Encoder e decoder

ENCODER
Gli encoder (codificatori) sono dispositivi elettronici che trasformano una informazione non
binaria ( ottale, decimale, codice gray, ecc.) in un codice binario. Ad esempio l’ encoder di
Fig. 1 codifica una cifra ottale in un numero binario.
Fig. 1
In Fig. 1 la configurazione dei bit di uscita e’ composta da “C B A” (A rappresenta il bit
meno significativo o LSB, C rappresenta il bit piu’ significativo a MSB). La tabella di verita’
del suddetto encoder e’ la seguente:
ingressi
attivi
0
1
2
3
4
5
6
7
Uscite – codice binario
C
0
0
0
0
1
1
1
1
B
0
0
1
1
0
0
1
1
A
0
1
0
1
0
1
0
1
Quando si vorra’ ad esempio codificare il numero 58, in ingresso sara’ alto l’ ingresso 5 e
saranno bassi tutti gli altri ingressi, in uscita si presentera’ la configurazione 1012
corrispondente al al 58 in binario.
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DECODER
Funzione inversa dell’ encoder e’ realizzata dal decoder, cioe’ trasforma un codice binario
in un codice di tipo diverso ( ottale, decimale, codice gray, ecc.). In Fig. 2 e’ riportato lo
schema di un decoder da codice binario BCD a cifra decimale.
Fig. 2
La tabella di verita’ del suddetto decoder e’ la seguente:
Ingressi BCD
D
C
B
A
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
Uscita
decimale
attiva
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Quando ad esempio in entrata si presenta la configurazione binaria “011”, in uscita sara’
alta l’ uscita 3 mentre tutte le altre uscite saranno basse.
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DISPLAY A 7 SEGMENTI
Un circuito decoder molto importante e’ quello che utilizza il display a 7 segmenti. Questo
e’ un componente elettronico che ha sette segmenti luminosi piazzati in modo da poter
visualizzare tutti i numeri da 0 a 9. Il suo schema e’ riportato in Fig. 3
Fig. 3
Ogni segmento e’ in realtà un componete che si chiama DIODO LED (diodo emettitore di
luce), questo e’ un tipo particolare del diodo. Di seguito sono riportati i simboli del diodo
generico e del diodo led:
anodo
catodo
DIODO GENERICO
anodo
catodo
DIODO LED
Il diodo ha due fili per il collegamento con l’ esterno che sono chiamati ANODO e
CATODO ed ha un comportamento elettrico diverso a seconda di come si applica la
tensione ai suoi capi (polarizzazione del diodo). Ci sono due possibili configurazioni di
alimentazione:
-
polarizzazione diretta : si applica al diodo una tensione rendendo positivo l’ anodo
rispetto al catodo. In questo caso il diodo si comporta quasi come un cortocircuito e
si fara’ attraversare da corrente (in questa ipotesi il diodo LED si illuminera’).
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-
Polarizzazione inversa: si applica al diodo una tensione rendendo positivo il
catodo rispetto all’ anodo. In questo caso il diodo si comparta da circuito aperto e
non si fara’ attraversare da corrente (in questa ipotesi il diodo LED non si
illuminera’).
In Fig. 4 e’ riportato lo schema interno di un display a 7 segmenti:
A
F
B
G
E
C
D
Fig 4
Ognuno sei sette LED riportati rappresenta un segmento, se ad esempio facciamo in
modo che si accendano i LED A B C D e G avremo visualizzato il numero 3, se facciamo
accendere i LED B e C avremo visualizzato il numero 1.
Lo schema riportato in Fig. 4 rappresenta un display a catodo comune (CK), questo ha i
diodi interni con i catodi tutti collegati assieme, Se poniamo il piedino CK a massa per far
accendere un segmento bastera’ dare una tensione positiva all’ altro capo del LED
corrispondente.
Esiste anche una configurazione detta ad anodo comune, in questa tutti gli anodi dei LED
sono collegati assieme, per fare accendere un segmento occorrera’ quindi che l’ anodo
comune sia collegato alla tensione positiva di alimentazione del circuito e l’ altro capo del
LED corrispondente sia collegato a massa.
Tornando al display a catodo comune, per visualizzare un numero occorrera’ quindi
mettere allo stato logico uno un certo numero di anodi dei segmenti, assolvera’ a questo
compito un integrato (7448 per il display a catodo comune, 7447 per il display ad anodo
comune) che automaticamente fara’ corrispondere ad un codice BCD (corrispondente al
numero da visualizzare) i segnali necessari a pilotare il display. Lo schema completo del
circuito e’ quello riportato in Fig. 5.
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VCC
!!
5V
*
+,-
#
"
(
$
'
&
(
!
%
"
#
$
%
!
&
'
)
Fig. 5
In questo schema:
DCBA
sono i bit del codice BCD del numero decimale da visualizzare
a, b, c, d, e, f, g
sono le linee corrispondenti agli anodi del diodi LED del display
DP
e’ il piedino corrispondente all’ anodo del LED relativo al punto
decimale
LT
e’ un ingresso attivo basso che quando e’ posto a 0 fa accendere tutti
i segmenti del display per effettuare un test di funzionamento a
prescindere dai segnali DCBA
RBI
e’ un di ingresso attivo basso che quando e’ posto a 0 spegne
l’ eventuale zero da visualizzare (nel caso ad esempio degli zeri
non significativi a destra di un numero)
RBO
e’ un segnale di uscita attivo basso che quando e’ 0 comunica
ad altri 7448 che e’ stato spento uno zero non significativo
Le resistenze collegate fra le uscite del 7448 e gli anodi dei segmenti hanno la funzione di
limitare la corrente nei diodi dato che questi andrebbero distrutti con l’ applicazione diretta
di una tensione di 5 V corrispondente allo stato alto di uscita.
Per capire meglio la funzione dei segnali RBI ed RBO supponiamo di voler visualizzare un
numero intero di 3 cifre con lo spegnimento degli zeri non significativi con esclusione del
primo a destra, dovremo realizzare uno schema di principio come in Fig. 6.
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Fig. 6
Supponiamo che le cifre da visualizzare siano “089”, la cifra del terzo display sara’ quindi
“0”, dato pero’ che l’ RBI del 7448/3 e’ posto a massa (zero logico) questo zero non sara’
visualizzato e vedremo il numero “89”. L’ RBO del 7448/3 sara basso perche’ la terza cifra
e’ stata azzerata, questo fatto pero’ non avra’ influenza sul 7448/2 in quando questo dovra’
pilotare l’ accenzione della cifra “8”.
Supponiamo invece che le cifre da visualizzare siano “009”, il terzo display sara’ spento
per quanto detto prima, ma si spegnera’ anche il secondo display in quanto l’ RBO del
7448/3 sara’ basso e di conseguenza portera’ basso l’ RBI del secondo display. Il numero
che vedremo sara’ quindi “8”.
Supponiamo infine che le le cifre da visualizzare siano tutti zero “000”, per quanto detto
prima il terzo e il secondo display si spegneranno, il primo display invece visualizzera’ lo
zero in quanto il suo RBI non e’ collegato a niente. Il numero che vedremo sara’ quindi “0”
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