decoders encoders

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<p>ASSOCIAÇÃO EDUCACIONAL DOM BOSCO</p><p>FACULDADE DE ENGENHARIA DE RESENDE</p><p>CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA / ELETRÔNICA</p><p>HANS RODRIGUES LOPES – 20670032</p><p>JOSÉ AMÉRICO DA SILVA ROCHA – 20670075</p><p>JULIANA COSTA – 20570048</p><p>NATÁLIA RODRIGUES DA SILVA – 20670012</p><p>DECODIFICADORES E CODIFICADORES</p><p>Resende</p><p>05/09/2008</p><p>SUMÁRIO</p><p>1. INTRODUÇÃO....................................................................................................... 3</p><p>2. OBJETIVO.............................................................................................................. 3</p><p>3. EMBASAMENTO TEÓRICO............................................................................... 3</p><p>3.1 DECODIFICADORES (DECODERS)...................................................................... 3</p><p>3.2 CODIFICADORES (ENCODERS)........................................................................... 5</p><p>4. MATERIAL E MÉTODO...................................................................................... 8</p><p>4.1 METODOLOGIA APLICADA................................................................................ 8</p><p>4.2 MATERIAIS E EQUIPAMENTOS.......................................................................... 8</p><p>5. PROCEDIMENTOS, RESULTADOS E ANÁLISE EXPERIMENTAIS......... 9</p><p>5.1 DECODIFICADORES.............................................................................................. 9</p><p>5.1.1 DECODIFICADOR BCD PARA DECIMAL.......................................................... 10</p><p>5.2 CODIFICADORES................................................................................................... 11</p><p>5.2.1</p><p>CODIFICADOR/DECODIFICADOR DE CHAVES PARA DISPLAY DE SETE</p><p>SEGMENTOS...........................................................................................................</p><p>13</p><p>5.2.2 CODIFICADOR DE 2421 PARA 8421.................................................................... 14</p><p>6. CONCLUSÃO.......................................................................................................... 15</p><p>7. REFERÊNCIAS...................................................................................................... 16</p><p>1. Introdução</p><p>Os circuitos codificadores e decodificadores são uma classe dentre os circuitos</p><p>combinacionais que, em princípio, são responsáveis pela “tradução” entre a linguagem do</p><p>usuário e a linguagem de máquina. Neste caso, o papel do codificador é transformar a</p><p>linguagem do usuário em linguagem de máquina, enquanto que o decodificador executa a</p><p>função inversa.</p><p>2. Objetivo</p><p>Nesta experiência teve-se por objetivo verificar o funcionamento básico de alguns</p><p>tipos de decodificadores e de codificadores. Buscou-se, então, simular valores lógicos nas</p><p>entradas de modo que, ao final, fosse analisado o resultado obtido em suas saídas.</p><p>Primeiramente foram verificados os seus circuitos básicos partindo-se, em seguida, para casos</p><p>específicos como o do conversor BCD para decimal e dos conversores de códigos.</p><p>3. Embasamento teórico</p><p>3.1 Decodificadores (Decoders)</p><p>Um decodificador é um circuito lógico que recebe um conjunto de entradas que</p><p>representa um número binário e ativa apenas a saída correspondente ao número recebido, as</p><p>entradas são analisadas e uma saída é ativada.</p><p>No decodificador da figura 1 a seguir tem-se N entradas e M saídas, onde o número de</p><p>saídas podem ser iguais a 2N ou menor como no decodificador BCD que só utiliza 10 das 16</p><p>saídas possíveis.</p><p>Figura 1: Esquema básico e um decodificador de N entradas e M saídas.</p><p>Apesar de não necessariamente as entradas de um decodificador estarem conectadas as</p><p>saídas de um contador (visto no bimestre anterior) em geral o decodificador faz o</p><p>monitoramento de alguma contagem, logo frequentemente encontraremos o decodificador</p><p>conectado a um contador.</p><p>Como exemplo clássico de um decodificador tem-se o CI TTL 7442, que é um</p><p>decodificador BCD para decimal, ilustrado na figura 2 (a) a seguir juntamente com a sua</p><p>tabela verdade (figura 2-b). Como exemplo de operação, se for aplicado o código 0101 às</p><p>entradas, somente a saída 5 se torna ativa.</p><p>(a) (b)</p><p>Figura 2: (a) Diagrama geral de um decodificador BCD para decimal e sua tabela verdade (b).</p><p>Assim, os decodificadores são usados sempre que uma saída ou grupo de saídas deve</p><p>ser acionado apenas na combinação específica dos níveis da entrada.</p><p>A figura 3 traz o circuito equivalente em gates lógicos (a) para um decodificador</p><p>básico de duas entradas e quatro saídas e sua tabela verdade (b).</p><p>(a)</p><p>(b)</p><p>Figura 3: (a) Circuito equivalente para um decodificador 2x4 e sua tabela verdade (b).</p><p>3.2 Codificadores (Encoders)</p><p>A maioria dos decodificadores aceita um código de entrada e produz uma nível ALTO</p><p>ou BAIXO (dependendo do decodificador) em uma saída correspondente, ou seja identifica o</p><p>código de entrada e o decodifica. O oposto deste processo de decodificação é chamado de</p><p>codificação e é realizado por um circuito lógico codificador, a qual possui um número de</p><p>entradas, onde somente uma delas é a código na saída de N bits dependendo de qual entrada</p><p>está ativada (ver figura 4). O número de entradas M é menor ou igual a 2N. Normalmente</p><p>apresenta-se o codificador como sendo M*N.</p><p>Figura 4: Esquema básico e um codificador de N entradas e M saídas.</p><p>Como exemplo clássico de um codificador, considere-se o codificador de um teclado</p><p>decimal, ilustrado a seguir na figura 5 (a). Por simplicidade, está sendo mostrado a forma de</p><p>acionamento apenas para a tecla 9, mas é idêntica para as demais teclas. Considerando-se que</p><p>somente uma tecla seja acionada por vez, o código referente à tecla pressionada aparece nas</p><p>saídas. Assim, como exemplo, se a tecla 3 for pressionada, tem-se na saída o código 0111.</p><p>(a)</p><p>(b)</p><p>Figura 5: (a) Circuito básico de um codificador decimal para BCD e suas tabela verdade (b).</p><p>- Codificador de Prioridade (CI 74147):</p><p>Eventualmente pode ser que mais de uma tecla seja acionada por vez. Neste caso,</p><p>deve-se ter uma prioridade, isto é, somente uma deva ter efeito na saída, sendo que as demais</p><p>ficam “inibidas”. Um circuito que executa esta função é o TTL 74147, que é um codificador</p><p>decimal para BCD. Uma particularidade deste integrado é que suas entradas são ativas por</p><p>zero. Da mesma forma, a sua saída é ativa por zero, isto é, o código BCD da saída aparece</p><p>complementado. A sua tabela verdade a seguir ns figura 6:</p><p>Figura 6: Tabela verdade para um codificador de prioridade.</p><p>Como exemplo, pode-se observar, pela tabela de figura 6, que se a tecla 6 for</p><p>pressionada (levada a zero), independente do valor das entradas 0, 1, 2, 3, 4 e 5, a saída</p><p>apresenta o código 1001 (complemento de 0110, que vale 6 em BCD).</p><p>4. Material e método</p><p>4.1 Metodologia empregada</p><p>Para as experiências que seguem, foi necessário, para cada um dos circuitos montados,</p><p>simular os níveis lógicos “Ø” e “1” para as entradas existentes; em seguida, após esses testes</p><p>foram montadas as tabelas verdades contendo os resultados (níveis lógicos) presentes nas</p><p>saídas desses circuitos, a partir dos quais verificou-se suas referidas funções.</p><p>Para as simulações, bem como para alimentar os circuitos devidamente, foi utilizado</p><p>um módulo contendo um conjunto de chaves liga-desliga, para atuarem como entradas e</p><p>fornecerem os dois níveis lógicos possíveis, e um grupo de LED’s na mesma quantidade, os</p><p>quais seriam ligados às saídas dos circuitos, indicando o seu nível lógico (“1” = LED aceso e</p><p>“Ø”= LED apagado).</p><p>4.2 Materiais e equipamentos</p><p>• 01 CI 74LS04;</p><p>• 01 CI 74LS08;</p><p>• 01 CI 74LS42;</p><p>• 01 CI 74LS32;</p><p>• 02 CI’s 74LS00;</p><p>• 01 módulo de experimentos com:</p><p>- fonte de +5 Vcc;</p><p>- conjunto de chaves liga-desliga com LED’s indicadores;</p><p>- matriz de contatos para montagem (Proto Board).</p><p>5. Procedimentos, resultados e análise experimentais</p><p>5.1 Decodificadores</p><p>Para dar início a esta primeira etapa do experimento, relativa aos decodificadores, foi</p><p>montado o circuito da figura 7 abaixo, utilizando-se os dois gates do CI 7404 e quatro do CI</p><p>7408; deve-se lembrar que ambos os CI’s foram alimentados a partir dos pinos 7 (“terra”) e</p><p>14 (+ 5Vcc):</p><p>Figura 7: Circuito decodificador de 2 entradas e 4 saídas.</p><p>O circuito da figura 7 anterior trata-se de decodificador de duas entradas A e B e</p><p>quatro saídas L0, L1, L2 e L3; baseando-se no circuito montado anteriormente e simulando-se</p><p>os valores lógicos para as entradas A e B, obteve-se a tabela da figura 8, a qual relaciona os</p><p>resultados obtidos nas referidas saídas para cada situação:</p><p>Figura 8: Tabela verdade montada para o circuito da figura.</p><p>ENTRADAS SAÍDAS</p><p>A B L3 L2 L1 L0</p><p>Ø Ø 1 Ø Ø Ø</p><p>Ø 1 Ø 1 Ø Ø</p><p>1 Ø Ø Ø 1 Ø</p><p>1 1 Ø Ø Ø 1</p><p>A tabela da figura 8 mostra que, para cada combinação de entrada, apenas a saída</p><p>correspondente a essa combinação assume nivel lógico ”1”, ficando as demais em “0”. Assim,</p><p>ao serem inseridos os bits “0” e “1” em A e B, respectivamente, a saída ativada com “1” será</p><p>5.1.1 Decodificador BCD para decimal</p><p>Para esta segunda experiência foi montado o circuito da figura 9 abaixo, utilizando-se</p><p>um CI 74LS42, sendo este alimentado a partir de seus pinos 7 (“terra”) e 14 (+ 5Vcc):</p><p>Figura 9: Decodificador BCD para decimal.</p><p>Novamente, simulando-se os níveis lógicos “Ø” e “1” nos pinos A, B, C e D, obteve-</p><p>se a tabela verdade mostrada na figura 10:</p><p>ENTRADAS SAÍDAS</p><p>D C B A 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0</p><p>CHAVES</p><p>L9 L8 L7 L6 L5 L4 L3 L2 L1 L0</p><p>A B C D</p><p>Ø Ø Ø Ø 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Ø</p><p>Ø Ø Ø 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Ø 1</p><p>Ø Ø 1 Ø 1 1 1 1 1 1 1 Ø 1 1</p><p>Ø Ø 1 1 1 1 1 1 1 1 Ø 1 1 1</p><p>Ø 1 Ø Ø 1 1 1 1 1 Ø 1 1 1 1 1</p><p>Ø 1 Ø 1 1 1 1 1 Ø 1 1 1 1 1</p><p>Ø 1 1 Ø 1 1 1 Ø 1 1 1 1 1 1</p><p>Ø 1 1 1 1 1 Ø 1 1 1 1 1 1 1</p><p>1 Ø Ø Ø 1 Ø 1 1 1 1 1 1 1 1</p><p>1 Ø Ø 1 Ø 1 1 1 1 1 1 1 1 1</p><p>1 Ø 1 Ø 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2</p><p>1 Ø 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1</p><p>1 1 Ø Ø 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1</p><p>1 1 Ø 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1</p><p>Figura 10: Tabela montada para o decodificador 74LS42.</p><p>Analisando-se os resultados obtidos na figura 10 verifica-se nas situações identificadas</p><p>em 1 que, para cada “palavra” binária de entrada inserida a partir de A, B, C e D, as saídas de</p><p>L0 à L9 assumem uma condição tal que somente uma delas fica com nivel lógico baixo (“0”);;</p><p>assim, no primeiro caso, onde A, B, C e D assumem 00002, somente a saída L0 se encontrará</p><p>em “0”, enquanto que na condição 00012 a saída que assume “0” será L0. tal situação se repete</p><p>por dez vezes, de modo que todas as saídas assumem, nivel “0” estando as demais em “1”</p><p>Para a situação de número 2 têm-se combinações que não atendem a este tipo de</p><p>decodificador, visto que o código BCD é valido somente para as primeiras situações; para</p><p>esses quatro últimos casos todas as saídas assumiram nível lógico “1”.</p><p>5.2 Codificadores</p><p>Nesta segunda parte experimental o objetivo foi o estudo de alguns codificadores</p><p>básicos; para tal montou-se o circuito da figura 11 seguinte:</p><p>Figura 11: Codificador de quatro entradas e duas saídas.</p><p>O circuito da figura 11 anterior trata-se de um codificador de quatro entradas, A, B, C</p><p>e D, e duas saídas, L1 e L0; para a montagem do mesmo foram empregados dois gates lógicos</p><p>da função OR.</p><p>Em seguida, inserindo-se níveis lógicos “0” e “1” nas entradas e verificando-se os</p><p>estados das saídas, foi montada a tabela da figura 12:</p><p>Figura 12: Tabela montada para o decodificador 74LS42.</p><p>Pela tabela da figura 12 anterior, verifica-se que, para cada “palavra” inserida no</p><p>circuito, apenas uma das quatro entradas se encontra em “1”, de modo que, na saída, apareça</p><p>o código binário correspondente à ordem (que vai de 0 à 3) dessa mesma saída que está</p><p>ativada; assim, quando tem-se 1000 nas entradas A, B, C e D, respectivamente, estando</p><p>somente a primeira entrada em “1”, na saída tem-se 002 relativo a entrada A, que é a única em</p><p>“1”.</p><p>ENTRADAS SAÍDAS</p><p>A B C D L1 L0</p><p>1 Ø Ø Ø Ø Ø</p><p>Ø 1 Ø Ø Ø 1</p><p>Ø Ø 1 Ø 1 Ø</p><p>Ø Ø Ø 1 1 1</p><p>5.2.1 Codificador/decodificador de chaves para display de sete segmentos</p><p>Nesta segunda experiência relativa aos codificadores, ainda empregando os CI’s</p><p>74LS32, foi montado o circuito da figura 13:</p><p>Figura 13: Codificador/decodificador de chaves para display de sete segmentos, com quatro</p><p>entradas.</p><p>No circuito da figura 13 tem-se uma parte montada com os dois gates OR, de modo</p><p>idêntico ao esquema da figura 11; a segunda parte corresponde ao decodificador formado por</p><p>displays de sete segmentos, onde somente duas de suas entradas foram utilizadas, de acordo</p><p>com o número de saídas disponíveis no codificador, sendo as outras duas aterradas;</p><p>Após a montagem do referido circuito da figura 13, foram inseridas as combinações</p><p>adequadas de bits em A, B, C e D, observando-se, simultaneamente, os resultados obtido no</p><p>display de sete segmentos. A tabela da figura 14 traz esses resultados:</p><p>Figura 14: Tabela montada para o circuito da figura 13.</p><p>ENTRADAS CARACTER</p><p>GERADO A B C D</p><p>1 Ø Ø Ø Ø</p><p>Ø 1 Ø Ø 1</p><p>Ø Ø 1 Ø 2</p><p>Ø Ø Ø 1 3</p><p>Pela tabela da figura 14 observa-se que, para cada “palavra” presente em nas entradas</p><p>do A, B, C e D do codificador, pode ser visualizado no display de sete segmentos o número</p><p>em decimal relativo à ordem, que vai de 0 a 3, da entrada que estava ativada com nível lógico</p><p>“1”; assim, quando a entrada B estava em “1”, o display mostrava o número 1.</p><p>5.2.2 Codificador de 2421 para 8421</p><p>Nesta última experiência foram empregados os dois CI’s 74LS00; para este caso foi</p><p>montado o circuito da figura 15:</p><p>Figura 15: Conversor de código 2421 para 8421.</p><p>No circuito da figura 15 tem-se em total de sete entradas relativas à quatro variáveis A,</p><p>B, C e D; as saídas são L0, L1, L2 e L3. Sabendo-se disso, próximo passo foi a montagem da</p><p>tabela da figura 16, após simular valores lógicos para as referidas entradas, tal que obteve-se:</p><p>Figura 16: Tabela verdade montada para o circuito da figura 15.</p><p>Pela tabela da figura 15 verifica-se que, para cada “palavra” binária inserida a partir de</p><p>A, B, C e D, no código 2424, têm-se nas saídas um resultado correspondente para cada uma</p><p>delas no código 8421.</p><p>6. Conclusão</p><p>Pôde-se concluir através deste experimento que os circuitos codificadores e</p><p>decodificadores utilizam o principio de se obter resultados distintos nas saídas para cada</p><p>entrada que estiver ativada (em “1”), estando as demais em “0”, ou, então, gerar códigos de</p><p>entrada e ativar uma saída por vez, respectivamente. Viu-se ainda que esses circuitos podem</p><p>trabalhar com diversos códigos distintos e que sua montagem é simples e emprega apenas</p><p>alguns gates lógicos mais comuns.</p><p>Palavras-chave: decodificador, codificador, entrada ativada, saída ativada.</p><p>ENTRADAS SAÍDAS</p><p>A B C D L3 L2 L1 L0</p><p>Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø</p><p>Ø Ø Ø 1 Ø Ø Ø 1</p><p>Ø Ø 1 Ø Ø Ø 1 Ø</p><p>Ø Ø 1 1 Ø Ø 1 1</p><p>Ø 1 Ø Ø Ø 1 Ø Ø</p><p>1 Ø 1 1 Ø 1 Ø 1</p><p>1 1 Ø Ø Ø 1 1 Ø</p><p>1 1 Ø 1 Ø 1 1 1</p><p>1 1 1 Ø 1 Ø Ø Ø</p><p>1 1 1 1 1 Ø Ø 1</p><p>7. Referências</p><p>CIRCUITOS ARITMÉTICOS. Disponível em: . Acesso em: 09 set 2008.</p><p>CODIFICADORES DE MANUSEIO DE DADOS. Disponível em: . Acesso em: 09 set 2008.</p><p>DECODIFICADORES. Disponível em:</p><p>Decodificadores.pdf >. Acesso em: 09 set 2008.</p>