Sistemi Elettronici Programmabili LEZIONE N 2 Codifica BCD

Sistemi Elettronici Programmabili LEZIONE N° 2 • Codifica BCD, GRAY, ASCII • Convertitori A to D e D to A • Richiami su segnali campionati • Circuito Sampling- Hold • Pulse Code Modulation (PCM) • Pulse Amplitude Modulation (PAM) • Pulse width Modulation (PWM) SEP – Ing. Saponara 1

CODICI • • • Numeri binarii OK per sistemi elettronici digitali Numeri decimali OK per sistema “uomo” Necessità di rappresentare anche non numeri Codifica binaria di informazioni varie Esempio – Codifica binaria di numeri decimali SEP – Ing. Saponara 2

BCD (Binary-Coded Decimal numbers) • Necessità di rappresentare i numeri decimali in codice binario • 8421 BCD • si codifica in binario ciascuna cifra decimale utilizzando i primi 10 numeri binari su 4 bit • Esempio • 45310 • 010001010011 • è possibile eseguire somme e sottrazioni in BCD SEP – Ing. Saponara 3

BCD – Sette Segmenti • Per visualizzare le cifre decimali si usa frequentemente un Display a sette segmenti a f b g e d c • È possibile realizzare un codificatore • BCD SETTE SEGMENTI SEP – Ing. Saponara 4

Tabella di “Corrispondenze” base 10 a b c d e f g 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 2 0 0 1 1 0 1 3 0 0 1 1 1 0 0 1 4 0 1 0 0 0 1 1 5 0 1 1 6 0 1 1 1 7 0 1 1 1 0 0 1 0 8 1 0 0 0 1 1 1 1 9 1 0 0 1 1 1 0 1 1 SEP – Ing. Saponara 5

Codice Gray • Codici a distanza unitaria – La codifica di n e n+1 differiscono sempre di un solo bit 3 2 1 0 0 1 1 0 SEP – Ing. Saponara 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 6

Codice Gray a 4 bit Dec Ex. D Binario Gray 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 0 0 1 1 3 3 0 0 1 1 0 0 1 0 4 4 0 1 0 0 0 1 1 0 5 5 0 1 0 1 1 1 6 6 0 1 1 0 0 1 7 7 0 1 1 1 0 0 8 8 1 0 0 0 1 1 0 0 9 9 1 0 0 1 1 1 0 1 10 A 1 0 1 1 11 B 1 0 1 1 1 0 12 C 1 1 0 0 1 0 13 D 1 1 0 1 1 14 E 1 1 1 0 0 1 15 F 1 1 1 0 0 0 SEP – Ing. Saponara 7

ENCODER 1 SEP – Ing. Saponara 8

Codici alfanumerici • Necessità di rappresentare caratteri alfabetici con un codice binario • Alfabeto = 26 simboli diversi • Necessità di maiuscole e minuscole • Numeri = 10 simboli • Caratteri speciali • Codice ASCII a 128 simboli • UNICODE 16 bit simboli e ideogrammi (universale) SEP – Ing. Saponara 9

Codice ASCII SEP – Ing. Saponara 10

Riconoscimento d’errore • Errore di trasmissione a distanza (Disturbi) • Stringa digitale di “ 0” e “ 1” • L’errore si manifesta nel convertire uno 0 in 1 o viceversa • Su una parola di “K” bit la probabilità che ci siano due errori è molto bassa • Codici a ridondanza (già visti “ 5043210” e due su cinque) • Esempio – Numero 7 => 1000100 ricevuto 1010100 SEP – Ing. Saponara 11

Bit di parità • Necessità di individuare eventuali errori di trasmissione • Si aggiunge un bit (rappresentazione su 8 bit) • Il numero complessivo di “ 1” è sempre pari Simbolo T 7 - Codice ASCII 1010100 0110111 0101101 Parità PARI 11010100 10110111 00101101 SEP – Ing. Saponara Parità DISPARI 01010100 00110111 10101101 12

Sistema Elettronico SENSORE ELABORATORE ATTUATORE AMP ~ ~ ~ Filtro anti aliasing ELABORATO RE DIGITALE A/D D/A Sequenz. (M. S. F. ) A. U. (R. C. ) L. U. (R. C) MEM (RAM) REG. (F - F) I/O (M. S. F. ) SEP – Ing. Saponara ~ ~ ~ AMP 13

Spettro • Spettro del segnale V |V| t f • Spettro del segnale Campionato |V| V t Fc/2 Fc SEP – Ing. Saponara f 14

Filtro anti aliasing • La frequenza max del segnale deve essere minore di Fc/2 |V| • Filtro reale Fc/2 f |V| Fc/2 f SEP – Ing. Saponara 15

Filtro d’uscita • La ricostruzione mediante gradinata presenta uno spettro con alte frequenze V t • Per eliminare la “scalinatura” si deve filtrare le alte frequenze SEP – Ing. Saponara 16

Sampling – Hold 1 • Per effettuare la conversione A / D occorre un certo tempo TC • Durante TC il segnale deve essere costante V t SEP – Ing. Saponara 17

Sampling – Hold 2 • Campionamento e memorizzazione • Schema di principio fc • Schema reale + Vi + - Ri fc RL VU - SEP – Ing. Saponara 18

Forma d’onda reale • Carica dovuta a Ri Scarica dovuta a RL V t SEP – Ing. Saponara 19

Conversione A to D • Codifica PCM (Pulse Code Modulation) • Rappresentazione in traslazione V 1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 1000 0111 0110 0101 0100 0011 0010 0001 0000 t SEP – Ing. Saponara 20

Conversione D to A • Convertitore PAM (Pulse Amplitude Modulation) • Complementare al PCM V 1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 1000 0111 0110 0101 0100 0011 0010 0001 0000 t SEP – Ing. Saponara 21

Conclusioni • • Richiami su segnali campionati Circuito Sampling- Hold Pulse Code Modulation (PCM) Pulse Amplitude Modulation (PAM) SEP – Ing. Saponara 22