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ELETRÔNICA DIGITAL
Parte 10LEDs, Displays, Decodificadores e Codificadores
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Professor Dr. Michael Klug
• Diodo emissor de luz (LED)• Junção P‐N que quando energizada emite luz visível• Cor depende do cristal e da impureza de dopagem:
– Arsenieto de gálio – infravermelho– Fósforo – vermelha ou amarela– Fosfeto de gálio – verde ou amarela
LED (Light Emitting Diode)
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• Em eletrônica digital: indicação luminosa do nível lógico• Ligado – nível lógico alto (1)• Desligado – nível lógico baixo (0)
• Tipos:
LED (Light Emitting Diode)
LED – Circuito de polarização
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S1
+5V LED
330
• Em geral os LEDs operam com tensão entre 1,5V e 3,3V• A tensão é dependente do comprimento da onda emitida
• Infravermelhos: menos de 1,5V• Vermelhos: 1,7V• Amarelos: 1,7V ou 2,0V• Verdes: entre 2,0V e 3,0V• Azuis, violeta e ultravioleta: mais de 3,0V
• O display de 7 segmentos é utilizado para permitir a visualização dos valores binários na base em que estamos acostumados a trabalhar, o sistema decimal;
• É formado pela ligação de 7 leds, tendo um dos lados ligados em um terminal comum e mais 1 led para indicar o ponto;
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Display de 7 segmentos
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– Catodo comum: Onde todos os catodos estão ligados juntos (‐) e as entradas são os anodos de cada led;
– Anodo comum: Onde todos os anodo estão ligados juntos (+) e as entradas são os catodos de cada led;
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Display de 7 segmentos
Podemos ter duas configurações de ligação:
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• A disposição física dos leds permite a visualização dos números;
• A ligação física utiliza a pinagemao lado.
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Display de 7 segmentos
Não devemos esquecer dos resistores para limitar acorrente que circula pelos leds.
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Decodificador ‐ Definição
• É um circuito digital que detecta a presença de uma combinação específica de bits (código) em suas entradas indicando a presença desse código através de um nível de saída especificado.
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Criação de T.V. em VHDL
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ENTITY TABVERDADE ISPORT(
a,b,c : IN BIT; ‐‐ “a” é mais significativoy : OUT BIT;
END TABVERDADE;
ARCHITECTURE truth of TABVERDADE isSIGNAL in_bits : BIT_VECTOR(2 DOWNTO 0);BEGINin_bits <= a & b & c; ‐‐ concatena bits de entrada em bit_vectorWITH in_bits SELECTy <= ‘0’ WHEN “000”, ‐‐ tabela verdade
‘0’ WHEN “001”,‘0’ WHEN “010”,‘1’ WHEN “011”,‘0’ WHEN “100”,‘1’ WHEN “101”,‘1’ WHEN “110”,‘1’ WHEN “111”;
END truth ;
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• ENABLE – HABILITA a saída do circuito
Com ENABLE = 0 todas as saídas ficam em 0Com ENABLE = 1 saída depende do estado de A e B
Decodificador ‐ ENABLE
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• 7447 – PARA 7 SEGMENTOS ‐ ANODO• 74138 – 3 PARA 8• 74139 – 2 PARA 4 DUPLO• 74154 – 4 PARA 16• 7442 ‐ 4 PARA 10• 7448 – PARA 7 SEGMENTOS ‐ CATODO
Decodificador – Modelos Comerciais
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Decodificador ‐ 7447
• Decodificador para display de 7 segmentos com anodo comum
ESQUEMA ELETRÔNICO
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Decodificador ‐ 7447
Saída
para o
display
Entradas de
seleção
Teste do CI
Diagrama funcional - Pinagem
-
+5V
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Decodificador – 7447
Exemplo de ligação – SIMULADOR
Na prática colocar resistores.No simulador não precisa
D
CB
A
MSB – Bit MaisSignificativo – A3
LSB – Bit MenosSignificativo – A0
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Decodificador – 7447
• Supressão de Zero:
Zeros mais significativos
Zeros menos significativos
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Decodificador – 74138
• Decodificador de 3 para 8 com entradas enable para associação
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Decodificador – 74138
Exemplo de ligação – SIMULADOR
HABILITAÇÃOSe A=C=1 E B=0, qual saída deverá desligar?
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CODIFICADORESUm codificador tem um certo número de linhas de entrada, onde somente uma delas é ativada por vez, e produz um código de saída de Nbits, dependendo de qual entrada está ativada
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Codificador de Prioridade
• É um codificador onde quando duas ou maisentradas são ativadas, o código da saída écorrespondente à entrada de maior valor
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Codificador de Prioridade ‐ 74147
74147I9I8I7I6I5I4I3I2I1
A0A1A2A3
U2
Codificador de 10 para 1
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Codificador de Prioridade ‐ 74147
EXEMPLO DE CIRCUITO - SIMULAÇÃO
Percebe a entradaem 0.
Saída invertida
0110
1001
0
1
1
0
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Codificador de Prioridade ‐ 74148
74148EI
I7I6I5I4I3I2I1I0 EO
A0A1A2
GS
U3
Codificador de 8 para 3
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• É possível implementar algumas aplicações com osdispositivos estudados até o momento.
• Pode‐se utilizar, por exemplo, a informação de umvalor lido em um instrumento e se este valor for igualou maior que um valor pré‐determinado pode‐seligar uma lâmpada de sinalização ou mesmo ligar umrelê ou uma entrada digital de uma máquina quepoderia servir para ligar e desligar um motor.
APLICAÇÕES DE DECOD. E CODIFIC.
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Seleção de apenas um determinado valor
• Quando tivermos a necessidade de atuar algumdispositivo quando somente um determinado valorestiver presente podemos utilizar uma portainversora, conforme a figura a seguir.
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Quando determinado valorfor digitado na entrada, a saídacorrespondente, neste caso o 5, liga.
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Seleção de mais de um valor.• Neste caso temos mais de uma possibilidade de saída,sendo necessário utilizar uma porta lógica que tenhamais entradas.
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Quando algum dos números selecionadosfor digitado na entrada, neste caso o 8,6,4 e 1,o LED da saída liga.
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Seleção por faixa de valores
• Se tivermos a necessidade de trabalharmoscom faixa de valores, como quandotrabalhamos com níveis em silos ou comtemperatura em fornos, em que uma açãodeve ser tomada se a temperatura ou nívelforem abaixo ou acima de determinado valor.
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Faixa ACIMA de determinado valor
Quando algum dos números selecionadosfor igual ou maior que 7 o LED da saída liga.
Podemos ainda dizer que o número é maior que 6
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Faixa ABAIXO de determinado valor
Quando algum dos números selecionadosfor igual ou menor que 2 o LED da saída liga.
Podemos ainda dizer que o número é menor do que 3
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1 ‐ Sistema de senha
• Uma outra possibilidade de aplicação é a que permite a visualização e atuação de um sistema de senhas. Neste caso terá que se fazer a escolha da senha através da conexão física da saída.
• A mudança de senha somente poderá ocorrer mudando‐se a conexão da saída
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3 – Sistema com Silos
Considere um sistema composto por umsilo, para armazenamento de material,com um sensor ultrasônico no topo domesmo, conforme a figura. A função dosensor é informar a altura do nível dematerial dentro do tanque, sendo que, ainformação é disponibilizada na saídabinária D,C,B e A.
Sabendo que o nível é dado em metros, podendo variar entre 0 (vazio) e 9 (cheio) metros, projete um circuito digital que possibilite visualizar o níveldo silo. Além disso, quando o nível for maior ou igual a 7 metros ele deverá ligar a lâmpada L1, e quando o nível for menor que 3 metros deverá ligar alâmpada L2.
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4 – Sistema de ReservatórioConsidere um sistema composto por umreservatório para abastecimento, com umsensor ultrasônico no topo do mesmo,conforme a figura. A função do sensor éinformar a altura do nível de líquidodentro do tanque, sendo que, ainformação é disponibilizada na saídahexadecimal A,B,C e D.A bomba é controlado por um sistemaeletrônico, onde, quando a entrada X1recebe um pulso positivo a bomba liga,permanecendo assim até que receba umoutro pulso positivo na entrada X2.
Sabendo que o nível é dado em metros, podendo variar entre 0 (vazio) e 9(cheio) metros, projete um circuito digital que possibilite visualizar o nível dosilo. Além disso, quando o nível for menor ou igual que 3 metros ele deveráligar a bomba, e quando o nível for maior que 8 metros deverá desligar abomba.
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5 – Sistema de Seleção de CaixaConsidere um sistema utilizadopara selecionar determinado tipode caixa através da altura,conforme a figura ao lado.Se a caixa for do tipo 1 somente osensor S3 será atuado, se for dotipo 2 atuará os sensores S3 e S2,e se for do tipo 3 atuará os trêssensores S1, S2 e S3. As lâmpadasL1 e L2 são utilizadas para aprovarou não a caixa, de acordo com ascondições impostas peloproblema.
Sabendo que o cliente solicitou apenas caixas do tipo 2, projete um circuito digital que ao passar caixas do tipo 2 ele ligue a lâmpada L1, aprovando a caixa, e quando passar qualquer um dos dois outros tipos de caixas ele deverá considerar como reprovado, alertando ao operador para retirar as caixas da linha e para isso acender a lâmpada L2.
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