Eletronica: Contadores Binários

Contadores Binários

Contagem electrónica com circuitos binários. É um sistema de contagem simples porque usa apenas dois dígitos, 0 e 1, exactamente como os sinais da lógica onde 0 representa falso e 1 representa verdadeiro.
Contando um, dois, três, quatro, cinco em binário: 1, 10, 11, 100, 101.Os números binários tornam-se rapidamente muito longos quando a contagem aumenta tornando difícil a sua leitura visual. Felizmente raramente é necessário ler mais de 4 dígitos binários de cada vez em nos contadores digitais.

Bits, bytes e nibbles
Cada dígito binário é chamado bit, assim 10110110 é um número de 8 bits.Um bloco de 8 bits é um byte e pode ir até um número máximo de 11111111 = 255 em decimal. Os computadores e os microcontroladores de PIC trabalham com blocos de 8 bits. Dois (ou mais) bytes fazem uma palavra (word), por exemplo os PICs ao funcionarem com 16 bits (dois bytes) comportam o número máximo de 65535.Um bloco de 4 bits é um nibble ( metade de um byte!) e pode ter um número máximo de 1111 = 15 em decimal. Muitos circuitos de contagem trabalham com blocos de 4 bits porque este número é necessário para contar até 9 em decimal. (O número máximo com 3 bits é apenas 7 em decimal)

Hexadecimal (base 16)

O Hexadecimal (chamado de forma frequente apenas “hex”) é a base 16 que conta com 16 dígitos. Começa com os dígitos decimais 0-9, continua então com letras A (10), B (11), C (12), D (13), E (14) e F (15). Cada dígito hexadecimal é equivalente a 4 dígitos binários, fazer a conversão entre os dois sistemas é relativamente fácil. Os sistemas com hexadecimal usão usados em PICs e sistemas digitais mas não são usados de forma regular em circuitos de contagem simples.
Exemplo: 10110110 binário = B6 hexadecimal = 182 decimal.
A tabela na direita mostra os 4 números de bit e seus valores do decimal.

Números com 4 bits

A = 1, “bit menos significativo” (LSB)
B = 2

C = 4
D = 8, “bit mais significativo” (MSB)

As etiquetas A, B, C, D são usadas regularmente em electrónica para representar os quatro bits:

Decimal codificado binário, BCD

O decimal codificado binário, BCD, é uma versão especial do 4 binário de 4 bits onde é restaurada a contagem a zero (0000) após a nona contagem (1001). É usado por contadores de década e convertido facilmente para indicar os dígitos decimais 0-9 em um segmento 7.Diversos contadores de década que usam o BCD podem ser inter ligados para contar separadamente decimais, dez, cem, e assim por diante. Isto é mais fácil do que converter números binários grandes (como 10110110) para indicar seu valor decimal.
Não confundir o BCD que está para o decimal binário com as etiquetas A, B, C, D usado para representar os quatro dígitos binários; é uma coincidência infeliz que as letras BCD apareçam em ambos!

Contadores

Todos os contadores necessitam “um sinal do pulso de disparo com onda quadrada (clock)” para fazer a contagem. Este é um forma de onda digital com transições entre baixo (0V) e alto (+Vs), como a saída de um circuito 555 astable. A imagem mostra um sinal do pulso de disparo que dirige um contador de 4 bits (0-15) com os diodos emissores de luz ligados para mostrar o estado do pulso de disparo e das saídas contrárias QA-QD (Q indica uma saída). O diodo emissor de luz no primeiro QA da saída pisca na metade da frequência do diodo emissor de luz do pulso de disparo. A frequência de cada estágio do contador é metade da frequência do estágio precedente. A observação como o QA da saída muda o estado cada vez que a entrada de pulso de disparo muda de alto para baixo (quando o diodo emissor de luz do pulso de disparo desliga), este é chamado “falling-edge”. Se verificarmos a próxima contagem pode ver-se que QB muda o “falling-edge” do QA, QC no “falling-edge” de QB e assim por diante.

Contador de 4-bit e a entrada de clockNeste examplo a contagem avança nofalling-edge do sinal de clockLED on = 1

Displays 7 segmentos

O Entrada (INPUT) de um excitador de display é ligado ás saídas QA-D do BCD (decimal codificado binário) de um contador de década. Uma rede de portas lógicas dentro do excitador de display faz com que as suas saídas AG fiquem altas ou baixas para iluminar o LED de 7 segmentos. Uma resistência em série é necessária para cada segmento para proteger os diodos emissores de luz, 330ohm é um valor apropriado para a maior parte das utilizações com 4.5V a 6V de alimentação. Em alguns esquemas existe uma omissão das resistências de polarização dos leds. Pode calcular o valor da resistência de polarização de um led. Há dois tipos de displays de 7 segmentos: Ânodo comum (CA ou SA) com todos os ânodos do diodo emissor de luz conectados juntos. Estes necessitam um excitador da exposição com saídas que se tornam baixas para iluminar cada segmento, por exemplo os 7447. Conectar o ânodo comum a +Vs. Cátodo comum (centímetro cúbico ou SC) com todos os cátodos conectados juntos. Estes necessitam um excitador de display com saídas que se tornam elevadas para iluminar cada segmento, por exemplo os 4511. Conectar o cátodo comum a 0V. O ânodo/cátodo comuns estão normalmente disponíveis em 2 pinos. Os displays têm também um ponto decimal (DP) mas esta não é controlada pelo excitador de display. Os segmentos de displays maiores têm dois diodos emissores de luz em série.