O que é uma porta lógica (visão prática)
Uma porta lógica é um “bloco” que recebe um ou mais sinais digitais (entradas) e produz um sinal digital (saída) seguindo uma regra fixa. Na prática, você usa portas para decidir quando acender um LED, habilitar um circuito, combinar sensores, inverter um botão, criar travas de segurança e detectar condições específicas.
Para trabalhar com portas no dia a dia, você precisa dominar três coisas: (1) o símbolo (para ler esquemas), (2) a tabela-verdade (para prever o comportamento) e (3) a ligação típica com botões/sensores e LEDs (para testar no protoboard).
Como construir e interpretar uma tabela-verdade
Passo a passo
1) Defina as entradas: por exemplo, A e B (duas entradas) ou apenas A (uma entrada).
2) Liste todas as combinações possíveis: para 1 entrada são 2 linhas (0 e 1). Para 2 entradas são 4 linhas (00, 01, 10, 11). Para 3 entradas são 8 linhas.
3) Aplique a regra da porta em cada linha e preencha a saída Y.
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4) Interprete em situação real: pense em A e B como “botão pressionado?” ou “sensor ativo?” e Y como “LED acende?”.
Modelo de tabela para duas entradas
| A | B | Y |
|---|---|---|
| 0 | 0 | ? |
| 0 | 1 | ? |
| 1 | 0 | ? |
| 1 | 1 | ? |
Porta AND (E)
Símbolo (ASCII)
A ──┐ ┌───── Y
├──────│ AND
B ──┘ └─────Comportamento
A saída é 1 somente quando todas as entradas são 1. É a lógica do “só libera se tudo estiver OK”.
Tabela-verdade (2 entradas)
| A | B | Y = A AND B |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
Aplicações diretas
Dois botões para acender um LED: o LED só acende se A e B estiverem pressionados.
Intertravamento: motor só liga se “porta fechada” AND “emergência liberada”.
Atividade de protoboard (conceito de montagem)
Use um CI de AND (ex.: família 74xx08/74HC08) ou simule mentalmente pela tabela-verdade.
Defina A e B com chaves/jumpers (0/1) e ligue a saída Y a um LED com resistor.
Teste as 4 combinações e confira se só em 11 o LED acende.
Porta OR (OU)
Símbolo (ASCII)
A ──┐ ┌───── Y
├──────│ OR
B ──┘ └─────Comportamento
A saída é 1 quando pelo menos uma entrada é 1. É a lógica do “qualquer condição serve”.
Tabela-verdade
| A | B | Y = A OR B |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
Aplicações diretas
Alarme por múltiplos sensores: dispara se sensor A OR sensor B ativar.
Acionamento por duas fontes: LED acende se “modo manual” OR “modo automático” estiver ativo.
Atividade rápida
Monte A e B como entradas e observe que qualquer 1 na entrada acende o LED.
Compare com AND: em OR, 01 e 10 já acendem.
Porta NOT (NÃO / inversor)
Símbolo (ASCII)
A ───────▷o────── Y
NOTComportamento
Inverte o valor: se A=0, Y=1; se A=1, Y=0.
Tabela-verdade
| A | Y = NOT A |
|---|---|
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
Aplicações diretas
Botão ativo em nível baixo: se um botão/sensor entrega 0 quando acionado, um NOT pode transformar em “1 quando acionado”.
LED de falha: acende quando “OK” está em 0 (invertendo um sinal de saúde).
Atividade rápida
Alimente A com uma chave e observe o LED na saída: ele acende quando a entrada está em 0 e apaga quando está em 1.
Porta NAND (NÃO-E)
Símbolo (ASCII)
A ──┐ ┌───── Y
├──────│ AND
B ──┘ └──o── (bolha = inversão)Comportamento
É o AND seguido de NOT. A saída é 0 somente quando todas as entradas são 1; caso contrário, é 1.
Tabela-verdade
| A | B | Y = NOT(A AND B) |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
Aplicações diretas
“Bloqueio” quando tudo está ativo: útil quando a condição 11 representa “erro” e você quer saída 0 para cortar algo.
Construção de outras lógicas: NAND é muito usado porque combinações de NAND podem formar AND, OR e NOT.
Atividade de simulação mental
Faça primeiro a coluna do AND e depois inverta para obter NAND.
Porta NOR (NÃO-OU)
Símbolo (ASCII)
A ──┐ ┌───── Y
├──────│ OR
B ──┘ └──o──Comportamento
É o OR seguido de NOT. A saída é 1 somente quando todas as entradas são 0.
Tabela-verdade
| A | B | Y = NOT(A OR B) |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 |
Aplicações diretas
Detecção de “nenhum ativo”: LED acende quando nenhum sensor está acionado.
Janela de repouso: habilita um modo “idle” apenas se A=0 e B=0.
Porta XOR (OU-exclusivo)
Símbolo (ASCII)
A ──┐ ┌───── Y
├──────│ XOR
B ──┘ └─────Comportamento
A saída é 1 quando as entradas são diferentes. Para 2 entradas: 01 ou 10 dá 1; 00 e 11 dá 0.
Tabela-verdade
| A | B | Y = A XOR B |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
Aplicações diretas
Comutação por dois comandos: “A” e “B” representam dois botões; o LED acende se exatamente um deles estiver pressionado.
Detecção de mudança/discordância: indica quando dois sensores deveriam concordar, mas estão diferentes.
Paridade simples: XOR em cadeia ajuda a calcular/checar paridade (conceito útil em comunicação digital).
Atividade prática
Teste as quatro combinações e observe que o LED acende apenas em 01 e 10.
Se o LED acender em 11, há forte indício de que você montou OR em vez de XOR (ou está lendo entradas invertidas).
Porta XNOR (equivalência)
Símbolo (ASCII)
A ──┐ ┌───── Y
├──────│ XOR
B ──┘ └──o── (inversão na saída)Comportamento
É o XOR invertido. A saída é 1 quando as entradas são iguais (00 ou 11).
Tabela-verdade
| A | B | Y = NOT(A XOR B) |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
Aplicações diretas
Comparador simples: LED acende quando dois sinais “batem” (A igual a B).
Validação de chaveamento: indica “configuração correta” quando duas chaves estão na mesma posição.
Relacionando entradas/saídas com situações reais
Exemplo 1: dois botões e um LED
Considere A e B como botões digitais (1 quando pressionado). O LED representa Y.
AND: LED só acende se os dois botões forem pressionados juntos.
OR: LED acende se qualquer um dos botões for pressionado.
XOR: LED acende se exatamente um botão for pressionado (um “ou” sem permitir ambos).
NAND: LED apaga apenas quando ambos são pressionados; no resto do tempo fica aceso.
NOR: LED acende apenas quando nenhum botão está pressionado.
XNOR: LED acende quando os dois botões estão no mesmo estado (ambos soltos ou ambos pressionados).
Exemplo 2: sensor de porta e sensor de presença
A = “porta fechada”, B = “presença detectada”.
AND: habilita algo somente se porta fechada E presença detectada.
OR: sinaliza evento se qualquer um ocorrer.
NOR: indica estado de “nada acontecendo” (porta não fechada e sem presença), dependendo do significado de 0/1 do seu sensor.
Atividades de montagem em protoboard (comportamento esperado)
Atividade A: validar uma porta com tabela-verdade
Objetivo: preencher a tabela-verdade medindo/observando a saída.
Procedimento: escolha uma porta (ex.: OR). Aplique as quatro combinações de A e B (00, 01, 10, 11) usando chaves/jumpers. Para cada combinação, anote se o LED está apagado (0) ou aceso (1).
Checagem: compare com a tabela-verdade teórica. Se divergir, passe para o bloco “diagnóstico de erro de ligação”.
Atividade B: simulação mental rápida (sem montar)
Objetivo: treinar previsão de saída.
Procedimento: para cada linha (A,B), calcule primeiro OR/AND e depois aplique NOT se for NOR/NAND. Para XNOR, calcule XOR e inverta.
Dica: memorize padrões: AND só dá 1 em 11; OR só dá 0 em 00; XOR dá 1 quando diferente; XNOR dá 1 quando igual.
Problemas progressivos
1) Prever a saída (nível 1)
Para cada caso, determine Y.
(a) AND: A=1, B=0
(b) OR: A=0, B=0
(c) NAND: A=1, B=1
(d) NOR: A=0, B=1
(e) XOR: A=1, B=0
(f) XNOR: A=1, B=0
2) Completar tabela-verdade (nível 2)
Complete a coluna Y.
| A | B | Y = A XOR B |
|---|---|---|
| 0 | 0 | ? |
| 0 | 1 | ? |
| 1 | 0 | ? |
| 1 | 1 | ? |
| A | B | Y = NOT(A OR B) |
|---|---|---|
| 0 | 0 | ? |
| 0 | 1 | ? |
| 1 | 0 | ? |
| 1 | 1 | ? |
3) Interpretar situação real (nível 3)
Um painel tem dois sensores digitais: A = “temperatura alta”, B = “porta aberta”. Você quer acender um LED de alerta quando qualquer um dos dois eventos ocorrer, mas quer um LED diferente que acenda somente quando exatamente um evento ocorrer (para indicar “alerta simples” e não “múltiplo”).
(a) Qual porta usar para o LED de alerta geral?
(b) Qual porta usar para o LED de “exatamente um”?
(c) Em quais combinações de A e B cada LED acende?
4) Diagnóstico de erro de ligação (nível 4)
Você montou uma porta XOR para acender um LED quando exatamente um botão é pressionado. Porém, ao testar:
Com A=0, B=0 o LED fica apagado (ok).
Com A=1, B=0 o LED acende (ok).
Com A=0, B=1 o LED acende (ok).
Com A=1, B=1 o LED também acende (errado para XOR).
Responda:
(a) Qual porta esse comportamento lembra mais: OR, AND, XOR ou XNOR?
(b) Cite duas causas prováveis no protoboard que fariam o circuito se comportar como essa porta (pense em troca de CI, pino errado, entrada flutuando, inversão não intencional).
(c) Qual teste simples você faria para confirmar se o CI usado é realmente XOR (sem precisar de instrumentos avançados)?
5) Diagnóstico com NAND/NOR (nível 5)
Você queria montar um AND, mas só tinha um CI NAND disponível. Você montou algo e mediu:
00 → 1
01 → 1
10 → 1
11 → 0
Responda:
(a) Que porta é essa?
(b) O que falta adicionar para obter o AND desejado?
(c) Refaça a tabela-verdade do circuito final após a correção.
