Projeto de Circuito Somador/Subtrator

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Profa.. LUIZA MARIA ROMEIRO CODÁ
Profa. Luiza Maria Romeiro Codá
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Utilizando o software QUARTUSII, escolha o dispositivo HCPLD Cyclone
IV-E EP4CE30F23C7, projete, e teste o funcionamento de um circuito
somador/subtrator de 4 bits, ligado a um decodificador BCD para 7
segmentos, como mostra a Figura 1.
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Funcionamento do circuito:
Um sinal (chave) P deve selecionar SOMA ou SUBTRAÇÃO:
P=’0’ soma e P=’1’ subtração
Utilizar um componente somador completo de 4 bits;
Para a inverter os bits do subtraendo, deve ser utilizado circuitos ou 
exclusivo como inversor controlado. 
O sinal da subtração se negativa deve ser mostrado no segmento g do 
display da esquerda do módulo mercúrio IV; 
O sinal de estouro da soma (over_som) deve ser mostrado no LED RGB
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Se A >B A= 8 e B= 2
A - B = 8 -2 = +6 então A (1000)b A (1000)b +
B (0010)b inverte B (1101)b
-----------------
Resultado da soma de A com B invertido 1 (0101)b
Como o carry é 1, o número é positivo, deve-se somar 1 ao resultado dessa soma
para obter o resultado certo da subtração : 1 (0101)b + 1 = 1 (0110)b
Se A < B A =2 e B= 8
A - B = 2 – 8 = -6 então A (0010)b A (0010)b +
B (1000)b inverte B (0111)b
-----------------
Resultado da soma de A com B invertido 0 (1001)b
Como o carry é 0, número é negativo, deve-se inverter o resultado dessa soma para
obter o resultado certo da subtração : 0 (1001)b invertendo obtém-se 0 (0110)b
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Circuito da somador:
Utilizar o componente lpm_add_sub
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• Somas cujo resultado sejam menores ou igual a 15 são apresentados
corretamente nas saídas S[3] S[2] S[1] S[0] e apresenta Cf =‘0’
• Somas cujo resultado sejam maiores que 15 não são representados 
corretamente pelas saídas e apresentam Cout =‘1’, mostrando que 
ocorreu estouro(overflow)
Circuito da Subtração:
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Para implementar um circuito que executa a subtração de números de 4 
bits, pode ser utilizado um circuito somador de 4 bits (CI 7483) 
incluindo alguns circuitos;
Dois circuitos devem ser implementados :
• circuito que repete o mecanismo de subtração caso A> B,
resultado = número positivo
• circuito que repete o mecanismo de subtração caso A< B
resultado = número negativo 1
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P B Q
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Se P=‘’1’ 
inverte B
Circuito da Subtração: segue passos slide 9
para A>B ou A<B o 1ºe 2º passo são iguais
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1ºpasso: inverte B
Utiliza-se inversor controlado 
com portas XOR
soma
subtração
Circuito da Subtração:
para A>B ou A<B o 1ºe 2º passo são iguais
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Com P=‘1’ as saídas Q são as entrada B invertidasD
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Inversor controlado pelo sinal P: 
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• Quando P=0 (soma) as entradas B[3..0] passam para as saídas
INB[3..0] sem se alterarem;
• Quando P=1 (subtração)as entradas B[3..0] são invertidas
P B INVB
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Subtração Inverte B
Utilizar o componente XOR:
soma
Circuito da Subtração:
para A>B ou A<B o 1ºe 2º passo são iguais
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2º Passo: somar a entrada A com as entradas B invertidas:
Usar somador completo (lpm_add_sub) para somar a com b 
invertida
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Circuito da Subtração (P=‘1’):
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3º Passo: verificação do valor de Cout
Cout
se Cout = ‘1’ A>B subtração positiva
se Cout = ‘0’ ’ A< B subtração negativa
Circuito da Subtração: Qdo cf = ‘0’ A<B
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O resultado correto INVERTER a saída somador completo lpm_add_sub) 
Portanto, incluir mais um circuito inversor controlado, mas só inverter qdo
P=‘1’ e Cout = ‘0’( subtração com resultado negativo) 
3º Passo: verificação do valor de Cout
Circuito da Subtração: Qdo cout = ‘0’ A<B
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O resultado correto INVERTER a saída somador completo lpm_add_sub) 
Portanto, incluir mais um circuito inversor controlado(INV2), mas só inverter 
qdo P=‘1’ e Cout = ‘0’( subtração com resultado negativo) 
P Cout INV2
0 0 0
0 1 0
1 0 1
1 1 0
subtração
soma
𝐼𝑁𝑉2 = 𝑃 𝑎𝑛𝑑 𝐶𝑜𝑢𝑡
3º Passo: verificação do valor de Cout
Circuito da Subtração: Qdo cf = ‘0’ A<B
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Portanto, incluir mais um circuito inversor controlado(INV2), mas só inverter 
qdo P=‘1’ e Cout = ‘0’( subtração com resultado negativo) 
3º Passo: verificação do valor de Cout
Circuito da Subtração: Qdo cout = ‘1’ A>B
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O resultado correto é a saída do somador + 1 
Portanto, incluir um outro somador para somar 1 quando:
carry (Cout)=1 e P =1(subtração)
3º Passo: verificação do valor de Cout
Circuito da Subtração: Qdo cout = ‘1’ A>B
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O resultado correto a saída do somador + 1
Portanto, se P=‘1’ (subtração) e Cout = ‘1’ Somar em Cin de um 
segundo somador com’1’
P Cout Cin
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1 Cin = P and Coutsubtração
soma
3º Passo: verificação do valor de Cout
Circuito da Subtração: Qdo cout = ‘1’ A>B
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O resultado correto a saída do somador + 1
Portanto, se P=‘1’ (subtração) e Cout = ‘1’ incluir mais um 
somador completo (componente lpm_add_sub) com as entradas 
dataB todas em ‘0’, as entradas dataA serão as saídas do INV2, e a 
entradas Cin ligar o sinal de P and Cout
3º Passo: verificação do valor de Cout
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Sinal negativo da subtração mostrar em LED que acende 
com nível alto:
Qdo P= ’1’ e C = ‘0’ subtração negativa acender LED
Excluir qdo a saída for (0000)b
P Cout S[3] S[2] S[1] S[0] sinal
0 X X X X X 0
1 1 X X X X 0
1 0 0 0 0 0 0
1 0 X X X X 1
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Sinal negativo da subtração mostrar no segmentp g do 
display esquerdo do módulo mercúrio IV (acende com nível 
alto):
Qdo P= ’1’ e Cout = ‘0’ subtração negativa acender o 
segmento, mas excluir qdo a saída for (0000)b
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o Qdo P= ’0’ (soma) e C = ‘1’, ou seja, ocorrer estouro no 
valor da soma, mostrar em LED RGB que acende com nível 
alto
P Cout ov_som
0 0 0
0 1 1
1 0 0
1 1 0
subtração
soma
ov_som= P 𝑎𝑛𝑑 𝐶𝑜𝑢𝑡
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o24
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Pinagem
Nome do 
sinal
Pino do 
FPGA
Segmento do dsiplay Módulo mercurio
D[0] V2 a
Segmentos do
Display 0
D[1] V1 b
D[2] U2 c
D[3] U1 d
D[4] Y2 e
D[5] Y1 f
D[6] W2 g
P V21 SW[0]
sinal N6 Segmento g do display1
over_som E7 LED_B
A[0] E16
Chaves da Placa 
expansora
Grupo A
A[1] H22
A[2] F16
A[3] F19
B[0] J21 Chaves da Placa 
expansora
Grupo B
B[1] K21
B[2] H20
B[3] H18
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Foto do módulo mercúrio com o posicionameto dos sinais