Circuitos Combinacionais

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Análise de Circuitos Digitais – Codificadores Prof. Luiz Marcelo Chiesse da Silva
Cefet/PR – Cornélio Procópio 1
CODIFICADORES / DECODIFICADORES
Uma grande parte dos sistemas digitais trabalha com os níveis lógicos (bits)
representando informações que são codificadas em bits. Exemplo:
• computador trabalha com informações alfanuméricas;
• a calculadora com informações numéricas;
• a telefonia digital com canais de voz convertidos para a forma digital;
• cd laser com sinais sonoros.
Estes sistemas não entendem a informação que processam na forma de
letras, números, sinais sonoros,.... e sim, na forma de bits, sendo necessário
transformar estas informações na forma de códigos binários. Devido à diversidade
de informações e ao desenvolvimento da eletrônica digital, vários códigos foram
criados e consequentemente vários circuitos para a codificação e decodificação
destas informações.
Os codificadores e decodificadores são circuitos combinacionais dedicados:
circuitos comuns em projetos de sistemas digitais devido às funções lógicas que
executam, sendo encontrados prontos em circuitos integrados comerciais. Exemplos
de códigos.
Código BCD 8421
Também chamado simplesmente de BCD – Binary Coded Decimal (Decimal
Codificado em Binário), é composto por quatro bits, tendo cada bit um peso
equivalente ao do sistema numérico binário:
• “1” para o primeiro bit à direita, que é chamado de bit menos significativo (LSB –
Least Significant Bit);
• “2” para o segundo bit à direita;
• “4” para o terceiro;
• “8” para o quarto bit à direita, que é chamado de bit mais significativo (MSB –
Most Significant Bit);
Desta forma este código representa os números decimais de “0” a “9” no sistema
binário.
BCDDecimal
8 4 2 1
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
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8 1 0 0 0
9 1 0 0 1
Ao invés de se converter um número formado por diversos dígitos para o
sistema binário os sistemas digitais que utilizam este código podem converter cada
dígito do número para o BCD.
19203948192 = 11100100111011011100110010000112
192039481910 = 0000 1001 0010 0011 1001 0100 1000 0001 1001
 1 9 2 3 9 4 8 1 9
Código BCH
O código Binary Coded Hexadecimal (Hexadecimal Codificado em Binário) é
análogo ao código BCD com a diferença de representar os algarismos do sistema
hexadecimal através das combinações possíveis com quatro bits.
Decimal BCH
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
A 1 0 1 0
B 1 0 1 1
C 1 1 0 0
D 1 1 0 1
E 1 1 1 0
F 1 1 1 1
Código ASCII
Um exemplo de código binário é o código ASCII – American Standard Code for
Information Interchange (Código Americano Padrão para a Troca de Informações),
que foi criado para padronizar a troca de informações ou dados entre os
computadores, seus periféricos (teclado, monitor, ....) e é utilizado também em
alguns sistemas de comunicação de dados. É composto por sete bits para codificar
várias informações diferentes como números, letras, símbolos especiais, sinais de
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controle de transmissão, sinais de controle de formatação e sinais de controle de
dispositivos.
B7 0 0 0 0 1 1 1 1
B6 0 0 1 1 0 0 1 1
B5 0 1 0 1 0 1 0 1
B4 B3 B2 B1 Hex 0 1 2 3 4 5 6 7
0 0 0 0 0 NUL DLE Sp 0 @ P ´ p
0 0 0 1 1 SOH DC1 ! 1 A Q a q
0 0 1 0 2 STX DC2 “ 2 B R b r
0 0 1 1 3 ETC DC3 # 3 C S c s
0 1 0 0 4 EOT DC4 $ 4 D T d t
0 1 0 1 5 ENQ NAK % 5 E U e u
0 1 1 0 6 ACK SYN & 6 F V f v
0 1 1 1 7 Bel ETB ‘ 7 G W g w
1 0 0 0 8 BS CAN ( 8 H X h x
1 0 0 1 9 HT EM ) 9 I Y i y
1 0 1 0 A LF SUB * : J Z j z
1 0 1 1 B VT Esc + ; K [ k {
1 1 0 0 C LF FS , < L \ l
1 1 0 1 D CR GS - = M ] m }
1 1 1 0 E SO RS . > N ^ n ~
1 1 1 1 F SI US / ? O _ o Del
Código: Significado:
NUL (Null char) caracter nulo
SOH (Start of Header) começo do cabeçalho de transmissão
STX (Start of Text) início do texto
ETX (End of Text) fim do texto
EOT (End of Transmission) fim da transmissão
ENQ (Enquiry) questionamento
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ACK (Acknowledgment) reconhecimento
Bel (Bell) campainha
BS (Backspace) retorno do carro
HT (Horizontal Tab) tabulação horizontal
LF (Line Feed) alimentação da linha
VT (Vertical Tab) tabulação vertical
FF (Form Feed) alimentação de papel
CR (Carriage Return) enter
SO (Shift Out) shift
SI (Shift In) shift
DLE (Data Link Escape) queda do link de dados
DC1 (XON) (Device Control 1) dispositivo de controle 1
DC2 (Device Control 2) dispositivo de controle 2
DC3 (XOFF)(Device Control 3) dispositivo de controle 3
DC4 (Device Control 4) dispositivo de controle 4
NAK (Negative Acknowledgement) reconhecimento negado
SYN (Synchronous Idle) sincronismo
ETB (End of Trans. Block) fim do bloco de transmissão
CAN (Cancel) cancelar
EM (End of Medium) fim da mídia
SUB (Substitute) substituto
Esc (Escape) tecla Esc
FS (File Separator) separador de arquivo
GS (Group Separator) separador de grupo
RS (Request to Send)(Record Separator) solicitação de envio
US (Unit Separator) separador de unidade
Sp (Space) espaço
Exemplos:
- pressionando-se a tecla “F” do teclado de um microcomputador internamente é
gerado o código B7B6B5B4B3B2B1B0 = 1000110;
- pressionando-se a tecla “f” do teclado de um microcomputador internamente é
gerado o código B7B6B5B4B3B2B1B0 = 1100110;
- tecla “3”: B7B6B5B4B3B2B1B0 = 0110011;
- tecla espaço: B7B6B5B4B3B2B1B0 = 0100000;
- tecla shift: B7B6B5B4B3B2B1B0 = 0001110 ou 0001111;
Código de paridade
Em virtude de transientes, ruídos e outras perturbações, erros de 1 bit às
vezes ocorrem quando um dado na forma digital é transmitido por linhas telefônicas
ou outros meios de transmissão de dados. Uma maneira de detectar estes erros é
incluir um ou mais bits com os bits dos dados a serem transmitidos, de modo que
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estes bits adicionais sejam gerados a partir de uma combinação dos bits dos dados.
Um modo de se efetuar este tipo de transmissão de dados é adicionar um bit de
paridade - bit adicional que indicará se o número de bits “1” dos dados será par ou
ímpar. Ex.:
bit de paridade = 0 → número par de bits “1”
 1 → número ímpar de bits “1”
bit de
paridade
 informação
01001
11000
01100
00000
Na transmissão de dados, o circuito transmissor deve possuir um gerador de
paridade e o circuito receptor um verificador de paridade, trabalhando como um
codificador e decodificador. Cabe observar que o bit de paridade não faz parte da
informação em si, sendo partesomente do processo de transmissão. Assim, ao
invés de se transmitir somente os bits dos dados, se transmite um bit à mais (no
exemplo acima a informação a ser transmitida é constituída por quatro bits mas são
transmitidos cinco bits).
O gerador de paridade pode criar um bit de paridade de valor “0” para um
número par e “1” para um número ímpar de bits “1” da informação, respectivamente.
Este tipo de geração de paridade é chamada de geração de paridade par. No caso
contrário, quando é gerado “1” para um número par e “0” para um número ímpar de
bits “1”, é chamada geração de paridade ímpar.
bit de
paridade
 informação
01001 → paridade par
11001 → paridade ímpar
Um circuito gerador e verificador de paridade é o “ou exclusivo” (exclusive or).
Abaixo é mostrado um gerador de paridade par e um verificador. Para gerar a
paridade ímpar basta inverter a saída da porta lógica ou exclusivo na saída do
gerador de paridade (S1). A última porta lógica indica se os sinais do gerador e
verificador são iguais, fornecendo “0” caso a transmissão seja efetuada com
sucesso e “1” caso ocorram erros na transmissão.
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E 0
E 1
E 2
E 3
S 1 S 2
gerador de
par idade
ver i f icador de
par idade
S 1 = S2 : 0
S 1 ≠ S2 : 1
Codificadores
Os codificadores são circuitos lógicos dedicados que convertem informações
alfanuméricas ou de controle para um código determinado. A maior aplicação dos
codificadores está na conversão de dados de um sistema de interface com o
usuário, como o teclado, para o código com o qual o respectivo sistema digital
trabalha.
Codificador Decimal - BCD
E9 E8 E7 E6 E5 E4 E3 E2 E1 E0 S3 S2 S1 S0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0
Codificador
Decimal
BCD
“1”
S3 (MSB)
S2
S1
S0 (LSB)
“0”
E0
E1
E2
E3
E4
E5
E6
E7
E8
9
E9
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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
S3 = E8 + E9
S2 = E4 + E5 + E6 + E7
S1 = E2 + E3 + E6 + E7
S0 = E1 + E3 + E5 + E7 + E9
E9 E8 E7 E6 E5 E4 E3 E2 E1 E0
S3 (MSB)
S2
S1
S0 (LSB)