Na tecnologia digital, a informação transmitida, recebida ou convertida é expressa por um conjunto de símbolos do sistema numérico binário - um código binário.

Qualquer número decimal que conhecemos pode ser representado como uma coleção de uns e zeros deste sistema. O número decimal 7, por exemplo, no sistema binário é escrito assim: 0111. Aqui o símbolo mais à esquerda é o dígito mais significativo, e o símbolo mais à direita é o dígito menos significativo de um número de código binário de quatro bits. A conversão deste número binário para um número decimal é realizada na seguinte ordem: 0111 = 0X2³+1X2²+1X2¹+1x2⁰ =0+4+2+1 =7.

A base para converter um número binário em decimal é o número 2. O próprio código neste caso é chamado de binário natural ou código 8-4-2-1.

A Tabela 1 o ajudará a converter números decimais em binários e vice-versa em um código de quatro dígitos.

Tabela 1

A fim de fixar mais firmemente na memória o princípio de codificação da informação digital em um sistema binário, propomos analisar experimentalmente o funcionamento de um contador binário de quatro bits, montado, por exemplo, em flip-flops JK de acordo com o circuito mostrado em FIG. 1.

Arroz. 1 contador de quatro dígitos

Monte todas as partes do balcão na protoboard. Conecte LEDs ou outros indicadores nas saídas diretas de todos os triggers, pelos quais seria possível observar visualmente os estados lógicos dos triggers. A função de uma fonte de contagem de pulsos de entrada de longa duração é realizada por um RS-trigger montado nos elementos lógicos 2I-NOT DD1.1, DD1.2 e controlado pelo botão SB1.

Prepare uma tabela (Tabela 2) na qual você registrará os estados lógicos dos gatilhos do contador de pulsos com os símbolos do sistema numérico binário. Na coluna mais à esquerda "Contagem" anote imediatamente os números de sequência dos pulsos de entrada de 0 a 15. Na segunda coluna da esquerda (Q1) anote o estado lógico do primeiro disparo em cada próximo pulso, na terceira coluna ( Q2) - o estado lógico do segundo gatilho, etc. d.

Portanto, verifique a instalação, a confiabilidade da soldagem e, se não encontrar nenhum erro, ligue a energia. Neste caso, alguns LEDs podem acender, sinalizando que os triggers relacionados a eles estavam em um único estado no momento da energização. Pressione o botão SB2 para. aplique uma tensão de baixo nível à entrada R dos gatilhos e, assim, defina todos os gatilhos do contador para o estado zero. Agora todos os indicadores estão desligados. Este estado lógico de todos os flip-flops de um contador de pulsos de quatro dígitos é indicado na tabela por zeros.

Tabela 2

Agora pressione e solte brevemente o botão SB1. Neste caso, o gatilho RS passará do estado zero para o estado único e, por meio de uma tensão de alto nível na saída direta, mudará o primeiro gatilho do contador para o mesmo estado. Como resultado, o LED HL1 acenderá. Os gatilhos restantes do contador manterão o estado zero e seus LEDs, é claro, não devem brilhar.

Registre esse estado dos gatilhos na tabela: na coluna Ql-1, no resto-0. Pressione pela segunda vez o botão SB1, simulando o segundo pulso de entrada. Imediatamente o primeiro LED se apagará e o segundo acenderá - HL2. Agora, o segundo gatilho está no estado único e o restante está no estado zero. Escreva esses estados lógicos dos flip-flops na linha correspondente ao segundo pulso de entrada.

O terceiro pulso de entrada definirá novamente o primeiro acionador do contador para um único estado e não alterará o estado do segundo acionador, de modo que os indicadores HL1 e HL2 acenderão. Na tabela, escreva este estado do contador da seguinte forma: 1100. No quarto pulso de entrada, apenas o LED HL3 acenderá e a entrada 0010 deverá aparecer na tabela.

Então, lentamente, pressionando o botão SB1 e lendo pelo brilho dos indicadores de status dos gatilhos, você preencherá gradualmente toda a tabela de estados lógicos do contador de quatro dígitos. Depois disso, desconecte o RS-trigger da entrada do contador e aplique nele uma sequência de pulsos do gerador, seguindo na frequência de 1 ... 2 Hz. A ordem de arar os indicadores, que em tal frequência pode ser rastreada, confirmará seus registros caracterizando a operação de um contador binário de quatro dígitos.

Vamos resumir. O primeiro acionador do seu contador avançado é o LSB e o quarto é o MSB do contador de quatro dígitos. Assim, as colunas de símbolos de estados lógicos de gatilhos estão localizadas na tabela. Mas no sistema binário, os caracteres dos dígitos inferiores em relação aos mais antigos estão localizados no lado direito. Portanto, para determinar o estado do código do contador da tabela que você compilou para cada um dos quinze pulsos de entrada, as entradas nele devem ser lidas da direita para a esquerda ou a tabela deve ser invertida em um espelho.

O resultado será: no primeiro pulso de entrada - 0001, no segundo - 0010, no terceiro - 0011, etc. até o décimo quinto pulso, quando o estado do código do contador é 1111, após o qual a contagem do pulso é repetida. Resumindo, esta é uma tabela de códigos de status de contador, mas, claro, invertida...

Experimentos semelhantes com as saídas correspondentes podem, é claro, ser realizados com um contador de quatro dígitos em flip-flops D, conectando suas saídas inversas às entradas D para que os flip-flops funcionem no modo de contagem. É útil realizar esse estudo com o chip K155IE2. Ligando-o de acordo com o esquema mostrado na Fig. 2, é possível compilar uma tabela de estados de código de tal contador de pulsos de 0 a 9.

Arroz. 2 Experiência com o chip K155IE2

Como você já sabe, o número decimal máximo que pode ser expresso em código binário de quatro dígitos é 15. E se esse número tiver três dígitos, por exemplo, 137? Em código binário parecerá complicado e nem sempre conveniente para processamento: 10001001. Portanto, na tecnologia digital, além do código binário, também se utiliza código binário-decimal, onde cada dígito de um número decimal é representado na forma binária. No código decimal binário, o mesmo número de três dígitos 137 tem a seguinte forma:

E como os estados de código binário ou binário-decimal dos contadores de pulso são traduzidos em dígitos do sistema de numeração decimal? Isso é feito com a ajuda de decodificadores e indicadores de síntese de sinais.

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