54688-06 - Codificadores e Decodificadores
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ELETRÔNICA DIGITAL PROF. HENRIQUE CODIFICADORES E DECODIFICADORES 32 Capítulo 6 – CODIFICADORES E DECODIFICADORES Para estabelecermos comunicação com um circuito digital é necessário converter a infor- mação de entrada deste circuito para uma “linguagem” ou código binário de tal forma que o mesmo aceite (reconheça) essa informação. Suponha, por exemplo, que desejamos realizar uma operação qualquer em uma calculadora eletrônica. Sabe-se que a mesma é constituída de circuitos digitais, e que as operações são realizadas com dados binários. Os dados entram na máquina através do teclado (decimal) e são convertidos através de um codificador para a forma binária, sendo então processadas pelos circuitos da máquina. Os resultados são fornecidos ao usuário através de displays de 7 segmentos. Portanto, os resultados devem ser convertidos para o código de 7 segmentos por um conversor de código. Fig. 27 – Esquema de um processo de comunicação. Para o usuário o circuito da Fig. 27 será um codificador 1 , porém para a máquina esse mes- mo circuito será um decodificador 2 . Daí pode-se concluir que os termos codificador e deco- dificador diferenciam apenas pelo referencial, ou seja, se o referencial for o usuário, o cir- cuito será um codificador, e se o referencial for a máquina, o mesmo circuito será um deco- dificador. 1. CÓDIGO Existem vários códigos no campo da Eletrônica Digital, e ocorrem situações em que a utili- zação de um é vantajosa em relação a outro. 1.1. BINÁRIO PURO Neste código, cada posição de bit tem peso igual a uma potência de 2, e não possui limita- ção quanto ao número de bits utilizados. É o código que vem sendo utilizado nos capítulos anteriores. EXEMPLO 36 : 11010011 2 = 1x2 7 + 1x2 6 + 0x2 5 + 1x2 4 + 0x2 3 + 0x2 2 + 1x2 1 + 1x2 0 = 211 10 1.2. DECIMAL CODIFICADO EM BINÁRIO (BCD) A substituição de dígitos binários (bits) por caracteres de outros sistemas numéricos é cha- mada codificação. Quando 3 bits são substituídos por um caractere octal o código é dito BCO. A substituição de 4 bits por um caractere hexadecimal produz o código BCH. Porém esses códigos são binários puros. 1 Codificador – Circuito que transforma um código conhecido em outro. 2 Decodificador – Circuito que transforma um código desconhecido em um conhecido.
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CODIFICADORES E DECODIFICADORES 32
Capítulo 6 – CODIFICADORES E DECODIFICADORES
Para estabelecermos comunicação com um circuito digital é necessário converter a infor-mação de entrada deste circuito para uma “linguagem” ou código binário de tal forma que o mesmo aceite (reconheça) essa informação.
Suponha, por exemplo, que desejamos realizar uma operação qualquer em uma calculadora eletrônica. Sabe-se que a mesma é constituída de circuitos digitais, e que as operações são realizadas com dados binários. Os dados entram na máquina através do teclado (decimal) e são convertidos através de um codificador para a forma binária, sendo então processadas pelos circuitos da máquina. Os resultados são fornecidos ao usuário através de displays de 7 segmentos. Portanto, os resultados devem ser convertidos para o código de 7 segmentos por um conversor de código.
Fig. 27 – Esquema de um processo de comunicação.
Para o usuário o circuito da Fig. 27 será um codificador1, porém para a máquina esse mes-mo circuito será um decodificador2. Daí pode-se concluir que os termos codificador e deco-dificador diferenciam apenas pelo referencial, ou seja, se o referencial for o usuário, o cir-cuito será um codificador, e se o referencial for a máquina, o mesmo circuito será um deco-dificador.
1. CÓDIGO
Existem vários códigos no campo da Eletrônica Digital, e ocorrem situações em que a utili-zação de um é vantajosa em relação a outro.
1.1. BINÁRIO PURO
Neste código, cada posição de bit tem peso igual a uma potência de 2, e não possui limita-ção quanto ao número de bits utilizados. É o código que vem sendo utilizado nos capítulos anteriores.
EXEMPLO 36:
110100112 = 1x27 + 1x26 + 0x25 + 1x24 + 0x23 + 0x22 + 1x21 + 1x20 = 21110
1.2. DECIMAL CODIFICADO EM BINÁRIO (BCD)
A substituição de dígitos binários (bits) por caracteres de outros sistemas numéricos é cha-mada codificação. Quando 3 bits são substituídos por um caractere octal o código é dito BCO. A substituição de 4 bits por um caractere hexadecimal produz o código BCH. Porém esses códigos são binários puros.
1 Codificador – Circuito que transforma um código conhecido em outro. 2 Decodificador – Circuito que transforma um código desconhecido em um conhecido.
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A substituição de 4 bits por um caractere decimal produz o código denominado BCD. De-vido à existência de 10 caracteres decimais, pelo menos, 4 bits são requeridos para a codifi-cação.
A tabela a seguir mostra a forma mais comum do código BCD. Decimal A B C D
0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 0 3 0 0 1 1 4 0 1 0 0 5 0 1 0 1 6 0 1 1 0 7 0 1 1 1 8 1 0 0 0 9 1 0 0 1
Existem 16 combinações possíveis de 4 bits e isso significa que 6 combinações devem ser desprezadas para BCD. Por exemplo, (1001) é o código BCD para o decimal 9; mas o que 1010 representa? Em binário puro, essa combinação tem o valor 1010, porém em decimal não há um caractere único. Logo, dois caracteres são requeridos um “1” e um “0”. Portanto, 1010, em BCD, será representado por:
(0001 0000)BCD = (10)10
As 6 combinações que devem ser desprezadas são inválidas porque as mesmas não repre-sentam nenhum dos caracteres decimais.
2. DECODIFICADOR BCD PARA 7 SEGMENTOS
É muito comum nos instrumentos eletrônicos à existência de displays ou mostradores, atra-vés dos quais se obtém a informação desejada. O display de 7 segmentos (Fig. 28) é um dispositivo bastante usado para indicação de valores numéricos.
Fig. 28 – Display de 7 segmentos.
Desde que ele pode indicar dígitos de 0 a 9 (10 dígitos), a informação binária precisa ter 4 dígitos binários, pois, com três, só oito valores poderiam ser exibidos. Assim, pode-se ima-ginar um circuito conforme Fig. 29.
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Fig 29 – Circuito conversor para 7 segmentos.
Neste circuito, ABCD são as quatro entradas binárias e “abcdefg” são as saídas para os sete segmentos do display. A tabela de verdade é dada abaixo.
A B C D a b c d e f g 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 x x x x x x x 1 0 1 1 x x x x x x x 1 1 0 0 x x x x x x x 1 1 0 1 x x x x x x x 1 1 1 0 x x x x x x x 1 1 1 1 x x x x x x x
A notação ‘x’ indica valor indiferente (don’t care) – pode ser 0 ou 1 – uma vez que não há valor a indicar acima da combinação 9 (10012) e o circuito que fornece as entradas deve evitar combinações nesses casos (algumas vezes, as combinações que sobram são usadas para sinal negativo, sinal de erro e outros).
O circuito lógico que converte a entrada BCD para o display de sete segmentos é chamado decodificador BCD / 7 segmentos. Os K-mapas para os circuitos de saídas, que são eletri-camente independentes, são apresentados nas Fig.’s 30, 31, 32 e 33.
Saídas ‘a’ e ‘b’:
Fig 30 – K-mapa das saídas “a” e “b”.
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Saídas ‘c’ e ‘d’:
Fig 31 – K-mapa das saídas “c” e “d”.
Saídas ‘e’ e ‘f’:
Fig 32 – K-mapa das saídas “e” e “f”.
Saídas ‘g’:
Fig 33 – K-mapa da saída “g”.
Os valores indiferentes devem ser colocados. Como podem ser zero ou um, supõem-se va-lores convenientes para formar grupos os maiores possíveis.
É evidente que, com os integrados disponíveis, dificilmente alguém irá montar o circuito anterior. Isso serve apenas para mostrar como funciona. A Fig. 34 dá o diagrama de pinos do decodificador para display CD4511BC da Fairchild Semiconductor.
Fig 34 – CI decodificador para 7 segmentos.
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Notar as entradas ABCD e as saídas acbdefg. VDD é a tensão de alimentação (3 a 15 V), VSS é massa (0 V). LT é para teste, BI serve para apagar ou modular por pulsos a intensidade dos segmentos e LE permite armazenar o código da entrada. Entradas não permitidas (valor indiferente nas saídas) produzem saídas nulas.
A adição de interfaces analógicas nas saídas (transistores de potência e/ou outros) permite controlar displays de grande porte, como os construídos com lâmpadas fluorescentes e ou-tras.
Exercícios do Capítulo 01. Projetar um circuito lógico que receba entradas decimais e apresente na saída o código
BCD correspondente à entrada ativada.
02. Simule o circuito projetado no exercício anterior. Considere como entrada chaves NA e a saída deve ser sinalizada por LED’s.
03. Repita o exercício anterior. Considere que a saída é sinalizada por um display de 7 segmentos. Usar o decodificador apresentado no capítulo.
04. Repita o exercício anterior. Considere que a saída é sinalizada por três displays de 7 segmentos e que três números diferentes ou não podem ser inseridos. Cada número de-cimal deve aparecer em um display diferente.
05. Projetar um circuito lógico que receba como entrada um número em código BCD e a-presente na saída o valor decimal correspondente.
06. Simule o circuito projetado no exercício anterior. Considere como entrada chaves NA e a saída deve ser sinalizada por LED’s.
07. Pesquise nos endereços eletrônicos fornecidos no capítulo anterior e faça um paralelo entre os CI’s:
a) 7441 e 74141. Qual a função básica destes CI’s?
b) 7446 e 7447. Qual a função dos CI’s?
c) 7442 e 7445;
d) 74184 e 74185.
