INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA ACADEMIA DE COMPUTACIÓN

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Andrea Felisa Gallego Cordero
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1 . INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA UNIDAD CULHUACAN INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA ACADEMIA DE COMPUTACIÓN LABORATORIO DE CIRCUITOS DIGITALES PRACTICA NO. 5 CODIFICADORES Y DECODIFICADORES DOCENTE: AGOSTO 2011

Y ELECTRÓNICA ACADEMIA DE COMPUTACIÓN LABORATORIO DE CIRCUITOS

2 2 Practica No. 5 Codificadores y Decodificadores Objetivo: Conocer y aplicar los codificadores y decodificadores para el manejo de información.

3 3 Material 1 Experimentador. Fuente regulada de 5V CD. Circuitos Integrados: 74XX00 o CD 40YY ( Equivalente en Tecnología CMOS) 74XX32 74XX86 74XX138 74XX148 74XX75 XX = LS, HC, o F. 74 = Tecnología TTL CD40 = Tecnología CMOS Microinterruptores Visualizador de siete segmentos tipo cátodo o ánodo común (display) Resistencias de 330Ω Led s º Hojas de datos técnicos de los circuitos integrados Se puede consultar: ó.net/ : )

o F. 74 = Tecnología TTL CD40 = Tecnología CMOS Microinterruptores Visualizador de siete segmentos tipo cátodo o ánodo

4 4 1. Introducción teórica. CODIFICADORES Un codificador se puede definir como un circuito combinatorio que tiene 2 n (o menos) líneas de entrada y n líneas de salida. Las líneas de salida generan el código binario correspondiente al valor de entrada. Un ejemplo el codificador de octal en binario, cuya tabla de verdad está representada en la tabla 1. Este tiene ocho entradas, una para cada uno de los dígitos octales, y tres salidas que generan el número binario correspondiente. Se supone que sólo una entrada tiene un valor de 1 en cualquier momento dado, en caso contrario el circuito no tiene significado. Entradas Salidas D 7 D 6 D 5 D 4 D 3 D 2 D 1 D 0 A 2 A 1 A Tabla 1. Tabla de verdad del codificador de octal a binario. Para diseñar un codificador en base a la tabla 1, se ve que las salidas son función de las entradas Ds, por ejemplo, la salida Ao es verdadera siempre y cuando se activen los dígitos octales D1,D 3,D 5 o D 7; aplicando condiciones semejantes a las otras dos salidas, se obtiene las siguientes funciones booleanas de salida: A 0 = D 1 + D 3 +D 5 +D 7 A 1 = D 2 + D 3 +D 6 +D 7 A 2 = D 4 + D 5 +D 6 +D 7 El codificador se puede implementar mediante tres compuertas OR; Este codificador tiene la limitación de que sólo una entrada puede estar activa en un momento

Este tiene ocho entradas, una para cada uno de los dígitos octales, y tres salidas que generan el número binario correspondiente.

5 5 dado, si dos entradas están activas en forma simultánea, la salida produce una combinación indefinida; Otra ambigüedad en dicho codificador es que se genera una salida de puros ceros (0) cuando todas las entradas son 0, es la misma salida cuando se activa a 1 la entrada Do. Esta discrepancia se puede solucionar generando una salida más, con el objeto de indicar cundo alguna de las entradas es activada (igual a 1). Aplicaciones del Codificador Circuito del Codificador de Octal a Binario La aplicación más vistosa de un codificador, es el teclado BCD (números de 0 a 9), que es aplicado en los teclados de los teléfonos. En la figura 2 se muestra el bloque de un codificador de Decimal a BCD, se ve que tiene cuatro salidas de datos (A, B, C y D) y una quinta salida E que se activa a nivel bajo e indica el momento en que alguna de las teclas es oprimida. Figura 2. Codificador de Decimal a BCD

Esta discrepancia se puede solucionar generando una salida más, con el objeto de indicar cundo alguna de las entradas es activada (igual a 1).

6 6 El circuito codificador de decimal a BCD, pude ser diseñado como el codificador de octal a binario de la figura 1; sin embargo el bloque de la figura 2 puede ser implementado mediante un circuito integrado 74LS147 y compuertas. El circuito integrado 74LS147 es un codificador de prioridad de decimal a BCD, en particular las entradas In se activan a nivel bajo y la salida Yn también la proporciona en forma complementada, como se muestra en la figura 3. Figura 3. Codificador de Prioridad de Decimal a BCD Para cumplir con el bloque funcional de la figura 2, al codificador de prioridad de decimal a BCD (CI 74XX147) le falta generar la señal E, la cual se activa a nivel bajo cuando alguna de las teclas se oprimida.

El circuito integrado 74LS147 es un codificador de prioridad de decimal a BCD, en particular las entradas In se activan a nivel bajo y la salida Yn también la proporciona en forma

7 7 Por otra parte el codificador de prioridad de decimal a BCD solo genera los números de 1 al 9 (ver tabla de figura 3), por ello es necesario implementar la entrada para el numero 0 (I0); el circuito lógico que soluciona la situación planteada es una arreglo de compuertas AND, que toma como entradas I0, A, B, C y D complementadas y como salida la función E, como se muestra en la Figura 4. DECOD IFICADOR. Figura 4. Circuito del Codificador de Decimal a BCD Un decodificador es un circuito lógico combinatorio que mediante un código binario de entrada de N bits genera 2 N líneas de salida, que se activa una a la vez dependiendo de la combinación de entrada, la configuración en general de un Decodificado se muestra en la figura 5. La tabla de verdad del decodificador se muestra en la misma figura observando que las salidas se activan a nivel alto y una sola una la vez; para diseñar este tipo de circuito lógico se referencia a la tabla correspondiendo, considerándola como una tabla de tres variables de entrada y ocho salidas tomadas una en particular. Por ello las ecuaciones para las salidas son: DO = A.B.C D1 = A.B.C D2 = A.B.C D3 = A.B.C D4 = A.B.C D5 = A.B.C D6 = A.B.C D7 = A.B.C

8 8 Figura 5. Decodificador de 3x8 Líneas. Para implementar el circuito digital se usarán compuertas AND de tres entradas, el circuito resultante sería un conjunto de ocho compuertas el cual no se implementa en la práctica por su sencillez. APLICACIONES DEL DECODIFICADOR Generación de Funciones Lógicas Como se pude ver cada una de las salidas Ds representa uno de los términos mínimos de las tres variables entrada, por ello los decodificadores se pueden usar para implementar cualquier función lógica. Por ejemplo, implementar la función K de la siguiente tabla de verdad mediante un decodificador y compuertas.

se implementa en la práctica por su sencillez.

9 9 Decimal X Y Z K Minter ó Suma de Productos K(X,Y,Z) = 3(1,4,6,7) Decodificador de BCD a Siete Segmentos. Para visualizar caracteres decimales (de 0 a 9) y algunas letras, en circuitos electrónicos se usan visualizadores de siete segmentos. La configuración de los siete segmentos están hechos mediante diodos emisores de luz (led s) que se configuran en una matriz, como se muestra a continuación: Loa visualizadores o display los hay de de dos tipos: ando común y cátodo común, para operarlos se usan los decodificadores/ manejadores de BCD a 7 segmentos (circuitos integrados 74XX47 y 74XX48 respectivamente), que toman en su entrada 4 bits en código BCD y en sus salidas proporcionan los voltajes y corrientes para activar los segmentos del display.

La configuración de los siete segmentos están hechos mediante diodos emisores de luz (led s) que se configuran en una matriz, como se muestra a continuación: Loa visualizadores o display los hay de

10 10 Desarrollo I.- DECODIFICADOR. a) Usando un decodificador y compuertas implementar la función L (A,B,C) = (0,3,4,7), comprobando su diseño mediante su tabla de verdad. b) Armar la configuración de una unidad de salida que contenga un decodificador de BCD a 7 segmentos (4511 o 74xx 48) y un visualizador tipo cátodo común (Figura 6). Figura 6. Decodificador de BCD a Siete Segmentos. II.-CODIFICADOR a) Armar la unidad de entrada que tenga los circuitos citados en la figura No. 7. b) Obtenga la tabla de verdad correspondiente. III.-CODIFICADOR/DECODIFICADOR a) Armar la unidad de entrada/salida que contenga los bloques de la figura No. 8 b) Obtenga la tabla de verdad correspondiente. IV.- Escriba sus observaciones y conclusiones.

Decodificador de BCD a Siete Segmentos. II.-CODIFICADOR a) Armar la unidad de entrada que tenga los circuitos citados en la figura No. 7. b) Obtenga la tabla de verdad correspondiente.

11 11 Figura 7. Unidad de Entrada para Teclado BCD. Figura 8. Unidad de Entrada-Salida para un Teclado BCD.

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