Circuitos Digitais Codificadores e Decodificadores Prof Diogo Menezes

Circuitos Digitais Codificadores e Decodificadores Prof. Diogo Menezes Ferrazani Mattos menezes@midiacom. uff. br Sala 421 – Bloco E Departamento de Engenharia de Telecomunicações – TET/UFF Universidade Federal Fluminense 1

Operação de Sistemas Digitais • Sistemas digitais obtêm dados continuamente • Diferentes modos de operação – – – Codificador/Decodificador Multiplexador/Demultiplexador Comparação Conversão de Código Transferência de Dados • Operações facilitadas por CIs disponíveis na categoria MSI (medium-scale-integration) 2

Codificador/Decodificador • Decodificadores são usados quando uma saída ou um grupo de saídas é ativado somente na ocorrência de uma combinação específica de níveis de entrada – Geralmente saídas de um contador ou registrador 3

Codificador/Decodificador • Decodificador aceita um conjunto de entradas que representam um número binário ativação somente da saída correspondente ao número da entrada Para cada uma das combinações de entrada, somente uma das M saídas vai estar ativa (ALTO) e todas as demais estão em BAIXO Muitos decodificadores são programados para produzirem saídas ativo-BAIXO (0), enquanto todas as demais estão em ALTO 4

Codificador/Decodificador Circuito para um decodificador de 3 entradas e 8 saídas Usa portas AND, AND então as saídas são ativo-ALTO Saída O 6 vai para ALTO se CBA 1102 = 610 5

Codificador/Decodificador Circuito para um decodificador de 3 entradas e 8 saídas Chamado de 3 -line-to-8 -line decoder 3 linhas de entrada e 8 linhas de saída Também chamado de decodificador binário para octal binary-to-octal recebe três bits de um número binário e ativa um de oito (octal) dígitos de saída 6 Referido como 1 -of-8 decoder Somente 1 de 8 saídas ativa ao mesmo tempo

Codificador/Decodificador • Alguns decodificadores têm uma ou mais entradas para controlar a operação de decodificação – Decodificador é ativado somente se ENABLE é ALTO • Com uma linha ENABLE comum conectada em uma quarta entrada de cada porta – Se ENABLE é ALTO, o decodificador funciona normalmente • A, B, C determinam a saída ALTA – Se ENABLE é BAIXO, todas as saídas são forçadas em BAIXO • Independentemente das entradas A, B, C 7

Codificador/Decodificador 74 ALS 138 Entradas ENABLE 8

Codificador/Decodificador 7442 BCD-to-decimal Não tem entrada de ENABLE 9

Codificador/Decodificador 7445 BCD-to-decimal Adequado para controlar LEDs ou lâmpadas, relés ou motores de corrente contínua. Referido como driver porque esse CI tem saída em coletor aberto que permite operar em corrente/voltagem mais alta que a saída TTL normal (~5 V / ~8 m. A) 10

BCD para 7 Segmentos • Display de 7 Segmentos é um modo comum de mostrar caracteres decimal ou hexadecimal – Montagem comum usa light emitting diodes (LEDs) para cada segmento Diodos deixam a corrente seguir em uma direção, mas bloqueiam na outra Quando o anodo de um LED é mais positivo que o catodo por aproximadamente 2 V, o LED acende 11

BCD para 7 Segmentos Controlado a corrente através de cada LED, alguns seguimentos são ligados e emitem luz, enquanto outros são desligados, gerando o padrão desejado. 12

BCD para 7 Segmentos Decodificador BCD para 7 segmentos 7446/47 ativa um padrão de saídas para cada entrada em BCD 13

BCD para 7 Segmentos Decodificador BCD para 7 segmentos Display commonanode O anodo de todos os LEDs está ligado ao VCC Outro tipo é o common-cathode, com cada seguimento requerendo entre 10 to 20 m. A de corrente Dispositivos TTL/CMOS não são normalmente usados para display common-cathode – uma interface 14 com um transistor é usada

Liquid Crystal Displays (LCD) • Display de Cristal Líquido (LCD) controla a reflexão da luz disponível – Pode ser luz ambiente (sala, sol) • LCD refexivo usa luz ambiente – Luz disponível pode ser provida por uma pequena fonte de luz parte do display • Backlit LCDs • LCDs têm boa aceitação graças ao baixo consumo de energia comparação com LED – LEDs têm a vantagem de ter muito mais brilho e serem visíveis em ambientes escuro 15

Liquid Crystal Displays (LCD) Aplicando voltagem entre o seguimento e o backplane liga o seguimento Arranjo Básico Voltagem ZERO desliga o seguimento 16

Liquid Crystal Displays (LCD) Ligando a 7 segment display. É comum produzir a voltagem AC requerida aplicando uma onda quadrada defasada entre os segmentos e o backplane 17

Liquid Crystal Displays (LCD) • Disponível como displays de 7 segmentos decimais multidígitos – LCD alfanuméricos são disponíveis em muitos formatos • Até 4 linhas por 40 caractéres • Outros módulos LCD permitem que usuário criem diplays gráficos controlando pontos individuais na tela chamados de pixels • Painéis LCD maiores podem ser varridos a altas taxas, produzindo vídeos de alta qualidade – Linhas de controle são organizadas em linhas e colunas • Um sistema digital deve ativar um matriz linha/coluna para controlar a quantidade de luz em cada pixel 18

Liquid Crystal Displays (LCD) • Cada pixel em um display colorido é formado por três subpixels, que controlam a luz que passa por um filtro vermelho, vermelho verde ou azul para produzir a cor do pixel Um tela LCD de 640 x 480 tem 640 x 3 conexões para colunas e 480 conexões para linhas – total de 2400 conexões para o LCD 19

Liquid Crystal Displays (LCD) • Telas mais antigas são chamadas de Twisted Nematic (TN) ou Super Twisted Nematic (STN). – LCDs passivos • Telas mais novas são chamadas de matrix TFT LCDs. – Um elemento ativo no diplay é usado para trocar os pixels entre ligado e desligado • Outras tecnologias de display vacuum fluorescent, gas discharge plasma e electroluminescence. – Física ótica varia entre cada um deles • Os meios de controle permanecem os mesmos 20

9 -4 Encoders Codificadores • Maioria dos decodificadores aceitam um código de entrada e e produzem uma saída ativa (ALTA ou BAIXA) em uma e somente uma linha de saída – Um decodificador identifica, reconhece ou detecta um código em particular 21

9 -4 Encoders Codificador • Processo oposto ao decodificar é codificar – Circuto digital Codificador tem diversas linhas de entrada, somente uma está ativa por vez Entradas são ativo-ALTO, logo, normalmente estão em BAIXO Produz um código de saída de N bits, dependendo de qual entrada está ativa 22

Codificador • Codificador octal para binário aceita 8 linhas de entrada, produz código de 3 bits na saída Circuito lógico para codificador octal-para-binário (8 -linhas-para 3 -linhas). Só uma entrada pode estar ativa por vez. 23

Codificador • Codificador de prioridade garante quando duas ou mais entradas estão ativas, o código de saída será o correspondente a entrada com maior número Nove entradas ativo-BAIXA representando os dígitos de 1 a 9, produzindo um código BCD invertido correspondendo à entrada ativa com 24 o número mais alto

Codificador • Codificador de interruptor é usado quando um dado BCD deve ser entrado manualmente em um sistema digital – 10 interruptores podem ser os interruptores do teclado de uma calculadora representando os dígitos de 0 a 9 25

Codificador Os interruptores estão normalmente abertos entrada normalmente alta Saída BCD é 0000 Quando uma tecla é pressionada, o circuito produz o código BCD para o dígito O 74 LS 147 é um codificador de prioridade. O que acontece se mais de uma tecla for pressionada ao mesmo tempo? 26

Multiplexadores (Seletores de Dados) • Multiplexador (MUX) seleciona 1 de N entradas de dados e transmite o dado selecionado em uma única saída de dados chamada multiplexando – Multiplexador Digital ou seletor de dados é um circuito lógico que realiza a mesma tarefa Controle do roteamento do dado desejado de entrada para a saída através da entrda SELECT Também chamada de ADDRESS 27

Multiplexadores (Seletores de Dados) • MUX de duas entradas pode ser usado em um sistema digital que usa dois diferntes sinais MASTER CLOCK – Clock mais rápido em um modo e mais lento em outro 28

Multiplexadores (Seletores de Dados) • MUX de 2, 4, 8 e 16 entradas estão disponíveis como CI nas famílias TTL e CMOS – Os CIs básicos podem ser combinados para obter maior número de entradas 29

Multiplexadores (Seletores de Dados) 74 ALS 157 contém 4 MUXs de duas entradas 30

Multiplexadores Aplicações (Seletores de Dados) • Circuitos multiplexadores têm inúmeras e variadas aplicações em sistemas digitais de vários tipos – Seleção/roteamento de dados – Conversão de paralelo para serial – Sequenciamento de operações 31

Multiplexadores Aplicações (Seletores de Dados) Sistema para mostrar dois contadores BCD um a cada tempo 32

Multiplexadores Aplicações (Seletores de Dados) Conversor de Paralelo para Serial Waveforms for X 7 X 6 X 5 X 4 X 3 X 2 X 1 X 0 10110101 33

Multiplexadores Aplicações (Seletores de Dados) Multiplexador usado para implementar uma função lógica descrita pela tabela verdade 34

Demultiplexador (Distribuidor de Dados) • Demultiplexador (DEMUX) recebe uma única entrada e distribui entre diversas saídas – O código SELECT de entrada determina em qual saída o dado vai ser transmitido 35

Demultiplexador (Distribuidor de Dados) Demultiplexador de 1 linha para 8 linhas 36

Demultiplexador (Distribuidor de Dados) Sistema de monitoramento de segurança com 74 ALS 138 Monitora 8 portas mas pode ser expandido para qualquer número de portas Os interruptores das portas são entradas no MUX Produze saída ALTA quando a porta está aberta e BAIXA quando a porta está fechada 37

Comparador de Magnitude • Circuito lógico combinacional que compara duas quantidades binárias de entradae e gera saídas indicando qual valor apresenta maior magnitude 41

Comparador de Magnitude 42

Comparador de Magnitude usado em um Termostato Digital 43

Conversores de Código • Conversor de código é um circuito lógico que troca os dados presentes em um tipo de código binário para outro tipo de código binário Ideia Chave de um conversor de BCD -Binário 44

Conversores de Código • Bits em uma representação BCD têm pesos decimais que são 8, 4, 2, 1 dentro de cada grupo – Isso difere de um fator 10 de um grupo de código (um dígito) para o próximo O peso decimal de cada bit na representação BCD pode ser convertido em seu equivalente binário 45

Conversores de Código Uma maneira de implementar o circuito lógico que realiza a conversão é usar circuitos somadores binários 46

Fontes • Notas de Aula do Prof. Pedro Castellanos (TET/UFF) • Notas de Aula do Prof. José Arthur Rocha (DEL / UFRJ) – http: //www. del. ufrj. br/~arthur/eel 280 • Notas de Aula do Prof. Mário Cortes (IC/UNICAMP) – http: //www. ic. unicamp. br/~cortes/mc 602/ • TOCCI, Ronald J. ; WIDMER, Neal S. ; MOSS, Gregory L. . Sistemas Digitais: Princípios e Aplicações. 11ª ed. São Paulo: Pearson, 2011. 47

Circuitos Digitais Codificadores e Decodificadores Prof. Diogo Menezes Ferrazani Mattos menezes@midiacom. uff. br Sala 421 – Bloco E Departamento de Engenharia de Telecomunicações – TET/UFF Universidade Federal Fluminense 48