Eletrônica - REE IIICircuitos lógicos digitais - Teoria

Codificador e decodificador

Codificador e decodificador - Teoria

Codificador e decodificador © SENAI-SP, 2004

Trabalho editorado pela Gerência de Educação da Diretoria Técnica do SENAI-SP, a partir dos conteúdos extraídos da apostila homônima, Circuitos lógicos digitais - Teoria, Capítulo VII,. São Paulo, 1991

(Reparador de Equipamentos Eletrônicos I).

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Codificador e decodificador - Teoria

Sumário

Apresentação 5 Codificador e decodificador7 Referência bibliográfica 19

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Apresentação

O objetivo que norteou a elaboração do material didático Codificador e decodificador foi o de apresentar, de uma forma organizada, clara e objetiva, os aspectos fundamentais da eletrônica.

Esperamos que esse manual sirva como instrumento de apoio ao estudo de uma matéria essencial para os que se iniciam ao campo da eletrônica.

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Codificador e decodificador

Introdução

As portas lógicas em circuitos digitais são empregadas como conversores de códigos. Dentre os conversores, estão os codificadores e os decodificadores.

Os códigos mais usados nos sistemas digitais são os seguintes: • binário

• octal

• hexadecimal

• decimal

Os equipamentos digitais podem processar somente os bits 1 e 0, sistema que não é familiar para a maioria das pessoas.

Por isso, os conversores de códigos são necessários para interpretar ou converter a linguagem do usuário para a linguagem da máquina (codificadores); e, vice-versa: converter a linguagem da máquina para a linguagem do usuário decodificadores).

Para aprender o conteúdo desta unidade, é necessário que você já domine os princípios da • aritmética binária

• portas lógicas básicas

• tabela-verdade

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Codificação Os instrumentos ou equipamentos que operam técnicas digitais empregam códigos binários. É o caso, por exemplo, de uma calculadora.

A calculadora recebe na entrada um código decimal; este, por sua vez, é decodificado na linguagem própria da máquina que opera em binário. Novamente a máquina decodifica essa linguagem binária e apresenta na saída o código decimal, que é a linguagem entendida pela maioria dos usuários.

O esquema abaixo mostra o diagrama de blocos de uma calculadora.

• O dispositivo de entrada é o teclado dos números. • Entre o teclado e a UCP (Unidade Central de Processamento) está o codificador.

• A função do codificador é converter o número decimal digitado no teclado em um código binário como, por exemplo, o BCD (8421). • A UCP executa a operação em binário e dá a resposta em binários também.

• O decodificador traduz o código binário da UCP em um código especial; esse código ilumina os segmentos corretos no indicador visual (display) de sete segmentos da calculadora. Isto é, o decodificador converte o código binário em código decimal.

Observação Em técnicas digitais, o codificador possui mais entradas que saídas; o decodificador, ao contrário, possui mais saídas que entradas.

Tanto o codificador como o decodificador têm a função de converter um código noutro código.

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Na calculadora, o codificador traduz uma entrada decimal em um número BCD (8421). Veja a seguir o diagrama lógico simplificado de um codificador de decimal para BCD.

O codificador pode ter uma entrada ativa que produz uma única saída. No caso acima ilustrado, a entrada 7 está ativada, o que resulta na saída BCD de 0111.

No exemplo da calculadora, o procedimento lógico para a implementação de um codificador decimal/binário é o seguinte:

3. Montamos a tabela-verdade do que o codificador deve realizar. No exemplo converter decimal/binário, temos um codificador com as seguintes especificações: • Entrada de 0 a 9

• Saída em binário

• Entrada ativa 1

• Saída ativa 1

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Saídas

Entradas 8421 Decimal

Observações

• Na primeira linha, a tecla ativada foi 0 (A0); por isso temos as saídas 0.

• Na segunda linha, ativou-se a tecla 1 (A1); a saída (A) é ativada formando o binário 0001 (1 decimal).

• A tabela-verdade é construída acionando uma tecla por vez até chegar ao dígito 9

(A9). Aí as saídas ativadas (D e A) formam o binário 1001 (9 decimal).

4. Como são quatro as saídas, extraímos para cada saída uma equação:

A = A1 + A3 + A5 + A7 + A9

B = A2 + A3 + A6 + A7

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3. Construímos o diagrama de blocos do circuito de cada equação, conforme abaixo é mostrado.

A = A1 + A3 + A5 + A7 + A9

B = A2 + A3 + A6 + A7

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4. Reunimos as portas em um único circuito.

Observação

A entrada A0 não aparece no diagrama, pois a sua condição é irrelevante e não influi na saída.

Decodificação A decodificação é a transferência da informação de um código para outro. Por exemplo, os circuitos digitais empregam códigos digitais diversos. Muitas vezes, um código que é válido para um subsistema não é para outro, havendo necessidade de uma interpretação. Essa interpretação é feita por um decodificador que traduz um código para outro.

No exemplo da calculadora, o decodificador traduz o código BCD para código decimal.

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Veja a seguir o diagrama de blocos de um decodificador.

A entrada do decodificador é formada pelo código BCD (8421). À saída do decodificador estão as dez linhas correspondentes a cada dígito decimal.

A cada instante uma só linha será ativada. No final de cada linha está uma lâmpada ou led para indicar a saída ativada (5).

Como podemos observar na figura anterior, as entradas C e A (C = casa 4; A = casa 1) estão ativadas. Por isso, a saída 5 decimal está ativada, como se pode ver pelo indicador 5 aceso.

Observações • Se nenhuma das entrada for ativada, o indicador zero (0) de saída deverá acender.

• Como regra geral, um decodificador com n entradas apresenta 2n combinações de saída. Assim, três entradas darão 23 (8) saídas. Contudo, existem decodificadores com n entradas que apresentam um número de saídas inferior a 2n. É o caso do decodificador BCD para decimal com quatro entradas e dez saídas (e não 24 = 16), como mostra o exemplo anterior.

Há dois tipos de decodificador: • Decodificador que ativa uma combinação de saídas para cada código aplicado à entrada (como é o caso da calculadora do exemplo dado); • Decodificador que ativa uma saída por vez.

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Decodificadores que ativam uma saída por vez Este tipo de decodificador é empregado quando se deseja selecionar um único dispositivo entre 2n. Como, por exemplo, na seleção de endereços de memória; no acionamento de relés em comutadores seqüenciais; no comando de indicador visual (display) decimal.

Em geral, este decodificador é construído por uma associação de portas E e inversores num arranjo muito simples, conforme figura a seguir.

A tabela-verdade para decodificador 2 para 4 é:

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Decodificadores que ativam combinações de saídas Esse tipo de decodificador é aplicado no acionamento de indicador visual (display) de sete segmentos.

No display tipo sete segmentos, para cada código BCD de entrada, uma combinação de segmentos tem que ser ativada, para formar a imagem do dígito decimal correspondente.

O decodificador decodifica o código binário 01 e ilumina os leds correspondentes aos segmentos que formarão o dígito decimal três, código entendido pela maioria das pessoas.

O circuito digital decodifica a linguagem binária da máquina para números decimais. Um dispositivo de saída comum usado para mostrar os números decimais é o indicador visual ou display de sete segmentos. Veja abaixo a representação desses sete segmentos.

Os sete segmentos são designados por letras que vão de a a g.

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A figura a seguir ilustra os indicadores visuais que representam dígitos decimais de 0 a 9 em alguns tipos de decodificadores.

Para aparecer o digital decimal é necessário que os segmentos a, b e c estejam acesos. Se os segmentos a, f, e, d, c e g acenderem, aparecerá no indicador visual e decimal .

Estrutura do decodificador BCD para sete segmentos (CI 7449)

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Os decodificadores BCD para sete segmentos são formados por arranjos combinatórios de portas lógicas básicas e derivadas, numa associação um pouco mais complexa do que a dos decodificadores BCD de saída única.

A seguir mostramos a tabela-verdade do decodificador comercial 7447 BCD para sete segmentos.

Entradas Saídas Decimal

AC B A B1 ab c d e f g Ind. visual

Convenção:

B1 = habilitador X = condição irrelevante

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Referência bibliográfica

SENAI-SP. DMD. Circuitos lógicos digitais - Teoria. Por Moema de Castro Oliveira. São Paulo, 1991. (Reparador de equipamentos eletrônicos I).

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