Prof. Michael

ELETRÔNICA DIGITAL

Parte 10LEDs, Displays, Decodificadores e Codificadores

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Professor Dr. Michael Klug

• Diodo emissor de luz (LED)• Junção P‐N que quando energizada emite luz visível• Cor depende do cristal e da impureza de dopagem:

– Arsenieto de gálio – infravermelho– Fósforo – vermelha ou amarela– Fosfeto de gálio – verde ou amarela 

LED (Light Emitting Diode)

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• Em eletrônica digital: indicação luminosa do nível lógico• Ligado – nível lógico alto (1)• Desligado – nível lógico baixo (0)

• Tipos:

LED (Light Emitting Diode)

LED – Circuito de polarização

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S1

+5V LED

330

• Em geral os LEDs operam com tensão entre 1,5V e 3,3V• A tensão é dependente do comprimento da onda emitida

• Infravermelhos: menos de 1,5V• Vermelhos: 1,7V• Amarelos: 1,7V ou 2,0V• Verdes: entre 2,0V e 3,0V• Azuis, violeta e ultravioleta: mais de 3,0V

• O display de 7 segmentos é utilizado para permitir a visualização dos valores binários na base em que estamos acostumados a trabalhar, o sistema decimal;

• É formado pela ligação de 7 leds, tendo um dos lados ligados em um terminal comum e mais 1 led para indicar o ponto;

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Display de 7 segmentos

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– Catodo comum: Onde todos os catodos estão ligados juntos (‐) e as entradas são os anodos de cada led;

– Anodo comum: Onde todos os anodo estão ligados juntos (+) e as entradas são os catodos de cada led; 

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Display de 7 segmentos

Podemos ter duas configurações de ligação:

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• A disposição física dos leds permite a visualização dos números;

• A ligação física utiliza a pinagemao lado.

7

Display de 7 segmentos

Não devemos esquecer dos resistores para limitar acorrente que circula pelos leds.

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• Acionamento:

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Display de 7 segmentos

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Decodificador ‐ Definição

• É um circuito digital que detecta a presença de uma combinação específica de bits (código) em suas entradas indicando a presença desse código através de um nível de saída especificado.

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2 para 4

Decodificador ‐ Circuito Básico

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11

0

0 0

0

1

0

1

1

1

0

0

0

1

1

1

0

0

0

ETAPA 1

Decodificador ‐ Circuito Básico

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12

1

1 1

1

0

0

0

1

1

0

0

0

1

0

1

0

0

0

ETAPA 2

Decodificador ‐ Circuito Básico

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13

0

0 0

0

1

1

1

0

0

1

1

1

0

1 1

0

0

0

ETAPA 3

Decodificador ‐ Circuito Básico

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1

1 1

1

0

1

0

0

0

1

1

1

0

0

1

0

0

0

ETAPA 4

Decodificador ‐ Circuito Básico

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TABELA VERDADE

Q1AB

Q0

Q2Q3

Decodificador ‐ Circuito Básico

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Criação de T.V. em VHDL

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ENTITY TABVERDADE ISPORT(

a,b,c : IN BIT; ‐‐ “a” é mais significativoy : OUT BIT;

END TABVERDADE;

ARCHITECTURE truth of TABVERDADE isSIGNAL in_bits : BIT_VECTOR(2 DOWNTO 0);BEGINin_bits <= a & b & c; ‐‐ concatena bits de entrada em bit_vectorWITH in_bits SELECTy <= ‘0’  WHEN “000”,  ‐‐ tabela verdade

‘0’  WHEN “001”,‘0’  WHEN “010”,‘1’  WHEN “011”,‘0’  WHEN “100”,‘1’  WHEN “101”,‘1’  WHEN “110”,‘1’  WHEN “111”;

END truth ;

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• ENABLE – HABILITA a saída do circuito

Com ENABLE = 0 todas as saídas ficam em 0Com ENABLE = 1 saída depende do estado de A e B

Decodificador ‐ ENABLE

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TABELA VERDADE

Q1AB

Q0

Q2Q3ENABLE

Decodificador ‐ ENABLE

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• 7447 – PARA 7 SEGMENTOS ‐ ANODO• 74138 – 3 PARA 8• 74139 – 2 PARA 4 DUPLO• 74154 – 4 PARA 16• 7442 ‐ 4 PARA 10• 7448 – PARA 7 SEGMENTOS ‐ CATODO

Decodificador – Modelos Comerciais

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Decodificador ‐ 7447

• Decodificador para display de 7 segmentos com anodo comum

ESQUEMA ELETRÔNICO

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Decodificador ‐ 7447

Saída

para o

display

Entradas de

seleção

Teste do CI

Diagrama funcional - Pinagem

-

+5V

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Decodificador – 7447 Tabela Verdade

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Decodificador – 7447 

Exemplo de ligação – SIMULADOR

Na prática colocar resistores.No simulador não precisa

D

CB

A

MSB – Bit MaisSignificativo – A3

LSB – Bit MenosSignificativo – A0

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Decodificador – 7447 

• Supressão de Zero:

Zeros mais significativos

Zeros menos significativos

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VHDL para decodificador de 7 segmentos 

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Decodificador – 74138

• Decodificador de 3 para 8 com entradas enable para associação

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Decodificador – 74138

Diagrama funcional - Pinagem

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Decodificador – 74138 Tabela Verdade

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Decodificador – 74138 

Exemplo de ligação – SIMULADOR

HABILITAÇÃOSe A=C=1 E B=0, qual saída deverá desligar?

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VHDL para o CI 74138

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Decodificador  ‐ 74139 

• 2 PARA 4 DUPLO

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Decodificador – 74139

Diagrama funcional - Pinagem

A

B

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Decodificador – 74139 Tabela Verdade

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Decodificador – 74139 Exemplo de ligação – SIMULADOR

BA

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Decodificador  74154

Codificador 4 para 16

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Decodificador  74154Diagrama funcional - Pinagem

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Decodificador – 74154 Tabela Verdade

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Decodificador – 74154 ‐ Associação

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Exemplo de ligação – SIMULADOR

Decodificador – 74154 

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Decodificador 7442

Decodificador de 4para 10

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Decodificador 7442Diagrama funcional - Pinagem

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Decodificador – 7442 Tabela Verdade

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Decodificador 7442

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DECODIFICADOR 7448

• Decodificador para display de 7 segmentos com catodo comum

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DECODIFICADOR 7448

Diagrama funcional - Pinagem

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Decodificador – 7448 Tabela Verdade

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CODIFICADORESUm codificador tem um certo número de linhas de entrada, onde somente uma delas é ativada por vez, e produz um código de saída de Nbits, dependendo de qual entrada está ativada

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Codificador de Prioridade

• É um codificador onde quando duas ou maisentradas são ativadas, o código da saída écorrespondente à entrada de maior valor

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Codificador de Prioridade ‐ 74147

74147I9I8I7I6I5I4I3I2I1

A0A1A2A3

U2

Codificador de 10 para 1

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Codificador de Prioridade ‐ 74147

Tabela Verdade

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Codificador de Prioridade ‐ 74147Aplicação: Codificador de Teclado

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Codificador de Prioridade ‐ 74147

EXEMPLO DE CIRCUITO - SIMULAÇÃO

Percebe a entradaem 0.

Saída invertida

0110

1001

0

1

1

0

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Codificador de Prioridade ‐ 74148

74148EI

I7I6I5I4I3I2I1I0 EO

A0A1A2

GS

U3

Codificador de 8 para 3

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Codificador de Prioridade ‐ 74148

Tabela Verdade

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VHDL para Codificador de Prioridade

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• É possível implementar algumas aplicações com osdispositivos estudados até o momento.

• Pode‐se utilizar, por exemplo, a informação de umvalor lido em um instrumento e se este valor for igualou maior que um valor pré‐determinado pode‐seligar uma lâmpada de sinalização ou mesmo ligar umrelê ou uma entrada digital de uma máquina quepoderia servir para ligar e desligar um motor.

APLICAÇÕES DE DECOD. E CODIFIC.

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Seleção de apenas um determinado valor

• Quando tivermos a necessidade de atuar algumdispositivo quando somente um determinado valorestiver presente podemos utilizar uma portainversora, conforme a figura a seguir.

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Quando determinado valorfor digitado na entrada, a saídacorrespondente, neste caso o 5, liga.

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Seleção de mais de um valor.• Neste caso temos mais de uma possibilidade de saída,sendo necessário utilizar uma porta lógica que tenhamais entradas.

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Quando algum dos números selecionadosfor digitado na entrada, neste caso o 8,6,4 e 1,o LED da saída liga.

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Seleção por faixa de valores

• Se tivermos a necessidade de trabalharmoscom faixa de valores, como quandotrabalhamos com níveis em silos ou comtemperatura em fornos, em que uma açãodeve ser tomada se a temperatura ou nívelforem abaixo ou acima de determinado valor.

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Faixa ACIMA de determinado valor

Quando algum dos números selecionadosfor igual ou maior que 7 o LED da saída liga.

Podemos ainda dizer que o número é maior que 6

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Faixa ABAIXO de determinado valor

Quando algum dos números selecionadosfor igual ou menor que 2 o LED da saída liga.

Podemos ainda dizer que o número é menor do que 3

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1 ‐ Sistema de senha

• Uma outra possibilidade de aplicação é a que permite a visualização e atuação de um sistema de senhas. Neste caso terá que se fazer a escolha da senha através da conexão física da saída. 

• A mudança de senha somente poderá ocorrer mudando‐se a conexão da saída

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2 ‐ Sistema de senha ‐ Circuito

SENHA

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3 – Sistema com Silos

Considere um sistema composto por umsilo, para armazenamento de material,com um sensor ultrasônico no topo domesmo, conforme a figura. A função dosensor é informar a altura do nível dematerial dentro do tanque, sendo que, ainformação é disponibilizada na saídabinária D,C,B e A.

Sabendo que o nível é dado em metros, podendo variar entre 0 (vazio) e 9 (cheio) metros, projete um circuito digital que possibilite visualizar o níveldo silo. Além disso, quando o nível for maior ou igual a 7 metros ele deverá ligar a lâmpada L1, e quando o nível for menor que 3 metros deverá ligar alâmpada L2.

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4 – Sistema de ReservatórioConsidere um sistema composto por umreservatório para abastecimento, com umsensor ultrasônico no topo do mesmo,conforme a figura. A função do sensor éinformar a altura do nível de líquidodentro do tanque, sendo que, ainformação é disponibilizada na saídahexadecimal A,B,C e D.A bomba é controlado por um sistemaeletrônico, onde, quando a entrada X1recebe um pulso positivo a bomba liga,permanecendo assim até que receba umoutro pulso positivo na entrada X2.

Sabendo que o nível é dado em metros, podendo variar entre 0 (vazio) e 9(cheio) metros, projete um circuito digital que possibilite visualizar o nível dosilo. Além disso, quando o nível for menor ou igual que 3 metros ele deveráligar a bomba, e quando o nível for maior que 8 metros deverá desligar abomba.

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5 – Sistema de Seleção de CaixaConsidere um sistema utilizadopara selecionar determinado tipode caixa através da altura,conforme a figura ao lado.Se a caixa for do tipo 1 somente osensor S3 será atuado, se for dotipo 2 atuará os sensores S3 e S2,e se for do tipo 3 atuará os trêssensores S1, S2 e S3. As lâmpadasL1 e L2 são utilizadas para aprovarou não a caixa, de acordo com ascondições impostas peloproblema.

Sabendo que o cliente solicitou apenas caixas do tipo 2, projete um circuito digital que ao passar caixas do tipo 2 ele ligue a lâmpada L1, aprovando a caixa, e quando passar qualquer um dos dois outros tipos de caixas ele deverá considerar como reprovado, alertando ao operador para retirar as caixas da linha e para isso acender a lâmpada L2.

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