Codificadores e Decodificadores

Codificadores e DecodificadoresCodificadores e Decodificadores

Nikolas Libert

Aula 6

Eletrônica Digital ET52CTecnologia em Automação Industrial

DAELT ● Nikolas Libert ● 2

Codificadores e Decodificadores


Uma mesma informação pode ser representada de formas diferentes.

– Exemplo: Um número negativo pode ser armazenado na notação sinal-módulo ou complemento de 2.

Muitas vezes é necessária a conversão entre as diversas representações possíveis de um dado.

– Para isso são utilizados os circuitos codificadores e decodificadores.



Codificadores:

– Circuitos combinacionais.

– Recebem uma variável digital (de 1 ou mais bits) como parâmetro de entrada.

– Fornecem na saída a mesma variável de entrada representada de forma diferente.

Exemplo:

– Codificador decimal binário.

0: 0b000011: 0b000102: 0b001003: 0b010004: 0b10000

Codificação DecimalCodificação Binária

0: 0b0001: 0b0012: 0b0103: 0b0114: 0b100



Exemplo

– Codificador decimal binário

1 2 3

4 5 6

7 8 9

0

3

0b0011

Ao pressionar uma tecla deve haver uma conversão de decimal para binário. O processador da calculadora opera com número binários.

CodificadorEn

tra

da

Saída

Decimal Binário

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

10 entradas x 4 saídas



1 2 3

4 5 6

7 8 9

0

CodificadorX

ProcessadorAritmético

DecodificadorY

Decimal Binário Binário 7 segmentos

O decodificador converte o sinal do processador para um formado compatível com o visor de 7 segmentos.

A definição de codificador ou decodificador depende apenas do ponto de vista. Para o processador, o elemento Y é um codificador. Para o visor, Y poderia ser considerado um decodificador.


Codificador Decimal/BCD8421

Codificador Decimal/BCD8421BCD=”Binary Coded Decimal”

CodificadorDecimal /

BCD

E9E8E7

E5E6

E4E3E2E1E0

S3S2S1S0

1 0Entrada Saída

9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 3 2 1 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1

0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0

0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1

0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0

0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1

0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0

0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1

0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9



Entrada Saída

9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 3 2 1 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1

0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0

0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1

0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0

0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1

0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0

0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1

0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Obtenção da função que representa a saída

– Cada saída é analisada separadamente

Saída 3:

S3 = E8+E9

Saída 2:

S2 = E4+E5+E6+E7

Saída 1:

S1 = E2+E3+E6+E7

Saída 0:

S0 = E1+E3+E5+E7+E9



Implementação do circuito digital S3 = E8+E9S2 = E4+E5+E6+E7S1 = E2+E3+E6+E7S0 = E1+E3+E5+E7+E9

E9 E8 E7 E6 E5 E4 E3 E2 E1 E0

S3

S2

S1

S0



CI Dedicado

– 74LS147.

– Possui lógica mais completa.

– Se mais de uma entrada for ativada simultaneamente, retorna o código para a entrada mais alta.


Decodificador BCD8421/Decimal


DecodificadorBCD /

Decimal

S9S8S7

S5S6

S4S3S2S1S0

E3E2E1E0

Entrada Saída

3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0

0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0

0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0

0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0

0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0

0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0

0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0

1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0

1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9



Obtenção da função que representa a saída

– Cada saída é analisada por mapa de KarnaughSaída 9:Entrada Saída

3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0

0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0

0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0

0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0

0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0

0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0

0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0

1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0

1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

C C0

0

0 0 0

0 0 0

X

0

X X X

1 X X

A

A

B

B

BD D D

A B C D

A codificação BCD só é definida de 0 a 9. Outros valores são irrelevantes (X) para o mapa de Karnaugh.

S9 = AD

S9 = E3.E0



Saída 8:

Entrada Saída

3 2 1 0 8 7 6 5

0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 1 0 0 0 0

0 0 1 0 0 0 0 0

0 0 1 1 0 0 0 0

0 1 0 0 0 0 0 0

0 1 0 1 0 0 0 1

0 1 1 0 0 0 1 0

0 1 1 1 0 1 0 0

1 0 0 0 1 0 0 0

1 0 0 1 0 0 0 0

C C0

0

0 0 0

0 0 0

X

1

X X X

0 X X

A

A

B

B

BD D D

A B C D

S8 = E3.E0

Saída 7:

C C0

0

0 0 0

0 1 0

X

0

X X X

0 X X

A

A

B

B

BD D D

S7 = E2.E1.E0

Saída 6:

C C0

0

0 0 0

0 0 1

X

0

X X X

0 X X

A

A

B

B

BD D D

S6 = E2.E1.E0

Saída 5:

C C0

0

0 0 0

1 0 0

X

0

X X X

0 X X

A

A

B

B

BD D D

S5 = E2.E1.E0



Entrada Saída

3 2 1 0 4 3 2 1 0

0 0 0 0 0 0 0 0 1

0 0 0 1 0 0 0 1 0

0 0 1 0 0 0 1 0 0

0 0 1 1 0 1 0 0 0

0 1 0 0 1 0 0 0 0

0 1 0 1 0 0 0 0 0

0 1 1 0 0 0 0 0 0

0 1 1 1 0 0 0 0 0

1 0 0 0 0 0 0 0 0

1 0 0 1 0 0 0 0 0

A B C D

C C

A

A

B

B

BD D D

Obtenha as funções para as saídas S4, S3 e S1.



Implementação do circuito digitalE3 E2 E1 E0

S9 S9 = E3.E0S8 = E3.E0S7 = E2.E1.E0S6 = E2.E1.E0S5 = E2.E1.E0S4 = E2.E1.E0S3 = E2.E1.E0S2 = E2.E1.E0S1 = E3.E2.E1.E0S0 = E3.E2.E1.E0

S8

S7

S6

S5

S4

S3

S2

S1

S0



CI Dedicado

– 74LS42


Código Gray

Código Gray

Sempre que há o incremento de uma unidade, apenas 1 bit muda de estado.

Código criado quando os circuitos digitais eram montados com válvulas.

– Mudanças de estado em vários bits simultaneamente necessitavam de potência elevada e geravam ruído.

– Nos contadores digitais Gray, apenas um bit mudava por vez, evitando problemas.


Código Gray

Tabela do Código Gray para número de 0 a 15.

– No bit menos significativo, se repete o padrão 0-1-1-0.

– No próximo bit mais significativo, cada elemento do mesmo padrão é duplicado, e assim sucessivamente.0-0-1-1-1-1-0-0.

Código Gray

0 0 0 0 0

1 0 0 0 1

2 0 0 1 1

3 0 0 1 0

4 0 1 1 0

5 0 1 1 1

6 0 1 0 1

7 0 1 0 0

Código Gray

8 1 1 0 0

9 1 1 0 1

10 1 1 1 1

11 1 1 1 0

12 1 0 1 0

13 1 0 1 1

14 1 0 0 1

15 1 0 0 0


Código Gray

O Código Gray ainda é muito utilizado em codificadores óticos.

– Leitura de posição em eixos de motores.

– Sem Código Gray, o mau alinhamento dos sensores óticos geraria sinais espúrios na transição entre as seções dos discos.

010

011

100

101

000

111

001

110

Codificação Convencional000

001

101

100

011

111

010

110

Codificação Gray

http://en.wikipedia.org/wiki/Rotary_encoder


Código Gray

Erro de alinhamento nos sensores óticos.

– Entre a passagem da posição 5 para a posição 6, haverá uma leitura espúria indicando que o disco está na posição 7.

Leitura:0b101 = 5

Leitura:0b110 = 6

Leitura:0b111 = 7


Código Gray

Exercício:

– Monte a tabela de conversão de BCD para Gray.

– Ache as funções mínimas para as 4 saídas.

– Desenhe o circuito resultante.

G 3 = AG 2 = A + BG 1 = B + CG 0 = C + D


Display de 7 Segmentos

Display de 7 Segmentos Formados por 7 LEDs:

– Dois tipos: Anodo Comum ou Catodo Comum

a

g

f b

ce

d

a b c d e f g

catodo

a b c d e f g

anodo

Ativado com nível baixo

Ativado com nível alto


Display de 7 Segmentos

A combinação de entradas ativas necessárias para formar um dígito pode ser considerada um código.

Dígito Código 7 Segmentos

a b c d e f g

0 1 1 1 1 1 1 0

1 0 1 1 0 0 0 0

2 1 1 0 1 1 0 1

3 1 1 1 1 0 0 1

4 0 1 1 0 0 1 1

5 1 0 1 1 0 1 1

6 1 0 1 1 1 1 1

7 1 1 1 0 0 0 0

8 1 1 1 1 1 1 1

9 1 1 1 1 0 1 1

a

g

f b

ce

d

Considerando Catodo Comum: Nível 1 = Aceso


Decodificador BCD8421/7 Segmentos

Decodificador BCD8421/7 SegmentosEntrada (BCD)

Saída(7 Segmentos)

3 2 1 0 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

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

A B C D

C C1

0

0 1 1

1 1 1

X

1

X X X

1 X X

A

A

B

B

BD D D

C C1

1

1 1 1

0 1 0

X

1

X X X

1 X X

A

A

B

B

BD D D

C C1

1

1 1 0

1 1 1

X

1

X X X

1 X X

A

A

B

B

BD D D

C C1

0

0 1 1

1 0 1

X

1

X X X

1 X X

A

A

B

B

BD D D

a=A+C+BD+BD b=A+B+AD+CD

c=C+B+D d=A+BC+BD+CD+BCD


Decodificador BCD8421/7 Segmentos

Achando as funções para as 7 saída, é possível montar o circuito digital do decodificador.

CIs Dedicados

– 74LS47 (Anodo Comum)

– 74LS48 (Catodo Comum)

a = A+C+BD+BDb = A+B+AD+CDc = C+B+Dd = A+BC+BD+CD+BCDe = BD+CDf = A+CD+BC+BDg = A+BC+BC+CD


Exercício: Dado digital

Exercício: Dado digital 5 LEDs serão utilizados para montar um dado digital

Os números serão representados conforme mostrado abaixo. Utilize a nomenclatura indicada para os LEDs.

a b

c

d e

0 1 2

3 4 5


Exercício: Dado digital

Assim:

– Monte a tabela que relaciona um número em BCD com os respectivos estados dos LEDs (considere que o valor de entrada só pode estar entre 0 e 5).

– Ache as funções mínimas para cada LED de saída.

– Desenhe o diagrama do circuito final.

a = B + Cb = Bc = Dd = Be = B + C


Referências

IDOETA, I. V., CAPUANO, F. G. Elementos de Eletrônica Digital, 41ª Edição, Érica, São Paulo, 2013.

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