CODIFICADORES Y DECODIFICADORES. DISPLAYS.

Transcripción

1 CODIFICADORES Y DECODIFICADORES. DISPLAYS. Los codificadores son sistemas combinacionales construidos en forma en forma de circuito integrado, que se encargan de transformar una serie de señales sin codificar en un conjunto de señales codificadas, que forman un código. Los decodificadores son circuitos integrados digitales que convierten el código binario, el BCD, o algún otro, en una forma sin codificar. Un decodificador, por tanto, puede considerarse lo opuesto de un codificador. CODIFICADOR DECIMAL / BCD. Si se dispone de las señales de entrada, que corresponden a los 10 números del sistema decimal, mediante un codificador, podemos transformarlos en código BCD. Cuando se activa una de las entradas decimales, las salidas toman el estado correspondiente a su código BCD. Por ejemplo, si se activa la entrada decimal 3, se produce la salida BCD Este codificador solo puede tener una entrada activa. DECODIFICADOR BCD / DECIMAL. Para invertir el proceso descrito anteriormente, habría que realizar un decodificador que convirtiese el código BCD a decimal. Tendremos 4 entradas y 10 salidas; para cada combinación en BCD a la entrada, activaremos la salida equivalente en decimal (solo se activa el número decimal equivalente). Por ejemplo, si tenemos la entrada BCD 0101, activaremos la salida decimal 5. DECODIFICADOR BCD / 7 SEGMENTOS. A menudo necesitamos hacer visible la lectura de algún instrumento digital, por ejemplo, un voltímetro digital, un frecuencímetro; Esto podemos hacerlo posible mediante un visualizador numérico de 7 segmentos. Este es un indicador estático cuyos segmentos se iluminan debido a que están compuestos de diodos luminiscentes (diodos LED), pequeños filamentos de bombilla o, incluso, están formados por cristal líquido (diodos LCD). Los diodos LED trabajan a baja tensión y con pequeña potencia, por tanto, podrán excitarse directamente con puertas lógicas adecuadas. En la figura aparece un visualizador de 6 segmentos, empleando un decodificador BCD / 6 segmentos. Para codificar del 0 al 9, necesitaremos 4 bits, ya que son 10 números; pero, como 24 = 16, podemos codificar 6 combinaciones más; Ventaja que podemos aprovechar para visualizar información, caso de trabajar en código hexadecimal, si empleamos el decodificador oportuno.

2 En nuestro caso, cualquier información que corresponda a las imágenes del 10 al 15 nos indicará un error, ya que trabajaremos en código binario decimal, también llamado BCD, y visualizaremos solo del 0 al 9. Para pasar de la entrada BCD (4bits) a la salida de 7 segmentos (7 bits), necesitaremos un decodificador BCD / 7 segmentos. Haremos corresponder un 1 cuando el segmento esté excitado, es decir, ilumine, y un 0 cuando el segmento no dé luz. Por ejemplo, para una información W0, correspondiente al número 0, vemos que g = 0, y que a = b = c = d = e = f = 1, con lo que el visualizador nos queda representado dicho número. El codificador BCD / 7 segmentos es el circuito integrado 7446; la entrada es un número BCD de 4 bits (A, B, C y D). El número BCD se transforma en un código de 7 segmentos que ilumina los segmentos adecuados del visualizador tipo LED. Además, hay que considerar otras 3 entradas que forman parte del circuito integrado. La entrada de test de lámpara (LT) enciende todos los segmentos del visualizador, de esta forma comprobamos que el visualizador funciona correctamente; esta entrada se activa por nivel bajo (0 lógico), para el funcionamiento normal del decodificador siempre debe estar a nivel alto (1 lógico). Las entradas de borrador (BI/RBO y RBI) desconectan los elementos activos, aunque presentan alguna particularidad que se añade en las notas de la tabla de la verdad de este I.C.; estas dos entradas se activan y desactivan de modo similar a la entrada de test de lámparas. Las salidas del decodificador se activan por nivel bajo. TIPOS DE VISUALIZADORES. TUBO NIXIE. El tubo nixie es un visualizador de cátodo frío. Cuando cerramos el interruptor, se forma alrededor del electrodo correspondiente al negativo un plasma luminoso; si el gas interior es neón, será de color rosáceo; si es vapor de mercurio, será azul. Al aplicar tensión, lo que hacemos es desestabilizar los átomos de gas; al cabo de un instante, los electrones vuelven a su órbita inicial y devuelven al exceso de energía en forma de luminosidad. Si los electrodos los introduzco en forma de números (0, 1, 2, 9), obtengo el visualizador; por tanto, tendremos 1 ánodo y 10 cátodos.

3 CARACTERÍSTICAS: Necesita tensiones elevadas de funcionamiento (80 a 100 V). La tensión de trabajo ha de ser continua; si no, también se encenderá el ánodo. El ángulo de visión es estrecho. Es frágil, ya que está formado por una ampolla de vidrio al vacío. VISUALIZADOR LED. La estructura que guarda el visualizador LED es la de 7 segmentos. Cada segmento corresponde a un diodo LED. El visualizador LED tiene 8 electrodos: 7 corresponden a cada uno de los segmentos, y 1 corresponde al ánodo o al cátodo común a todos los segmentos. Estos electrodos se excitan con un decodificador, pero es necesaria una resistencia entre el decoder y el LED para limitar la corriente. Según se unan todos los ánodos de todos los segmentos o bien todos los cátodos, tendremos un visualizador de 7 segmentos de ánodo o de cátodo común; la función es la misma. CARACTERÍSTICAS: Trabaja a baja tensión (5V) El ángulo de visión es amplio. Son robustos. VISUALIZADOR INCANDESCENTE. El principio de funcionamiento del visualizador incandescente es el de bombilla común. Sobre un substrato cerámico colocamos los filamentos en forma de display numérico; todo ello encerrado en el interior de una ampolla hermética de la que salen los terminales de conexión del visualizador. La luz emitida por estos visualizadores es producida por el calentamiento del filamento de tungsteno. La temperatura de trabajo de los filamentos incandescentes es de 1300 C, bastante inferior al funcionamiento normal en una bombilla, unos 2500 C; lo que hace que estos visualizadores tengan una larga vida (se calcula en unas horas) Emiten una luz de color anaranjado.

4 CARACTERÍSTICAS: Trabajan a baja tensión: 3 y 5 V; el consumo por filamento es de unos 20 ma. Son compatibles con los LEDs. Se pueden atacar directamente con tensión TTL. El ángulo de visión es elevado. No necesitan resistencia limitadora. Trabajan al vacío, son frágiles. El elemento común a todos los filamentos no tiene polaridad. VISUALIZADOR DE CRISTAL LÍQUIDO (LCD). LCD (Liquid Cristal Display) es el último dispositivo aparecido y, dadas sus características de bajo consumo, tiene buen porvenir. Es un visualizador que se basa en la propiedad que tienen ciertos líquidos cuyas moléculas se pueden comportar, bien como líquidos, bien como cristales, mediante la acción de campos eléctricos que pueden cambiar su estructura. Son los únicos visualizadores pasivos (no emiten luz), a diferencia de los demás que son activos (emiten luz). Con poca luz, necesitaremos iluminación auxiliar para visualizarlos; ahora bien, a plena luz, son los que mejor se ven. Su funcionamiento es simple: sin aplicar tensión, todas las moléculas están orientadas perpendiculares a la superficie, la luz pasa sin reflejarse. Al aplicar tensión, las moléculas se desorientan, con lo que el cristal líquido se vuelve visible al reflejar la luz en él. El cristal visto en las figuras 3.9 y 3.10 es del tipo transparencia. Hay otro tipo que se llama reflexión; llevan una lámina de aluminio por la parte inferior que refleja la luz que incide en él. CARACTERÍSTICAS: Se degradan con el tiempo. Al ser un líquido sometido a un campo eléctrico, se produce electrólisis. Consumo bajo: algunos microvatios por dígito. Pueden realizarse visualizadores de grandes dimensiones (75 mm). El ángulo de visión es pequeño.

5 VISUALIZADOR ALFANUMÉRICO. Podemos visualizar números y caracteres alfabéticos. Puede ser del tipo LED o de cristal líquido. a. Tipo LED: mediante una matriz de puntos de LEDs, combinados de forma adecuada, se generan los caracteres. b. Cristal Líquido: los realizamos mediante segmentos, pero su número, en lugar de 7, es de 16 segmentos. Normalmente, este tipo de visualizadores se controlan con decodificadores de código ASCII (código alfanumérico). VISUALIZADOR MULTIDÍGITO. Hasta ahora, hemos estudiado tipos de visualizaciones refiriéndonos a un solo visualizador; es lógico pensar que, en la práctica, necesitaremos trabajar con varios visualizadores a la vez, para obtener un resultado de una medida o la información de un circuito contador, etc. Podemos realizarlo mediante visualizadores de un dígito, uno a continuación del otro; pero, a partir de cierto número de visualizadores, la cantidad de conexiones se multiplica complicando el diseño; por ello, se utilizan los visualizadores multidígito. Son varios visualizadores dentro de un mismo bloque, con una serie de patillas comunes que hacen que disminuya el número de conexiones, y facilitan el diseño de una forma considerable. SISTEMAS DE VISUALIZACIÓN. Hay dos sistemas: visualización estática y visualización dinámica. VISUALIZACIÓN ESTÁTICA. Es aquella cuyos visualizadores permanecen encendidos todos a la vez durante el tiempo de presentación. Resulta la forma sencilla de trabajo con varios visualizadores de un solo dígito. Necesitamos un decodificador y un contador de décadas para cada dígito. VISUALIZACIÓN DINÁMICA. Es aquel tipo en el que solo permanece activado un visualizador de los que forman el conjunto de visualizadores, cambiando de uno a otro de forma secuencial, a tal velocidad que el ojo humano no es capaz de detectarlo, con lo que se observa que todos los visualizadores están aparentemente encendidos a la vez. Suele ser la forma típica de trabajo con visualizadores multidígito. El bloque multidígito tiene 7 salidas comunes a todos los segmentos y, además, otra salida por dígito. Solo se utiliza un decodificador para el bloque multidígito y un circuito digital mas o menos complejo para ir conmutando a los distintos dígitos, a una frecuencia que el ojo humano no detecte, amen de un contador de décadas por dígito.

6 El circuito digital de conmutación puede estar hecho con multiplexores o con puertas tri-state (puertas de tres estados; además del 0 y el 1 tienen otro estado que es alta impedancia, o desconexión). Estos circuitos de conmutación para visualizarlos para visualizadores dinámicos son circuitos integrados; por lo que, en conjunto, son unos circuitos más sencillos; incluyen también los contadores. DISTINTOS USOS DE LOS DISPLAYS.