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ELETRÔNICA DIGITAL CIRCUITOS COMBINACIONAIS II CODIFICAÇÕES Prof.: Natália Cardoso Circuitos Combinacionais – Parte 2 Circuitos combinacionais são aqueles em que a saída dependem única e exclusivamente das combinações entre as variáveis de entrada. Além de se obter circuitos lógicos para soluções de problemas a partir de situações gerais, existem circuitos combinacionais que são utilizados para aplicações especificas, empregados sobretudo na arquitetura interna de circuitos integrados e sistemas digitais. Entradas Situações Saída Circuitos Combinacionais: Dentre os circuitos destinados a aplicações especificas, destacamos: Codificadores e Decodificadores Circuitos aritméticos Circuitos Combinacionais: Dentre os circuitos destinados a aplicações especificas, destacamos: Codificadores e Decodificadores Circuitos aritméticos Para construirmos codificadores e decodificadores, devemos conhecer alguns códigos digitais, que serão muito uteis na execução de projetos. Circuitos Codificadores - Decodificadores: Códigos Existem inúmeros códigos no campo da Eletrônica Digital. Para cada situação existem códigos que serão mais vantajosos que outros. Os códigos mais conhecidos são: o Código BCD 8421 o Código Excesso de 3 o Código Gray o Código de 5 Bits Código 2 entre 5 Código Johnson Circuitos Codificadores - Decodificadores: Código BCD 8421 BCD – Binary Coded Decimal 8421 – Significa uma codificação do sistema decimal em binário: 23 22 21 20 O numero de bits de um código é o numero de dígitos binários que ele possui. BCD 8421 código de 4 bits, valido entre 0 a 910 Circuitos Codificadores - Decodificadores: Código BCD 8421 DECIMAL BCD 8421 A B C D 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 Circuitos Codificadores - Decodificadores: Códigos Excesso de 3 Transformação do numero decimal no binário correspondente, somando-se 3 unidades: Ex.: 710 = 0111 → soma-se 310 = 0011 0111 0011 1010 7 representado pelo Código Excesso de 3 + Circuitos Codificadores - Decodificadores: Códigos Excesso de 3 DECIMAL Excesso 3 A B C D 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 2 0 1 0 1 3 0 1 1 0 4 0 1 1 1 5 1 0 0 0 6 1 0 0 1 7 1 0 1 0 8 1 0 1 1 9 1 1 0 0 Circuitos Codificadores - Decodificadores: Código Gray Sua principal característica é que de um número a outro apenas um bit varia. 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 varia 1 bit varia1 bit varia 1 bit Circuitos Codificadores - Decodificadores: Código Gray DECIMAL Gray A B C D 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 1 3 0 0 1 0 4 0 1 1 0 5 0 1 1 1 6 0 1 0 1 7 0 1 0 0 8 1 1 0 0 9 1 1 0 1 10 1 1 1 1 11 1 1 1 0 12 1 0 1 0 13 1 0 1 1 14 1 0 0 1 15 1 0 0 0 Circuitos Codificadores - Decodificadores: Código Gray Mapa de Karnaugh para o código Gray. 𝑪 C 𝑨 0 1 2 3 𝑩 7 6 5 4 B A 8 9 10 11 15 14 13 12 𝑩 𝑫 D 𝑫 Circuitos Codificadores - Decodificadores: Código de 5 bits o Código 2 entre 5 Sempre existe 2 bits iguais a 1, dentro de 5 bits. 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 2 bits ‘1’ 5 bits ‘0’ 2 bits ‘1’ 5 bits ‘0’ 2 bits ‘1’ 5 bits ‘0’ Circuitos Codificadores - Decodificadores: Código 2 entre 5 DECIMAL 2 entre 5 A B C D E 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 2 0 0 1 1 0 3 0 1 0 0 1 4 0 1 0 1 0 5 0 1 1 0 0 6 1 0 0 0 1 7 1 0 0 1 0 8 1 0 1 0 0 9 1 1 0 0 0 Circuitos Codificadores - Decodificadores: Código de 5 bits o Código Johnson Usado no contador Johnson. Acrescenta 1 bit a cada linha. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 Acrescenta 1 bit para cada linha Acrescenta 1 bit para cada linha Circuitos Codificadores - Decodificadores: Código Johnson DECIMAL 2 entre 5 A B C D E 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 2 0 0 0 1 1 3 0 0 1 1 1 4 0 1 1 1 1 5 1 1 1 1 1 6 1 1 1 1 0 7 1 1 1 0 0 8 1 1 0 0 0 9 1 0 0 0 0 Circuitos Codificadores - Decodificadores: Codificador – significa “por em códigos”, ou seja, é um circuito digital que converte um código conhecido em outro desconhecido mediante regras pré-estabelecidas. ENCODER Decodificador – efetua a operação inversa do codificador, ou seja, converte um código até então desconhecido por um conhecido. DECODER Circuitos Codificadores - Decodificadores: Codificador decimal/binário: Circuito combinacional capaz de realizar a conversão de entradas decimais para saídas binárias. Entrada Codificador Saída {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9} {A, B, C, D} A entrada do código decimal é feita através de um conjunto de chaves numeradas A saída é composta por 4 elementos, de tal forma a fornecer um código binário de 4 bits ou mais. Circuitos Codificadores - Decodificadores: Codificador decimal/binário: DECIMAL BINÁRIO A B C D 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 Cada chave corresponde a um valor decimal O conjunto de saída irá assumir o valor binário equivalente a entrada Circuitos Codificadores - Decodificadores: Codificador decimal/binário: Circuitos Codificadores - Decodificadores: Decodificador binário/decimal: Circuito combinacional capaz de realizar a conversão de entradas binarias para saídas decimais. Entrada Decodificador Saída {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}{A, B, C, D} A saida do código decimal é feita através de um conjunto de chaves numeradas A entrada é composta por 4 elementos, código binário de 4 bits Circuitos Codificadores - Decodificadores: Decodificador binário/decimal : BINÁRIO DECIMAL (Código 9876543210) A B C D 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 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 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Circuitos Codificadores - Decodificadores: Decodificador binário/decimal : BINÁRIO DECIMAL (Código 9876543210) A B C D 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1 0 1 0 X X X X X X X X X X 1 0 1 1 X X X X X X X X X X 1 1 0 0 X X X X X X X X X X 1 1 0 1 X X X X X X X X X X 1 1 1 0 X X X X X X X X X X 1 1 1 1 X X X X X X X X X X O código BCD 8421 não possui números maiores que 9, sendo assim, tanto faz o valor assumido das demais possibilidades excedentes. Circuitos Codificadores - Decodificadores: Decodificador binário/decimal : Simplificando cada saída utilizando o Mapa de Karnaugh: 𝑪 C 𝑨 1 0 0 0 𝑩 0 0 0 0 B A X X X X 0 0 X X 𝑩 𝑫 D 𝑫 𝑆0: 𝑪 C 𝑨 0 1 0 0 𝑩 0 0 0 0 B A X X X X 0 0 X X 𝑩 𝑫 D 𝑫 𝑆1: Circuitos Codificadores - Decodificadores: Decodificador binário/decimal: Simplificando cada saída utilizando o Mapa de Karnaugh: 𝑪 C 𝑨 1 0 0 0 𝑩 0 0 0 0 B A X X X X 0 0 X X 𝑩 𝑫 D 𝑫 𝑆0: 𝑪 C 𝑨 0 1 0 0 𝑩 0 0 0 0 B A X X X X 0 0 X X 𝑩 𝑫 D 𝑫 𝑆1: 𝑆0 = 𝑨 𝑩 𝑪 𝑫 𝑆1 = 𝑨 𝑩 𝑪𝑫 Circuitos Codificadores - Decodificadores: Decodificador binário/decimal: O Circuito equivalente será: Circuitos Codificadores - Decodificadores: Decodificador binário/decimal: Simplificando cada saída utilizando o Mapa de Karnaugh: 𝑪 C 𝑨 0 0 1 0 𝑩 0 0 0 0 B A X X X X 0 0 X X 𝑩 𝑫 D 𝑫 𝑆2: 𝑪 C 𝑨 0 0 0 1 𝑩 0 0 0 0 B A X X X X 0 0 X X 𝑩 𝑫 D 𝑫 𝑆3: Circuitos Codificadores - Decodificadores: Decodificador binário/decimal: Simplificando cada saída utilizando o Mapa de Karnaugh: 𝑪 C 𝑨 0 0 0 1 𝑩 0 0 0 0 B A X X X X 0 0 X X 𝑩 𝑫 D 𝑫 𝑆2: 𝑪 C 𝑨 0 0 1 0 𝑩 0 0 0 0 B A X X X X 0 0 X X 𝑩 𝑫 D 𝑫 𝑆3: 𝑆2 = 𝑩𝑪 𝑫 𝑆3 = 𝑩𝑪𝑫 Circuitos Codificadores - Decodificadores: Decodificador binário/decimal: O Circuito equivalente será: Circuitos Codificadores - Decodificadores: Decodificador binário/decimal: Simplificando cada saída utilizando o Mapa de Karnaugh: 𝑪 C 𝑨 0 0 0 0 𝑩 1 0 0 0 BA X X X X 0 0 X X 𝑩 𝑫 D 𝑫 𝑆4: 𝑪 C 𝑨 0 0 0 𝑩 0 1 0 0 B A X X X X 0 0 X X 𝑩 𝑫 D 𝑫 𝑆5: Circuitos Codificadores - Decodificadores: Decodificador binário/decimal: Simplificando cada saída utilizando o Mapa de Karnaugh: 𝑪 C 𝑨 0 0 0 0 𝑩 1 0 0 0 B A X X X X 0 0 X X 𝑩 𝑫 D 𝑫 𝑆4: 𝑪 C 𝑨 0 0 0 0 𝑩 0 1 0 0 B A X X X X 0 0 X X 𝑩 𝑫 D 𝑫 𝑆5: 𝑆2 = 𝑩 𝑪 𝑫 𝑆5 = 𝑩 𝑪𝑫 Circuitos Codificadores - Decodificadores: Decodificador binário/decimal: O Circuito equivalente será: Circuitos Codificadores - Decodificadores: Decodificador binário/decimal: Simplificando cada saída utilizando o Mapa de Karnaugh: 𝑪 C 𝑨 0 0 0 0 𝑩 0 0 0 1 B A X X X X 0 0 X X 𝑩 𝑫 D 𝑫 𝑆6: 𝑪 C 𝑨 0 0 0 0 𝑩 0 0 1 0 B A X X X X 0 0 X X 𝑩 𝑫 D 𝑫 𝑆7: Circuitos Codificadores - Decodificadores: Decodificador binário/decimal: Simplificando cada saída utilizando o Mapa de Karnaugh: 𝑪 C 𝑨 0 0 0 0 𝑩 0 0 0 1 B A X X X X 0 0 X X 𝑩 𝑫 D 𝑫 𝑆6: 𝑪 C 𝑨 0 0 0 0 𝑩 0 0 1 0 B A X X X X 0 0 X X 𝑩 𝑫 D 𝑫 𝑆7: 𝑆6 = 𝑩𝑪 𝑫 𝑆7 = 𝑩𝑪𝑫 Circuitos Codificadores - Decodificadores: Decodificador binário/decimal: O Circuito equivalente será: Circuitos Codificadores - Decodificadores: Decodificador binário/decimal: Simplificando cada saída utilizando o Mapa de Karnaugh: 𝑪 C 𝑨 0 0 0 0 𝑩 0 0 0 0 B A X X X X 1 0 X X 𝑩 𝑫 D 𝑫 𝑆8: 𝑪 C 𝑨 0 0 0 0 𝑩 0 0 0 0 B A X X X X 0 1 X X 𝑩 𝑫 D 𝑫 𝑆9: Circuitos Codificadores - Decodificadores: Decodificador binário/decimal: Simplificando cada saída utilizando o Mapa de Karnaugh: 𝑪 C 𝑨 0 0 0 0 𝑩 0 0 0 1 B A X X X X 1 0 X X 𝑩 𝑫 D 𝑫 𝑆8: 𝑪 C 𝑨 0 0 0 0 𝑩 0 0 0 0 B A X X X X 0 1 X X 𝑩 𝑫 D 𝑫 𝑆9: 𝑆8 = 𝑨 𝑫 𝑆9 = 𝑨𝑫 Circuitos Codificadores - Decodificadores: Decodificador binário/decimal: O Circuito equivalente será: Circuitos Codificadores - Decodificadores: Decodificador binário/decimal: O Circuito equivalente total: Circuitos Codificadores - Decodificadores: Projetos de Decodificadores: Podemos construir decodificadores que passam de qualquer código para qualquer outro. Para tal, basta montar a tabela-verdade, simplificar as expressões de saída e implementar o circuito. Circuitos Codificadores - Decodificadores: Decodificador binário/decimal com Display de 7 Segmentos: Circuito combinacional capaz de realizar a conversão de entradas binarias para saídas decimais exibidas em um display. Entrada Decodificador {A, B, C, D} A saída decimal é exibida em um display de 7 segmentos A entrada é composta por um código binário de 4 bits Circuitos Codificadores - Decodificadores: Decodificador binário/decimal com Display de 7 Segmentos: Como funciona o display? Cada segmento do display é representado por uma letra {a, b, c, d, e, f, g} o Display de 7 segmentos possibilita escrever números decimais de 0 a 9 e alguns outros símbolos que podem ser letras ou sinais. Circuitos Codificadores - Decodificadores: Decodificador binário/decimal com Display de 7 Segmentos: Circuitos Codificadores - Decodificadores: Decodificador binário/decimal com Display de 7 Segmentos: Ele pode ser: o Catodo Comum - possui todos os catodos dos leds interligados, sendo necessário aplicar nível 1 no anodo respectivo para acender cada segmento. Circuitos Codificadores - Decodificadores: Decodificador binário/decimal com Display de 7 Segmentos: Ele pode ser: o Anodo Comum - possui todos os anodos dos leds interligados, sendo necessário aplicar nível 0 no catodo respectivo para acender cada segmento.