Apresentação 6

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Circuitos Digitais
Ciência da Computação
Prof. Neury Nunes Cardoso
Circuitos decodificadores
Os decodificadores são circuitos digitais combinacionais clássicos.
Recebem esta designação por apresentarem uma função específica dentro
dos circuitos digitais que é a tarefa de converter um código binário
conhecido em outro código conhecido ou em código binário necessário para
solução de um determinado problema em questão.
Existem diversos códigos binários conhecidos, dentre outros que
podemos citar:
Código BCD 8421  é o mais comum que usamos intuitivamente para
construir as tabelas verdade.
Código de Gray onde ´de um evento para o outro somente um bit sofre
variação.
Código 9876543210  que gera uma matriz diagonal onde somente 1
dos 10 bits de saída é acionado por vez.
Circuitos decodificadores
Dentro deste cenário, é possível o desenvolvimento de um
decodificador para necessidades específicas de um projeto.
Decodificadores de instruções:
Dentro dos microprocessadores existem circuitos decodificadores
responsáveis por interpretar o código da instrução que deverá ser
executada permitindo que a UC (unidade de controle) ative os circuitos
corretos para realização daquela instrução, por exemplo:
Há instruções que farão uso dos barramentos externos e há
instruções que não farão uso durante a execução, daí uma sequência lógica
de bits diferentes deve ser executada em cada caso.
Decodificador BCD para 7 Segmentos
Para demonstrar a funcionalidade de um decodificador vamos
estudar um decodificador para displays de 7 segmentos, para tal, vamos
apresentar um Display de 7 Segmentos:
O conceito
O componente
Decodificador BCD para 7 Segmentos
Estes decodificadores têm a missão de pegar as informações binárias
que trafegam nos barramentos de alguns circuitos digitais e apresentar
estas informações de uma maneira visual que possa ser compreendida pelo
homem, ou seja, os displays de 7 segmentos são, portanto, um dispositivo
de hardware que permite uma interface com o mundo externo (usuário).
O esquema básico seria:
Na figura ao lado, o decodificador está representado
pelo componente de código 4511 que é um
decodificados de 4 bits BCD para displays de 7
segmentos.
Decodificador BCD para 7 Segmentos
Os displays de 7 segmentos podem ser de dois tipos básicos:
Anodo comum segmento é ativado com nível lógico “0”
Cadoto comum segmento é ativado com nível lógico “1”
Esta informação é bastante relevante durante o projeto de um
decodificador para esta finalidade pois irá impactar diretamente na TV do
circuito e consequentemente nas suas equações de saída.
Outros tipos de displays, como os LCDs, necessitam de um outro tipo de
acionamento, normalmente, envolvendo um microprocessador ou
microcontrolador.
Decodificador BCD para 7 Segmentos
EXEMPLO: Deseja-se projetar um decodificador para um display de 7 segmentos
do tipo anodo comum, que receba uma palavra binária A com 3 bits (a2 a1 a0) e
que exiba valores numéricos ente 0 e 7 no display:
Decodificador BCD para 7 Segmentos
EXEMPLO: Deseja-se projetar um decodificador para um display de 7 segmentos
do tipo anodo comum, que receba uma palavra binária A com 3 bits (a2 a1 a0) e
que exiba valores numéricos ente 0 e 7 no display:
Decodificador BCD para 7 Segmentos
SOLUÇÃO:
a2 a1 a0 a b c d e f g
0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
0 0 1 1 0 0 1 1 1 1
0 1 0 0 0 1 0 0 1 0
0 1 1 0 0 0 0 1 1 0
1 0 0 1 0 0 1 1 0 0
1 0 1 0 1 0 0 1 0 0
1 1 0 0 1 0 0 0 0 0
1 1 1 0 0 0 1 1 1 1
TABELA VERDADE
ENTRADAS SAIDAS DO DECODIFICADOR
Decodificador BCD para 7 Segmentos
SOLUÇÃO:
a1 , a0 a1 , a0
00 01 11 10 a 00 01 11 10 b
a2 0 0 1 0 0 a2 0 0 0 0 0
1 1 0 0 0 1 0 1 0 1
a1 , a0 a1 , a0
00 01 11 10 c 00 01 11 10 d
a2 0 0 0 0 1 a2 0 0 1 0 0
1 0 0 0 0 1 1 0 1 0
a1 , a0 a1 , a0
00 01 11 10 e 00 01 11 10 f
a2 0 0 1 1 0 a2 0 0 1 1 1
1 1 1 1 0 1 0 0 1 0
a1 , a0
00 01 11 10 g
a2 0 1 1 0 0
1 0 0 1 0
Decodificador BCD para 7 Segmentos
SOLUÇÃO:
Decodificador 
BCD para 7 Segmentos
Multiplexadores e Demultiplexadores
Esta classe de circuitos combinacionais encontram vasta
aplicação na eletrônica digital, principalmente em aplicações de
comunicação de dados e nas soluções que envolvem
microprocessadores ou microcontroladores, neste último caso,
são utilizados para aumentar a capacidade de I/O (input /
output) destes dispositivos a través da multiplexação de canais
de entrada e saída.
Na construção de circuitos combinacionais, podemos
utilizar multiplexadores prontos (de uso comercial) para
implementar tabelas verdade com relativa facilidade.
Multiplexadores e Demultiplexadores
Conceitualmente, a finalidade destes dispositivos é
permitir que várias informações possam trafegar por um único
canal, em outras palavras, permitem que um conjunto paralelo
de bits sejam enviados através de um único canal (condutor) de
um ponto origem até um ponto destino. Observe a imagem
abaixo:
Multiplexador
mecânico
Multiplexadores e Demultiplexadores
Os multiplexadores também podem ser eletrônicos,
contudo, necessitam de uma informação binária que funciona
como uma chave para dizer ao multiplexador qual informação
se deseja transmitir, assim como no multiplexador mecânico
que quem decide isso é o usuário que está girando o seletor.
Multiplexadores e Demultiplexadores
Estes dispositivos também podem ser utilizados para transferir
dados paralelos através de um único canal (serial) entre um hardware
origem e um destino. No caso abaixo temos 1 Mux 8:1 e um Demux 8:1.
Multiplexadores – Implementando circuitos 
Combinacionais
Também podemos implementar tabelas verdade de circuitos
combinacionais com multiplexadores de forma bem simples:
Seja a tabela verdade de um problema qualquer:
C B A S
0 0 0 0
0 0 1 0
0 1 0 1
0 1 1 1
1 0 0 1
1 0 1 0
1 1 0 1
1 1 1 0
Para construir este circuito com um MUX precisamos associar
as entradas da tabela verdade às variáveis de seleção do
MUX e as entradas de valores à saída desejada em cada um
dos eventos da tabela, conforme mostrado adiante.
Lembrando que um valor lógico “0” está sempre associado a
ausência de tensão elétrica ou aterramento e nível lógico “1”
associado a presença de tensão elétrica ou Vcc (fonte de
tensão de corrente contínua).
Multiplexadores – Implementando circuitos 
Combinacionais
C B A S
0 0 0 0
0 0 1 0
0 1 0 1
0 1 1 1
1 0 0 1
1 0 1 0
1 1 0 1
1 1 1 0
Assim teremos a seguinte configuração:
Aterramento “0”