Codificadores e Decodificadores - Eletrônica Digital

Objetivos

Ao final deste módulo você será capaz de:

Entender o funcionamento dos codificadores.
Entender o funcionamento dos decodificadores.
Montar tabelas-verdade.
Encontrar equações booleanas.
Implementar circuitos com portas lógicas.
Compreender a aplicação em displays de 7 segmentos.

1. Introdução

Os sistemas digitais trabalham com informações representadas por bits (0 e 1). Muitas vezes é necessário transformar sinais provenientes de botões, sensores ou teclas em códigos binários. Para isso utilizamos os circuitos chamados Codificadores (Encoders).

Da mesma forma, quando queremos converter um código binário em uma saída específica, utilizamos os Decodificadores (Decoders).

2. O que é um Codificador?

Um codificador é um circuito combinacional que transforma uma informação de entrada em um código binário.

Informação → Codificador → Código Binário

Analogia

Imagine um estacionamento inteligente. Cada vaga possui um sensor. Quando um carro ocupa uma vaga, o sistema converte essa informação em um código binário para ser processado pelo computador.

Essa conversão é a função do codificador.

3. Exemplo 1 – Codificador com Três Botões

Considere três botões:

O circuito deve gerar duas saídas:

Tabela Verdade

B1	B2	B3	S1	S2
0	0	0	0	0
1	0	0	0	1
0	1	0	1	0
0	0	1	1	1

Equações Booleanas

S1 é verdadeira quando B2 ou B3 estão acionados:

S1 = B2 + B3

S2 é verdadeira quando B1 ou B3 estão acionados:

S2 = B1 + B3

O símbolo (+) representa a operação lógica OR.

4. Circuito Lógico do Codificador

B2 ──┐
     ├─ OR ── S1
B3 ──┘

B1 ──┐
     ├─ OR ── S2
B3 ──┘

Observe que o circuito pode ser implementado utilizando apenas duas portas OR.

5. Exemplo 2 – Controle de Velocidade de Motor

Imagine um motor com quatro velocidades:

Velocidade	Código
0 rpm	00
500 rpm	01
1000 rpm	10
2000 rpm	11

Os sensores A, B e C determinam qual velocidade será utilizada.

Simplificação de S1

S1 = A·B·C' + A·B·C

S1 = A·B(C' + C)

S1 = A·B

Simplificação de S2

S2 = A·B'·C' + A·B·C

S2 = A(B'C' + BC)

S2 = A(B XNOR C)

6. O que é um Decodificador?

O decodificador realiza o processo inverso do codificador.

Código Binário → Decodificador → Saída Específica

Analogia

Imagine um placar eletrônico. O sistema recebe um código binário e converte esse código em um número visível para o usuário.

7. Display de 7 Segmentos

Uma das aplicações mais comuns dos decodificadores é o display de 7 segmentos.

      a
    -----
 f |     | b
   |  g  |
    -----
 e |     | c
   |     |
    -----
      d

Segmentos

a = superior
b = superior direita
c = inferior direita
d = inferior
e = inferior esquerda
f = superior esquerda
g = central

8. Tipos de Display

Catodo Comum

O terminal comum é ligado ao GND.

Os LEDs acendem quando recebem nível lógico 1.

Ânodo Comum

O terminal comum é ligado ao VCC.

Os LEDs acendem quando recebem nível lógico 0.

Atenção: cada segmento é um LED e necessita de resistor limitador de corrente para evitar danos ao componente.

9. Aplicações Práticas

Teclados matriciais
Elevadores
Calculadoras
Controladores industriais
Painéis digitais
Cronômetros
Relógios digitais
Displays de temperatura

10. Resumo

Codificador	Decodificador
Converte entradas em código binário	Converte código binário em saída específica
Utilizado em sensores e teclados	Utilizado em displays e painéis

11. Exercícios de Fixação

Qual a função de um codificador?
Qual a função de um decodificador?
Qual porta lógica foi utilizada no primeiro exemplo?
Qual a principal aplicação dos decodificadores?
Qual a diferença entre display de catodo comum e ânodo comum?

📝 Quiz Interativo - Codificadores e Decodificadores

1) Qual é a função principal de um codificador?

Amplificar sinais
Converter entradas em código binário
Armazenar dados

2) Qual é a função principal de um decodificador?

Converter código binário em uma saída específica
Gerar pulsos de clock
Amplificar tensão

3) No exemplo do codificador, qual porta lógica foi utilizada?

AND
OR
XOR

4) Qual aplicação utiliza amplamente decodificadores?

Fontes chaveadas
Displays de 7 segmentos
Transformadores

5) Em um display de catodo comum, o LED acende quando recebe:

Nível lógico 1
Nível lógico 0

📚 Exercícios Extras

6) O codificador é um circuito:

A) Sequencial
B) Combinacional ✅
C) Analógico
D) Oscilador

7) O decodificador realiza:

A) Compressão de dados
B) Amplificação
C) Conversão de código em saída específica ✅
D) Filtragem

8) Qual componente é utilizado para implementar a operação OR?

A) Porta OR ✅
B) Porta NOT
C) Porta NAND
D) Flip-Flop

9) Em um display de 7 segmentos existem:

A) 5 LEDs
B) 6 LEDs
C) 7 LEDs ✅
D) 8 LEDs

10) O segmento central do display é identificado pela letra:

A) a
B) c
C) f
D) g ✅

11) Em um display de ânodo comum os segmentos acendem com:

A) Nível lógico 0 ✅
B) Nível lógico 1
C) Clock
D) Pulso PWM

12) Qual equipamento utiliza frequentemente codificadores?

A) Teclados matriciais ✅
B) Transformadores
C) Capacitores
D) Fusíveis

13) Qual equipamento utiliza frequentemente decodificadores?

A) Displays digitais ✅
B) Relés térmicos
C) Fontes lineares
D) Osciloscópios

14) A expressão S1 = B2 + B3 representa uma operação:

A) AND
B) XOR
C) OR ✅
D) NOT

15) Qual a principal vantagem de um codificador?

A) Aumentar corrente
B) Reduzir a quantidade de linhas de informação ✅
C) Amplificar tensão
D) Armazenar dados

🔴 Simulador de Display de 7 Segmentos

🏆 Desafio do Aluno

Observe o display e responda quais segmentos devem acender para formar cada número.

Questão 1

Quais segmentos formam o número 1?

Questão 2

Qual segmento fica no centro do display?

Questão 3

Quantos segmentos possui um display de 7 segmentos?

Questão 4

No display de catodo comum, os LEDs acendem com:

Questão 5

Qual número acende todos os segmentos?