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9.1 DECODIFICADORES 9.2 DECODIFICADORES/MANEJADORES DE BCD A SIETE SEGMENTOS 9.3 EXHIBIDORES CON CRISTAL LIQUIDO (LCD) 9.4 CODIFICADORES 9.5 SIMBOLOS IEEE/ANSI
DECODIFICADOR: Es un circuito lgico que acepta un conjunto de entradas que representan nmeros binarios y que activan solamente la salida que corresponde a dicho dato de entrada.
ESQUEMA
Diagrama General
Entradas de Habilitacin. Ejemplo 9-2. Decodificador de BCD a decimal (7442) Decodificador/ manejador de BCD a decimal:
Entradas de HABILITACIN: Algunos decodificadores tienen uno o mas entradas de HABILITACIN que se utilizan para controlar la operacin del decodificador. EJEMPLO
DECODIFICADOR 74LS138
Decodificador
El cdigo de entrada se aplica en A2, A1 y A0, donde A2 es el MSB La barra sobrepuesta de inversin indica que se trata de salidas activas en BAJO. Las entradas E1, E2 y E3 son entradas de habilitacin.
DIAGRAMA LOGICO
SIMBOLO LGICO
DIAGRAMA LGICO
SIMBOLO LGICO
TABLA DE VERDAD
EJEMPLO 9-2:
ESQUEMA
SOLUCIN
SOLUCION
SOLUCIN:
Aplicaciones del Decodificador: Se emplean cuando se desea activar una o ms salidas cuando se presenta una combinacin en los niveles de entrada. Se emplean para temporizar o para poner seales en secuencia.
EJEMPLO 9-3:
Describa la operacin del circuito: CIRCUITO
Diagrama de Tiempos:
Decodificadores/Manejadores de BCD a siete segmentos Se emplean para formar los caracteres decimales de 0 a 9 y algunas veces los caracteres hexadecimales de A a F. Se utiliza este decodificador para tomar una entrada BCD y dar las salidas que pasarn corriente por los segmentos indicados que consiste en un arreglo de diodos LED.
EJEMPLO
La entrada del cdigo 1111 (15) borra todos los segmentos. ESQUEMA
En el tipo de nodo comn, los nodos de todos los segmentos estn unidos, junto con Vcc.
En el tipo de ctodo comn, los ctodos de todos los segmentos estn unidos y conectados a tierra.
Exhibidores con Cristal lquido (LCD) Controla la reflexin e la luz disponible. El consumo de corriente es bajo en comparacin con los LED. Aplicando un voltaje entre el segmento y el plano posterior el segmento cambia a ENCENDIDO. El voltaje cero hace que el segmento cambie a APAGADO. Figura.
Manejo de un LCD:
En vez de aplicar una seal alterna, se puede aplicar ondas cuadradas fuera de fase al segmento y al plano posterior.
CODIFICADORES: Un Codificador es un circuito digital que produce un cdigo de salida que depende de cul de las entradas se encuentra activa ESQUEMA
Diagrama General
Para que funcione adecuadamente solo puede estar activa una entrada a la vez
Codificadores de Prioridad Codificador de prioridad de decimal a BCD 74147 Codificador Interruptor Ejemplo
Codificadores de Prioridad Tipo especial de decodificador que detecta cuando dos o ms entradas son activadas al mismo tiempo y genera un cdigo que corresponde a la entrada con mayor prioridad. Codificador de prioridad de decimal a BCD 74147 tiene 9 lneas activas a BAJO como ingresos y produce como salida el cdigo BCD negado.
Circuito para entrada por teclado de un nmero de tres dgitos en el registro de almacenamiento
Decodificador 7442
Decodificador 7445
Decodificador 74LS138
Codificador 74147
Un tcnico realiza pruebas sobre el circuito de la figura 9-4 utilizando un grupo de interruptores para aplicar cdigos de entrada desde A4 hasta A0. Prueba cada posible entrada y verifica la correspondiente salida del decodificador para ver si sta est activada. Con todo esto, observa que todas las salidas que son nmeros impares responden de manera correcta, pero las salidas que son pares no responden cuando se aplica el cdigo asociado con ellas. Cules son las causas ms probables de falla?
SOLUCIN
Solucin
Resulta claro que para activar cada salida que es un nmero par, se requiere de un cdigo de entrada con A0 = 0. De este modo, las fallas ms probables son: Falla en el interruptor conectado a la salida A0 Un circuito abierto en la trayectoria que une al interruptor con la lnea A0 Un cortocircuito externo desde la lnea A0 hacia Vcc Un cortocircuito interno que une Vcc con las entradas en A0 de cualquiera de los circuitos
Ejemplo 9-8.
Un tcnico alambra las salidas de un contador BCD con las entradas del decodificador/manejador de la figura 9-8. Hecho esto, aplica pulsos con una frecuencia muy baja en la entrada del contador y observa el dispositivo de exhibidor con LED, el cual se muestra a continuacin. A medida que el contador comienza el conteo ascendente desde 0000 hasta 1001. Examine con cuidado la secuencia observada y trate de predecir la falla ms probable.
SOLUCIN
Solucin Al comparar lo observado con lo esperado para cada conteo, observamos varias cosas importantes: Para aquellos conteos donde el dgito observado es incorrecto, el patrn observado en los segmentos no corresponde a ningn conteo mayor de 1001. Esto descarta una falla en el contador o en el alambrado que va desde el contador hacia el decodificador/manejador. Los segmentos que corresponden a patrones correctos (0, 1, 3, 6, 7 y 8) tienen la propiedad comn de que los segmentos e y f estn ambos o encendidos o apagados. Los patrones incorrectos tienen la propiedad comn de que los segmentos e y f presentan estados opuestos a los que deberan tener; es decir, si intercambiamos los estados de estos dos segmentos e y f, entonces obtenemos el patrn correcto.
Multiplexores (Selectores de Datos): Circuito lgico que, dependiendo del estado de sus entradas de seleccin, lleva uno de sus varios datos a su salida.
DIAGRAMA
Multiplexor bsico de dos entradas: El nivel lgico que se aplica a la entrada S determina qu compuerta AND de habilita. Multiplexor de cuatro entradas. Multiplexor de ocho entradas. Ejemplo 9-9: En la figura describa la operacin del circuito. Multiplexor cudruple de dos entradas (74157/LS157/HC157)
Multiplexor 74157
Aplicaciones de los Multiplexores Direccin de los datos: Los multiplexores pueden dirigir los datos desde una de varias fuentes hasta un destino. Ejemplo. Conversin de Paralelo a Serial: Proceso por el que todos los bits de datos se presentan simultneamente en la entrada del circuito y entonces son transmitidos hacia la salida de ste uno a la vez. Ejemplo. Secuencia de Operaciones: Ejemplo.
Generacin de funciones lgicas: Los multiplexores se pueden utilizar para implantar funciones lgicas directamente desde una tabla de verdad, en este caso las entradas de seleccin funcionan como variable lgicas y cada entrada se dato se conecta en ALTO o BAJO. Ejemplo.
Sistema para presentar visualmente dos contadores BCD de dgitos mltiples, uno a la vez
Multiplexor que se usa para implantar una funcin lgica descrita por la tabla de verdad
Demultiplexores (Distribuidores de datos): Circuito lgico que, dependiendo del estado de sus entradas de seleccin, canaliza los datos que estn en su entrada hacia una de las varias salidas.
DIAGRAMA
Demultiplexor General
Demultiplexor de 1 a 8 lneas: Los CI decodificadores pueden emplearse como demultiplexor, con las entradas de cdigo que sirve como las entradas de SELECCIN.
El decodificador 74LS138 puede funcionar como un demultiplexor cuando E1 se utiliza como entrada da datos. Demultiplexor de reloj: Transmite la seal de ste hacia el destino determinado por el cdigo aplicado en las entradas de seleccin.
Sistema de seguridad y vigilancia: Se puede utilizar una combinacin multiplexor/demultiplexor para manejar ocho puertas.
Sistema de transmisin de datos asncronos. Formas de onda durante un ciclo completo de transmisin.
Demultiplexor de 1 a 8 lneas
Demultiplexor de reloj
Informacin Adicional sobre la simbologa IEEE/ANSI Smbolo IEEE/ANSI Demux 74151: La etiqueta G0/7 denota la dependencia AND entre las entradas de seleccin y cada una de las entradas de datos. Smbolo IEEE/ANSI Multiplexor 74157: El CI contiene cuatro MUX de dos entradas. La notacin G1 indica la dependencia AND que existe la entrada de seleccin y la entrada de datos. Smbolo IEEE/ANSI Multiplexor 74150: Tiene 16 entradas y cuatro entradas de seleccin. Smbolo IEEE/ANSI Demultiplexor 74LS138.
Demux 74151
Multiplexor 74157
Multiplexor 74150
Demultiplexor 74138
Ejemplos Adicionales sobre Deteccin de Fallas Ejemplo 9-13: Ejemplo 9-14: Ejemplo 9-15:
Ejemplos Adicionales sobre Deteccin de Fallas Ejemplo 9-13: Considere el circuito de la figura 9-25. Al realizar una prueba sobre el circuito, se obtuvieron los resultados de la tabla 9-2. Cul es la falla ms probable en este circuito?
SOLUCIN
Solucin: Existe una falla en alguna parte entre la salida de la seleccin de unidades del contador 2 y las entradas I0 del MUX correspondientes a las unidades. Debemos comparar los patrones de bits de los valores real y visualizado de las unidades para el contador 2 (tabla 9-3).
Vemos que el dgito presentado para las unidades del contador 2, siempre es igual al dgito de unidades del contador 1, probablemente es resultado de un nivel lgico ALTO constante en la entrada de seleccin de las unidades en el MUX. La causa ms probable de este nivel ALTO es un circuito abierto en la trayectoria entre la entrada de seleccin de las decenas en el MUX y la entrada de seleccin de unidades del mismo dispositivo.
Ejemplo 9-14: Se hacen pruebas al sistema de vigilancia y seguridad de la figura 9-33 y los resultados obtenidos se presentan en la tabla 9-4. Qu posibles fallas son las que pueden producir estos resultados?
SOLUCIN
Solucin:
La causa ms probable de este comportamiento es un nivel lgico ALTO constante en A2, ya que esto siempre hara que el cdigo de seleccin fuese mayor o igual que 4; con esto se sumara cuatro a los cdigos de seleccin del 0 hasta el 3.
Ejemplo 9-15: Un tcnico realiza pruebas sobre un sistema de transmisin sncrona de datos que no funciona de manera correcta (figura 9-34). Se utiliza un osciloscopio para observar las salidas del MUX y del DEMUX durante un ciclo de transmisin, cuyos resultados se muestran en la figura 9-38. Cules son las posibles causas del mal funcionamiento?
SOLUCIN
Solucin: Todas las seales parecen ser correctas entre t0 y t9; la seal Oo contiene el dato serial que proviene del registro A y la seal O1 contiene el dato serial que proviene del registro B. Las salidas O2 y O3 nunca son activadas. Entre t10 y t14, la salida Oo, en lugar de O2 , contiene el dato serial que proviene del registro C. Entre t14 y t18, la salida O1, en lugar de O3 contiene el dato serial que proviene del registro D.
Comparadores de Magnitud: Compara dos cantidades binarias de entrada y que genera como salida un indicador que seal si las entradas son iguales; sin no lo son entonces la salida indica cul es el mayor.
Entrada de datos: El 74HC85 compara dos nmeros binarios sin signo de cuatro bits cada uno (A y B).
Salidas: El 74HC85 tiene 3 salidas que son activas en el nivel ALTO. La salida OA>B, OA<B y OA=B.
Conexin en cascada de las entradas: La conexin en cascada de carias entradas proporcionan un medio para ampliara la operacin de comparacin a ms de 4 bits. Ejemplo: Comparador de 4 bits y Comparador de 8 bits Aplicaciones: Los comparadores de magnitud se emplean a menudo como parte de la circuitera de decodificacin de direcciones. Tambin son tiles en aplicaciones de control. Smbolo IEEE/ANSI: Comparador 74HC85.
Comparador 74HC85
Comparador 74HC85
Convertidores de Cdigo: Es un circuito lgico que cambia los datos presentados en un tipo de cdigo binario a otro cdigo binario.
Idea Bsica: El Diagrama presenta la idea bsica para un convertidor de BCD a binario de 2 dgitos.
Proceso de Conversin: Se calcula la suma binaria de los equivalentes binarios de todos aquellos bits de la representacin BCD que son unos. (Ejemplo). Implantacin del circuito: El proceso de conversin puede efectuarse mediante el uso de circuitos sumadores binarios. (Ejemplo). Otras maneras de implantar el convertidor de cdigo: Es ms eficiente hacer uso de memorias (ROM) o de dispositivos lgicos programables (PLD).
Convertidor de BCD a binario implantado con sumadores paralelos de cuatro bits 74LS83
Canal de Datos: Son lneas Bidireccionales que llevan los datos entre el CPU y la memoria, o entre el CPU y los dispositivos de E / S.
EJEMPLO
Tres diferentes dispositivos pueden transmitir datos de 8 bits en un canal de datos de 8 lneas a un microprocesador; solo se habilita un dispositivo a la vez, de modo que evita la contencin del canal.
Registro de Tres Estados 74173/LS173/HC173: El 74173 es un registro de cuatro bits con capacidad de entrada y salida en paralelo. DIAGRAMA Smbolo lgico para 74173: la notacin & indica la relacin AND entre los dos pares de entradas de habilitaci.
Operacin de transferencia de Datos: El contenido de algunos registros puede transferirse en paralelo sobre el canal de datos, a travs de la aplicacin adecuada de los niveles lgicos a las entradas de habilitacin. Seales de canal: Ejemplo. Diagrama simplificado de temporizacin de canales: Se puede mostrar la actividad de seales que ocurre en el grupo de lneas de canal, en el cual se emplea una sola forma de onda de temporizacin. Ejemplo. Aplicacin (expansin) del canal:
Ejemplo 1: Las conexiones que van hacia y provienen del canal de datos se simboliza por flechas anchas. Ejemplo 2: Las conexiones se representan mediante lneas empaquetadas.
Canal bidireccional: Se han creado CI que conectan entradas y salidas internamente a fin de reducir el nmero de terminales de CI y de conexiones de canal. Ejemplo.
ENTER
Actividad de las seales durante la transferencia del dato 1011 del registro A al registro C
Forma simplificada de mostrar la actividad de la seal en las lneas del canal de datos
Un manejador de canal octal 74HC541 conecta las salidas de un convertidor analgico- digital (ADC) a un canal de datos de 8 lneas
Representacin simplificada del canal que hace uso de una sola lnea