 2019. E-Book.
  • PEDRONI, V. A. Eletrônica digital moderna e VHDL. Rio de Janeiro: Elsevier, 2010.
  • TOCCI, R. J.; WIDMER, N. S. Sistemas digitais: princípios e aplicações. 8. ed. São Paulo: Prentice Hall, 2004.
  • VAHID, F. Sistemas digitais: projeto, otimização e HDLs. Porto Alegre: Bookman, 2008. E-Book.
  • MANO, M. M.; CILETTI, M. D. Digital Design. 6. ed. Boston: Pearson, 2018.

Material das Aulas e Exercícios

📘 Macro-Módulo I – Sistemas Numéricos e Representação da Informação

Apresenta os fundamentos da representação digital da informação, sistemas de numeração e operações aritméticas em binário.

Listas de Exercício

  • Lista 01: Representação da Informação
  • Lista 02: Sistemas de Numeração e Conversões
  • Lista 03: Aritmética Binária

📗 Macro-Módulo II – Lógica Digital e Circuitos Combinacionais (Parte 1)

Aborda as funções lógicas fundamentais, álgebra booleana, tabelas-verdade e simplificação de circuitos com Diagramas de Veitch-Karnaugh.

📙 Macro-Módulo III – Circuitos Combinacionais (Parte 2)

Aprofunda o estudo dos circuitos combinacionais por meio de blocos funcionais amplamente utilizados em sistemas digitais, preparando o estudante para a avaliação do 1º GQ e para a transição aos circuitos sequenciais.

Listas de Exercício

  • Lista 08: Codificadores e Decodificadores
  • Lista 09: Multiplexadores e Demultiplexadores
  • Lista 10: Projeto de Circuitos Combinacionais

📕 Macro-Módulo IV – Circuitos Sequenciais

Introduz os componentes de memória e os circuitos dependentes do tempo, incluindo flip-flops, registradores, contadores e máquinas de estados finitos.

🏁 Macro-Módulo V – Projeto Integrador – LabSD

Integra todos os conceitos da disciplina na construção de um sistema digital completo, culminando na defesa técnica final.

Aulas Extras

  • Aula Extra 01 – Introdução ao FPGA com Quartus Prime
  • Aula Extra 02 – Lógica Programável e HDL
  • Aula Extra 03 – Eletrônica Digital na Prática
  • Aula Extra 04 – Tópicos Avançados em Sistemas Digitais

Sistema de Avaliação

A avaliação da disciplina foi planejada para acompanhar a aprendizagem de forma contínua, valorizando tanto o desenvolvimento ao longo do semestre quanto a demonstração de competências nas avaliações formais. Ela está organizada em dois tipos de avaliação.

📘 Avaliação Formativa

A avaliação formativa ocorre ao longo das aulas e tem como objetivo acompanhar a evolução da aprendizagem, identificar dificuldades e fornecer feedback contínuo para orientar o desenvolvimento do estudante.

Serão utilizadas estratégias como:

  • Listas de exercícios (12 listas ao longo do semestre)
  • Exercícios em sala e resolução de problemas
  • Simulações de circuitos digitais
  • Estudos de caso e desafios práticos
  • Atividades em laboratório
  • Discussões técnicas
  • Feedbacks sobre o Projeto Integrador – LabSD

Essas atividades são obrigatórias e fazem parte da metodologia da disciplina, contribuindo para a consolidação dos conteúdos antes das avaliações somativas.

📝 Avaliação Somativa

A avaliação somativa verifica o domínio das competências desenvolvidas na disciplina e é composta por provas e entregas do Projeto Integrador.

1º GQ (Peso 2)

2º GQ (Peso 3)

🎯 Critérios de Aprovação

  • Aprovação direta: Média ≥ 7,0
  • Direito ao Exame Final: 3,0 ≤ Média < 7,0
  • Aprovação após o Exame Final: Média Final ≥ 5,0

Cálculo da Média Final:

Média = (1º GQ × 2 + 2º GQ × 3) ÷ 5

📌 Frequência

A frequência mínima obrigatória é de 75% da carga horária da disciplina. A frequência inferior a esse percentual implica reprovação por falta, independentemente da média obtida.

Trilha de Aprendizagem

A progressão da disciplina, da representação da informação à defesa técnica

Cada etapa da trilha prepara você para a próxima. Não existe atalho — existe progressão.

Aula 01 – Representação da Informação

Bit, byte, nibble, palavra, níveis lógicos 0 e 1 e sinais digitais

Aula 02 – Sistemas de Numeração

Binário, octal, decimal e hexadecimal com valor posicional

Aula 03 – Conversão entre Bases

Métodos de conversão entre sistemas de numeração

Aula 04 – Aritmética Binária

Adição, subtração, overflow, complemento de 1 e 2 e números com sinal

Aula 05 – Portas e Funções Lógicas

AND, OR, NOT, NAND, NOR: símbolos, tabelas-verdade e expressões booleanas

Aula 06 – Tabelas-Verdade e Expressões Lógicas

Mintermos, maxtermos, formas SOP e POS

Aula 07 – XOR, XNOR e Álgebra Booleana

Leis de De Morgan, identidades booleanas e simplificação algébrica

Aula 08 – Diagramas de Veitch-Karnaugh

Mapas para 2, 3 e 4 variáveis, ordem de Gray e agrupamentos

Aula 09 – Simplificação com Veitch-Karnaugh

Don't care, sobreposição de grupos e minimização de circuitos

Aula 10 – Metodologia de Projeto Combinacional

Especificação, tabela-verdade, simplificação, implementação e validação

Aula 11 – Codificadores e Decodificadores

Funcionamento, tabelas-verdade e integração em circuitos digitais

Aula 12 – Multiplexadores e Demultiplexadores

Seleção e roteamento de sinais, linhas de seleção e implementação de funções lógicas

Aula 13 – Projeto Integrado Combinacional

Decomposição em blocos, integração de componentes, simulação e otimização

Aula 14 – Revisão e Exercícios Integrados

Consolidação de sistemas numéricos, lógica e circuitos combinacionais antes do 1º GQ

Aula 15 – Latches e Flip-Flops

Memória digital, SR, D, JK e T: tabelas características e aplicações

Aula 16 – Flip-Flops Síncronos e Assíncronos

Clock, bordas, preset, clear, setup, hold e temporização

Aula 17 – Registradores, Contadores e Temporização

Registradores de deslocamento (SISO, SIPO, PISO, PIPO), contadores síncronos, assíncronos e módulo-N

Aula 18 – Máquinas de Estados Finitos

Diagramas de estados, tabelas de transição, Mealy, Moore e implementação com flip-flops

Aula 19 – Projeto de Circuitos Sequenciais

Especificação, diagrama de estados, codificação, lógica de próximo estado e validação

Aula 20 – Especificação e Arquitetura do Projeto

Requisitos, entradas/saídas, diagrama de blocos e integração dos módulos

Aula 21 – Implementação e Simulação

Integração dos módulos, testes, correção de erros e validação funcional

Aula 22 – Documentação Técnica

Relatório com circuitos, tabelas, expressões, casos de teste e decisões técnicas

Aula 23 – Defesa Parcial do Projeto

Apresentação da arquitetura, demonstração parcial e recebimento de feedback

Aula 24 – Defesa Técnica Final

Apresentação completa, demonstração do sistema e defesa individual dos conhecimentos

Cronograma da Disciplina

Acompanhe o planejamento completo das aulas, incluindo datas de avaliações e feriados.

Carga horária: 60h presenciais (4 créditos) | Aulas de 2h (11h10–12h50)

📘 Macro-Módulo I – Sistemas Numéricos e Representação da Informação

📗 Macro-Módulo II – Lógica Digital e Circuitos Combinacionais (Parte 1)

📙 Macro-Módulo III – Circuitos Combinacionais (Parte 2 + Avaliação)

📕 Macro-Módulo IV – Circuitos Sequenciais

🏁 Macro-Módulo V – Projeto Integrador – LabSD

O Projeto Integrador Acompanha Toda a Disciplina

Cada conteúdo estudado será imediatamente aplicado ao projeto.

Módulo I – Sistemas Numéricos

Você compreende como a informação é representada digitalmente e realiza conversões e operações em diferentes bases numéricas.

Módulo II – Funções Lógicas e Simplificação

Você modela funções lógicas, constrói tabelas-verdade e simplifica circuitos com Diagramas de Veitch-Karnaugh.

Módulo III – Circuitos Combinacionais

Você projeta os primeiros blocos do sistema digital: codificadores, decodificadores, multiplexadores e demultiplexadores.

Módulo IV – Circuitos Sequenciais

Você adiciona memória ao sistema com flip-flops, registradores, contadores e máquinas de estados finitos.

Módulo V – Defesa Técnica

Você apresenta o sistema digital completo, justifica cada decisão de projeto e demonstra domínio técnico e profissional.

LabSD – Desafio de Engenharia Digital

O Projeto Integrador da Disciplina

O LabSD – Desafio de Engenharia Digital é o Projeto Integrador da disciplina. Cada equipe atuará como uma equipe de engenharia responsável por desenvolver uma solução para um problema real. Em vez de todos construírem o mesmo sistema, cada grupo receberá um contexto de aplicação e deverá identificar um problema, especificar requisitos, projetar, implementar, simular e validar uma solução digital completa.

Objetivo

Desenvolver um sistema digital completo a partir de um contexto de aplicação sorteado, passando pela identificação do problema, especificação de requisitos, projeto lógico, implementação, simulação e validação, culminando na defesa técnica final — aplicando de forma integrada os conhecimentos construídos ao longo da disciplina.

Nome do Projeto

O projeto integrador desta disciplina é denominado LabSD – Laboratório de Sistemas Digitais. Cada equipe escolherá um problema real para resolver com um sistema digital, evoluindo a solução ao longo do semestre.

Etapas do Projeto

01

Etapa 1 – Definição do Problema e Levantamento de Requisitos

Definição do problema, contexto, entradas, saídas e requisitos do sistema, acompanhada da justificativa técnica e do diagrama de blocos.

02

Etapa 2 – Tabela-Verdade e Veitch-Karnaugh

Construção da tabela-verdade, obtenção das funções lógicas e simplificação por meio dos Diagramas de Veitch-Karnaugh, incluindo don't cares, quando aplicável.

03

Etapa 3 – Circuito Combinacional

Projeto e implementação das funções simplificadas utilizando portas lógicas e, quando aplicável, codificadores, decodificadores, MUX e DEMUX.

04

Etapa 4 – Circuito Sequencial

Incorporação de elementos de memória, como flip-flops, registradores e contadores, e desenvolvimento de uma Máquina de Estados Finitos, quando aplicável.

05

Etapa 5 – Simulação e Validação

Integração do sistema completo, realização de testes no Logisim Evolution ou CircuitVerse, análise dos resultados e correção de eventuais erros.

06

Etapa 6 – Apresentação e Defesa

Apresentação do projeto, demonstração do sistema em funcionamento e defesa das decisões técnicas adotadas ao longo do desenvolvimento.

Critérios de Avaliação

  • Corretude do circuito (funciona conforme especificado)
  • Qualidade da simplificação (uso adequado de Veitch-Karnaugh)
  • Integração entre circuitos combinacionais e sequenciais
  • Qualidade da simulação e dos testes realizados
  • Documentação técnica clara e completa
  • Apresentação e domínio técnico na defesa

Contextos do LabSD

Na primeira semana de aula, cada equipe participará do sorteio de um contexto de aplicação. O contexto define o domínio do problema, mas a solução será proposta pela própria equipe.

🏥 Hospital Inteligente

🏭 Indústria 4.0

🚦 Cidade Inteligente

🚜 Agricultura Inteligente

✈️ Aeroporto

🏠 Casa Inteligente

🚗 Mobilidade

🛒 Comércio Inteligente

🤖 Robótica

🎮 Jogos Digitais

🌱 Sustentabilidade

📚 Educação

Escolha do Problema

Após o sorteio do contexto, cada equipe deverá:

01

1. Analisar o contexto recebido

Compreender o domínio de aplicação e suas características técnicas.

02

2. Identificar um problema real

Levantar situações concretas que possam ser resolvidas com um sistema digital.

03

3. Justificar sua relevância

Explicar por que o problema é importante e qual impacto a solução teria.

04

4. Definir os requisitos

Especificar entradas, saídas e comportamento esperado do sistema.

05

5. Apresentar uma proposta técnica

Descrever a solução proposta e como ela será implementada digitalmente.

Critérios para Aprovação da Proposta

Para ser aprovado, o sistema proposto deverá atender a todos os critérios abaixo.

1. Resolver um problema real

O sistema deve ter aplicação prática identificável no contexto sorteado.

2. Entradas e saídas claramente definidas

O sistema deve ter sinais de entrada e saída bem especificados e mensuráveis.

3. Exigir lógica combinacional

A solução deve incluir circuitos combinacionais como parte essencial do projeto.

4. Exigir circuitos sequenciais

A solução deve incluir elementos de memória e dependência temporal.

5. Permitir modelagem por máquina de estados

O comportamento do sistema deve ser representável por uma MEF.

6. Possuir complexidade compatível com a disciplina

Nem simples demais (trivial) nem complexo demais (inviável no semestre).

7. Ser implementável no Logisim Evolution ou CircuitVerse

A simulação completa deve ser realizável nas ferramentas da disciplina.

Cliente do Projeto

Cada contexto representa um cliente fictício. Em vez de "fazer um trabalho para a disciplina", cada equipe desenvolve uma solução para um cliente real — o que dá mais sentido às decisões de projeto e à defesa técnica.

Formação das Equipes – LabSD

Orientações para organização e registro das equipes

Tamanho das Equipes

  • Mínimo: 2 estudantes
  • Máximo: 4 estudantes
  • Recomendado: 3 integrantes (equilíbrio ideal)

Justificativa: 2 → risco de sobrecarga | 4 → risco de assimetria | 3 → melhor divisão técnica

Processo de Formação

  • Formação livre até a data estabelecida pelo professor
  • Após a formação, cada equipe participará do sorteio de um contexto de aplicação
  • A equipe terá uma semana para propor um problema dentro do contexto recebido
  • O professor validará a proposta antes do início do projeto

Sorteio dos Contextos

O sorteio ocorre na primeira semana de aula. Cada contexto define o domínio do problema, mas a solução será proposta pela própria equipe.

Contextos disponíveis:

  • Hospital Inteligente
  • Indústria 4.0
  • Cidade Inteligente
  • Agricultura Inteligente
  • Aeroporto
  • Casa Inteligente
  • Mobilidade
  • Comércio Inteligente
  • Robótica
  • Jogos Digitais
  • Sustentabilidade
  • Educação

Registro Oficial da Equipe

Até a data estabelecida pelo professor, cada equipe deve enviar:

  • Nome do projeto
  • Integrantes
  • Contexto sorteado
  • Problema/domínio proposto
  • Justificativa do problema (1 parágrafo)

Sem registro formal → equipe não validada.

Troca ou Saída de Integrante

  • Permitida apenas até o 1º GQ
  • Após essa data: mudanças somente com justificativa formal
  • Reorganização pode implicar redefinição de tarefas

Divisão de Responsabilidades (Recomendação)

Sugere-se que a equipe distribua as responsabilidades do projeto:

  • 1 responsável pela especificação e tabela-verdade
  • 1 responsável pelo projeto lógico e simplificação
  • 1 responsável pela simulação e validação
  • 1 responsável pela documentação técnica e apresentação

⚠️ Não é obrigatório, mas melhora o desempenho e a qualidade do projeto.

Situações Especiais

  • Aluno sem equipe após prazo: Será alocado em equipe existente ou desenvolverá projeto individual (com complexidade reduzida).
  • Conflitos internos: Comunicação formal ao professor. Avaliação individual pode ser aplicada.

Checklist do Projeto Integrador – LabSD

Verifique todos os requisitos antes de cada entrega

ENTREGA 1 – ESPECIFICAÇÃO DO PROBLEMA (28/09/2026)

  • ☐ Problema claramente definido e delimitado
  • ☐ Entradas e saídas do sistema especificadas
  • ☐ Requisitos do sistema descritos
  • ☐ Justificativa técnica da escolha do problema (1 a 2 páginas)
  • ☐ Diagrama de blocos do sistema proposto

ENTREGA 2 – TABELA-VERDADE E VEITCH-KARNAUGH (01/10/2026)

  • ☐ Tabela-verdade completa construída
  • ☐ Todas as combinações de entrada mapeadas
  • ☐ Funções lógicas extraídas da tabela-verdade
  • ☐ Diagramas de Veitch-Karnaugh aplicados
  • ☐ Don't cares identificados e tratados, quando aplicável
  • ☐ Expressões mínimas obtidas e documentadas

ENTREGA 3 – CIRCUITO COMBINACIONAL (19/10/2026)

  • ☐ Circuito combinacional projetado com portas lógicas
  • ☐ Uso correto de codificadores, decodificadores, MUX e/ou DEMUX
  • ☐ Circuito simulado no Logisim Evolution ou CircuitVerse
  • ☐ Resultados da simulação documentados
  • ☐ Corretude verificada para todas as entradas

ENTREGA 4 – CIRCUITO SEQUENCIAL (16/11/2026)

  • ☐ Flip-flops, registradores e/ou contadores incorporados ao sistema
  • ☐ Máquina de estados finitos (MEF) projetada (se aplicável)
  • ☐ Circuito sequencial simulado e validado
  • ☐ Integração com o circuito combinacional documentada
  • ☐ Diagrama de estados apresentado

ENTREGA 5 – SIMULAÇÃO E VALIDAÇÃO (23/11/2026)

  • ☐ Simulação completa do sistema digital realizada
  • ☐ Todos os casos de teste documentados
  • ☐ Resultados comparados com a tabela-verdade original
  • ☐ Erros identificados e corrigidos
  • ☐ Documentação técnica final entregue

ENTREGA 6 – DEFESA TÉCNICA FINAL (23/11/2026)

  • ☐ Apresentação de 10 a 15 minutos preparada
  • ☐ Sistema digital demonstrado em funcionamento
  • ☐ Decisões de projeto justificadas tecnicamente
  • ☐ Tabela-verdade, simplificação e circuitos explicados
  • ☐ Segurança técnica nas respostas à banca

Linha do Tempo do Projeto

Acompanhe visualmente a evolução do seu projeto

1

06/08/2026 – Apresentação do LabSD

Apresentação oficial do LabSD – Desafio de Engenharia Digital. Formação das equipes e sorteio dos contextos de aplicação.

2

13/08/2026 – Apresentação da Proposta

Cada equipe apresenta o problema escolhido dentro do contexto sorteado. Aprovação da proposta pelo professor e início oficial do desenvolvimento após aprovação.

3

20/08/2026 – Registro dos Grupos

Envio oficial do nome do grupo, integrantes, problema/domínio escolhido e justificativa.

4

28/09/2026 – Entrega 1: Especificação do Problema

Definição do problema, entradas e saídas do sistema, requisitos, justificativa técnica e diagrama de blocos.

5

01/10/2026 – Entrega 2: Tabela-Verdade e Veitch-Karnaugh

Tabela-verdade completa, Diagramas de Veitch-Karnaugh e expressões mínimas obtidas.

6

19/10/2026 – Entrega 3: Circuito Combinacional

Circuito combinacional projetado, simulado e validado no Logisim Evolution ou CircuitVerse.

7

16/11/2026 – Entrega 4: Circuito Sequencial

Flip-flops, registradores, contadores e MEF integrados ao sistema digital e simulados.

8

23/11/2026 – Entrega 5 + Defesa Técnica Final

Simulação completa, documentação técnica entregue e apresentação oral do sistema digital.

9

14/12/2026 – Exame Final (se necessário)

Prova abrangendo todo o conteúdo da disciplina (Aulas 01 a 24).

Políticas da Disciplina

Regras, prazos e conduta acadêmica

Frequência

  • Frequência mínima: conforme regimento institucional
  • Atrasos superiores a 15 minutos podem ser considerados ausência

Entregas

  • Entregas fora do prazo sofrem desconto progressivo
  • Trabalhos copiados ou plagiados recebem nota zero
  • Documentos devem estar completos e identificados com o nome do grupo
  • Arquivos de simulação devem estar funcionais e executáveis

Avaliações (GQ)

  • No dia do GQ haverá obrigatoriamente prova objetiva
  • 1º GQ vale 10 pontos (peso 2)
  • Prova objetiva do 1º GQ vale 4,0 pontos
  • Projeto Integrador vale 6,0 pontos no 1º GQ (Especificação: 2,0 | Tabela-Verdade e Simplificação: 3,0 | Circuito Combinacional: 1,0)
  • 2º GQ vale 10 pontos (peso 3)
  • Prova objetiva do 2º GQ vale 4,0 pontos
  • Projeto Integrador vale 6,0 pontos no 2º GQ (Circuito Sequencial: 2,0 | Simulação e Validação: 2,0 | Defesa Técnica Final: 2,0)
  • 2ª chamada: não é necessário apresentar atestado ou justificativa
  • As notas do Projeto Integrador compõem a nota do respectivo GQ, conforme definido no Sistema de Avaliação.

Conduta Acadêmica

  • Uso de IA é permitido como apoio, mas o estudante deve compreender e defender tecnicamente o que entregou
  • Na defesa, o aluno deve saber explicar todas as decisões de projeto
  • Integridade acadêmica é fundamental

Política de Atraso – Projeto Integrador

Cada etapa possui data oficial. Entregas devem ocorrer até 23h59 do dia estipulado na plataforma institucional. Arquivos devem estar executáveis e identificados com o nome do grupo.

Tabela de Penalidade

Regras Complementares

  • Atraso na Entrega 4 (Circuito Sequencial) compromete a Defesa Técnica Final
  • Não há prorrogação automática
  • Casos excepcionais seguem regimento institucional
  • Entregas parciais incompletas não garantem pontuação integral
  • Ausência na defesa implica nota zero no projeto
  • Membro que não souber explicar o projeto pode ter avaliação individual reduzida

Dicas de Estudo

Orientação estratégica para maximizar seu aprendizado

Não decore, compreenda o circuito

Lógica digital é raciocínio aplicado. Se você entende por que uma porta NAND equivale a AND+NOT, não precisa memorizar — você reconstrói naturalmente. Compreensão supera memorização.

Sempre simule antes de concluir

Antes de afirmar que um circuito está correto, simule-o para todas as combinações de entrada. Um erro na tabela-verdade compromete todo o projeto.

Domine os Diagramas de Veitch-Karnaugh

Treine: identificar grupos de 1s, aplicar simplificação correta, tratar estados inválidos e obter a expressão mínima. Karnaugh é a base de todo circuito otimizado.

Para o Projeto Integrador

O erro mais comum é montar o circuito sem simplificar antes. A defesa técnica exige que você justifique cada decisão de projeto — da especificação à simulação.

Para o 2º GQ

O que costuma diferenciar nota 7 de nota 9: entender circuitos sequenciais na prática, saber justificar a escolha do tipo de flip-flop, e apresentar a MEF com clareza e domínio.

Desenhe antes de montar

Antes de abrir o simulador, desenhe a tabela-verdade, obtenha a expressão lógica e simplifique a função com Veitch-Karnaugh. Um circuito bem planejado no papel reduz erros e facilita a validação no simulador.

Como Estudar Esta Disciplina

Um roteiro para cada aula

Seguir um roteiro consistente por aula é a forma mais eficiente de consolidar o aprendizado progressivo desta disciplina.

Estude os Slides

Antes da aula, revise os slides disponíveis no material. Identifique os conceitos centrais, as portas lógicas e os circuitos apresentados. Anote dúvidas.

Resolva a Lista de Exercícios

Após a aula, resolva a lista correspondente. Não avance sem entender os exercícios anteriores — cada lista prepara para a próxima.

Simule os Circuitos

Abra o Logisim Evolution ou CircuitVerse e monte os circuitos estudados. Simule todas as entradas e verifique se os resultados batem com a tabela-verdade.

Aplique ao Projeto Integrador

Aplique o conteúdo da aula ao seu projeto. Cada aula tem uma contribuição direta às etapas do LabSD — da especificação à simulação do sistema digital.

Tire Dúvidas

Não acumule dúvidas. Procure o professor, monitores ou colegas antes da próxima aula. Em lógica digital, uma dúvida não resolvida compromete os módulos seguintes.

Antes da Prova

Checklist de preparação

Use este checklist para verificar se você está pronto para cada avaliação. Só avance quando conseguir marcar todos os itens com confiança.

📘 1º GQ – Sistemas Numéricos, Funções Lógicas e Circuitos Combinacionais

Sistemas Numéricos e Representação

  • Sei representar números em binário, octal, decimal e hexadecimal
  • Sei realizar conversões entre todas as bases numéricas
  • Sei executar operações aritméticas em binário (soma, subtração, complemento de 2)
  • Sei identificar overflow e erros em operações binárias

Funções Lógicas e Álgebra Booleana

  • Sei construir tabelas-verdade para qualquer função lógica
  • Sei identificar e aplicar as portas AND, OR, NAND, NOR, XOR e COINCIDÊNCIA
  • Sei aplicar os teoremas da álgebra booleana para simplificar funções
  • Sei usar Diagramas de Veitch-Karnaugh com 2, 3 e 4 variáveis

Circuitos Combinacionais

  • Sei projetar circuitos com portas lógicas a partir de uma tabela-verdade
  • Sei projetar e analisar codificadores e decodificadores
  • Sei projetar e analisar multiplexadores e demultiplexadores
  • Sei verificar a corretude de um circuito combinacional por simulação

📕 2º GQ – Circuitos Sequenciais e Projeto Integrador

Circuitos Sequenciais e MEF

  • Sei explicar a diferença entre latches e flip-flops
  • Sei projetar circuitos com flip-flops SR, D, JK e T
  • Sei distinguir flip-flops assíncronos e síncronos
  • Sei projetar registradores e contadores
  • Sei modelar sistemas com Máquinas de Estados Finitos (MEF de Mealy e Moore)
  • Sei simular e validar circuitos sequenciais no Logisim Evolution
  • Sei apresentar o projeto com segurança técnica
  • Sei responder perguntas sobre qualquer decisão do projeto

Erros Comuns na Disciplina

Aprenda com os erros mais frequentes e evite-os

Ao longo dos anos, alguns erros se repetem entre os estudantes. Conhecê-los antecipadamente pode economizar tempo e melhorar significativamente seu desempenho.

Erros Comuns em Sistemas Numéricos e Lógica

Confundir nível lógico com tensão elétrica

Nível lógico 1 não é necessariamente 5V. O nível lógico é uma abstração. Confundir os dois gera erros conceituais graves no projeto.

Errar na conversão entre bases numéricas

Conversões apressadas geram erros em cascata. Sempre verifique o resultado convertendo de volta à base original.

Ignorar o complemento de 2 na subtração

Subtração binária usa complemento de 2. Ignorar isso leva a resultados incorretos e erros na tabela-verdade.

Erros Comuns em Simplificação e Circuitos

Montar o circuito sem simplificar antes

Circuitos não simplificados são mais complexos, mais caros e mais propensos a erros. Sempre aplique Veitch-Karnaugh antes de projetar.

Ignorar estados inválidos no mapa de Karnaugh

Estados inválidos (don't cares) podem ser usados para simplificação. Ignorá-los desperdiça oportunidades de otimização.

Não testar todas as combinações de entrada

Um circuito só está correto quando funciona para todas as entradas possíveis. Testar apenas alguns casos não é suficiente.

Erros Comuns na Defesa Técnica

Não saber justificar as decisões de projeto

Na defesa, qualquer membro pode ser questionado sobre qualquer decisão. "O grupo decidiu assim" não é uma justificativa técnica.

Apresentar circuito sem documentação

Circuitos sem tabela-verdade, sem simplificação documentada e sem diagrama demonstram falta de domínio do processo.

Confundir simulação com implementação

Simular no Logisim não é o mesmo que implementar em hardware. Saiba explicar as limitações e o que foi validado na simulação.

Deixar a defesa para o último momento

A defesa é a síntese de todo o semestre. Quem pratica a apresentação com antecedência demonstra maturidade profissional.

O que Diferencia Nota 10?

Critérios de excelência que elevam seu projeto

A diferença entre um projeto bom (nota 7-8) e um projeto excelente (nota 9-10) está nos detalhes. Aqui estão os critérios que realmente fazem a diferença.

Em Sistemas Numéricos e Lógica

Conversões corretas e verificadas

Não apenas converta — verifique o resultado convertendo de volta. Demonstrar esse cuidado mostra rigor técnico.

Simplificação completa e justificada

Não apenas aplique Veitch-Karnaugh — explique os grupos formados, os termos eliminados e a expressão mínima obtida. Isso demonstra domínio real.

Tabela-verdade sem erros

Uma tabela-verdade incorreta compromete todo o projeto. Projetos nota 10 têm tabelas-verdade completas, corretas e bem documentadas.

Em Circuitos Combinacionais e Sequenciais

01

Circuito correto e otimizado

Não apenas funcione — seja eficiente. Um circuito com menos portas, obtido por simplificação adequada, demonstra excelência técnica.

02

Integração coerente entre combinacional e sequencial

Projetos nota 10 mostram como os blocos se conectam, como os sinais fluem e por que cada componente foi escolhido.

Em Simulação e Validação

Todos os casos de teste documentados

Não apenas simule — documente cada caso de teste, o resultado esperado e o resultado obtido. Isso demonstra rigor de engenharia.

Erros identificados e corrigidos

Projetos nota 10 registram os erros encontrados durante a simulação e explicam como foram corrigidos. Isso mostra processo, não apenas resultado.

Documentação técnica clara e completa

Especificação, tabela-verdade, simplificação, circuito e simulação — tudo documentado de forma clara, organizada e profissional.

Uso adequado dos don't cares

Projetos de excelência utilizam corretamente estados inválidos (don't cares) nos Diagramas de Veitch-Karnaugh para obter circuitos mais simples e eficientes. Ignorar os don't cares é uma oportunidade de otimização desperdiçada.

Na Defesa Técnica

Segurança nas respostas

Responda com confiança, mas admita quando não souber. Honestidade técnica é valorizada.

Capacidade de justificar decisões

"Por que você usou esse tipo de flip-flop?" "Por que simplificou dessa forma?" Tenha respostas prontas e fundamentadas.

Demonstração prática do projeto

Mostre o circuito funcionando no simulador, explique a tabela-verdade e demonstre a simplificação ao vivo. Isso impressiona e valida seu trabalho.

Competências Desenvolvidas ao Final da Disciplina

Ao concluir a disciplina, o estudante estará apto a:

1

Representar e converter informações entre diferentes sistemas de numeração e realizar operações aritméticas em binário

2

Modelar e analisar funções lógicas utilizando álgebra booleana, tabelas-verdade e portas lógicas fundamentais

3

Simplificar funções lógicas com Diagramas de Veitch-Karnaugh e obter expressões mínimas

4

Projetar e analisar circuitos combinacionais: codificadores, decodificadores, multiplexadores e demultiplexadores

5

Projetar e analisar circuitos sequenciais com latches, flip-flops, registradores, contadores e máquinas de estados finitos

6

Simular, testar e validar sistemas digitais utilizando ferramentas computacionais especializadas

7

Desenvolver um projeto integrador completo, aplicando de forma integrada todos os conceitos da disciplina

8

Justificar tecnicamente as decisões de projeto com documentação adequada e argumentação fundamentada

9

Comunicar e defender soluções digitais com postura técnica, segurança e clareza na apresentação oral

10

Compreender como os circuitos digitais constituem a base do funcionamento de processadores, memórias, dispositivos embarcados e demais sistemas computacionais, conectando esta disciplina com Arquitetura de Computadores e Sistemas Embarcados.

11

Relacionar os conceitos estudados em Sistemas Digitais com disciplinas posteriores, como Arquitetura de Computadores, Sistemas Embarcados, Organização de Computadores e Projeto de Hardware Programável (FPGA).

Material de Apoio

Comunidades e Eventos