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SEP – Ing. SaponaraSEP – Ing. Saponara 2.2.11
Sistemi Elettronici Sistemi Elettronici ProgrammabiliProgrammabili
LEZIONE N° 2LEZIONE N° 2
• Codifica BCD, GRAY, ASCIICodifica BCD, GRAY, ASCII• Convertitori A to D e D to AConvertitori A to D e D to A
• Richiami su segnali campionatiRichiami su segnali campionati• Circuito Circuito Sampling- HoldSampling- Hold• Pulse Code Modulation (PCM)Pulse Code Modulation (PCM)• Pulse Amplitude Modulation (PAM)Pulse Amplitude Modulation (PAM)• Pulse width Modulation (PWM)Pulse width Modulation (PWM)
SEP – Ing. SaponaraSEP – Ing. Saponara 2.2.22
CODICICODICI
• Numeri binarii OK per sistemi elettronici Numeri binarii OK per sistemi elettronici digitalidigitali
• Numeri decimali OK per sistema “uomo”Numeri decimali OK per sistema “uomo”• Necessità di rappresentare anche non Necessità di rappresentare anche non
numerinumeri• Codifica binaria di informazioni varieCodifica binaria di informazioni varie• EsempioEsempio
– Codifica binaria di numeri decimaliCodifica binaria di numeri decimali
SEP – Ing. SaponaraSEP – Ing. Saponara 2.2.33
BCD (BCD (Binary-Coded Decimal Binary-Coded Decimal numbersnumbers))
• Necessità di rappresentare i numeri decimali Necessità di rappresentare i numeri decimali in codice binarioin codice binario
• 8421 BCD8421 BCD• si codifica in binario ciascuna cifra decimale si codifica in binario ciascuna cifra decimale
utilizzando i primi 10 numeri binari su 4 bitutilizzando i primi 10 numeri binari su 4 bit• EsempioEsempio
• 4534531010
• 010001010011010001010011• è possibile eseguire somme e sottrazioni in è possibile eseguire somme e sottrazioni in
BCDBCD
001101010100354
SEP – Ing. SaponaraSEP – Ing. Saponara 2.2.44
BCD – Sette SegmentiBCD – Sette Segmenti
• Per visualizzare le cifre decimali si usa Per visualizzare le cifre decimali si usa frequentemente un Display a sette frequentemente un Display a sette segmentisegmenti
• È possibile realizzare un codificatore È possibile realizzare un codificatore • BCD SETTE SEGMENTIBCD SETTE SEGMENTI
a
b
ce
f
d
g
SEP – Ing. SaponaraSEP – Ing. Saponara 2.2.55
Tabella di “Corrispondenze”Tabella di “Corrispondenze”
basbase e
1010
aa bb cc dd ee ff gg
00 00 00 00 00 11 11 11 11 11 11 00
11 00 00 00 11 00 11 11 00 00 00 00
22 00 00 11 00 11 11 00 11 11 00 11
33 00 00 11 11 11 11 11 11 00 00 11
44 00 11 00 00 00 11 11 00 00 11 11
55 00 11 00 11 11 00 11 11 00 11 11
66 00 11 11 00 11 00 11 11 11 11 11
77 00 11 11 11 11 11 11 00 00 11 00
88 11 00 00 00 11 11 11 11 11 11 11
99 11 00 00 11 11 11 11 11 00 11 11
SEP – Ing. SaponaraSEP – Ing. Saponara 2.2.66
Codice GrayCodice Gray
• Codici a distanza unitariaCodici a distanza unitaria– La codifica di n e n+1 differiscono sempre di un solo La codifica di n e n+1 differiscono sempre di un solo
bitbit
0011
00 0000 1111 1111 00
00 00 0000 00 1100 11 1100 11 0011 11 0011 11 1111 00 1111 00 00
12
3
SEP – Ing. SaponaraSEP – Ing. Saponara 2.2.77
Codice Codice Gray a 4 Gray a 4
bit bit
DeDecc
ExExDD
BinarioBinario GrayGray
00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
11 11 00 00 00 11 00 00 00 11
22 22 00 00 11 00 00 00 11 11
33 33 00 00 11 11 00 00 11 00
44 44 00 11 00 00 00 11 11 00
55 55 00 11 00 11 00 11 11 11
66 66 00 11 11 00 00 11 00 11
77 77 00 11 11 11 00 11 00 00
88 88 11 00 00 00 11 11 00 00
99 99 11 00 00 11 11 11 00 11
1010 A A 11 00 11 00 11 11 11 11
1111 BB 11 00 11 11 11 11 11 00
1212 CC 11 11 00 00 11 00 11 00
1313 DD 11 11 00 11 11 00 11 11
1414 EE 11 11 11 00 11 00 00 11
1515 FF 11 11 11 11 11 00 00 00
SEP – Ing. SaponaraSEP – Ing. Saponara 2.2.88
ENCODER 1ENCODER 1
SEP – Ing. SaponaraSEP – Ing. Saponara 2.2.99
Codici alfanumericiCodici alfanumerici
• Necessità di rappresentare caratteri Necessità di rappresentare caratteri alfabetici con un codice binarioalfabetici con un codice binario
• Alfabeto = 26 simboli diversiAlfabeto = 26 simboli diversi• Necessità di maiuscole e minuscoleNecessità di maiuscole e minuscole• Numeri = 10 simboliNumeri = 10 simboli• Caratteri specialiCaratteri speciali• Codice ASCII a 128 simboliCodice ASCII a 128 simboli• UNICODE 16 bit UNICODE 16 bit simboli e simboli e
ideogrammi (universale)ideogrammi (universale)
SEP – Ing. SaponaraSEP – Ing. Saponara 2.2.1010
Codice ASCIICodice ASCII
SEP – Ing. SaponaraSEP – Ing. Saponara 2.2.1111
Riconoscimento d’erroreRiconoscimento d’errore
• Errore di trasmissione a distanza Errore di trasmissione a distanza (Disturbi)(Disturbi)
• Stringa digitale di “0” e “1”Stringa digitale di “0” e “1”• L’errore si manifesta nel convertire uno 0 L’errore si manifesta nel convertire uno 0
in 1 o viceversain 1 o viceversa• Su una parola di “K” bit la probabilità che Su una parola di “K” bit la probabilità che
ci siano due errori è molto bassaci siano due errori è molto bassa• Codici a ridondanza (già visti “Codici a ridondanza (già visti “5043210” e 5043210” e
due su cinque)due su cinque)• EsempioEsempio
– Numero 7 => Numero 7 => 1010000100 ricevuto 100100 ricevuto 101101000100
SEP – Ing. SaponaraSEP – Ing. Saponara 2.2.1212
Bit di paritàBit di parità
• Necessità di individuare eventuali errori di Necessità di individuare eventuali errori di trasmissionetrasmissione
• Si aggiunge un bit (rappresentazione su 8 bit)Si aggiunge un bit (rappresentazione su 8 bit)• Il numero complessivo di “1” è sempre pariIl numero complessivo di “1” è sempre pari
SimboloSimbolo CodiceCodice
ASCIIASCIIParitàParità
PARIPARIParitàParità
DISPARIDISPARI
TT 10101001010100 1101010110101000
0101010010101000
77 01101110110111 1011011101101111
0011011001101111
-- 01011010101101 0010110001011011
1010110101011011
SEP – Ing. SaponaraSEP – Ing. Saponara 2.2.1313
Sistema ElettronicoSistema Elettronico
SENSORESENSORESENSORESENSORE ATTUATOREATTUATOREATTUATOREATTUATOREELABORATOREELABORATOREELABORATOREELABORATORE
~~~~~~
AMPAMP A / DA / D~~~~~~
AMPAMPD / AD / AELABORATORE DIGITALE
ELABORATORE DIGITALE
Sequenz.(M.S.F.)
Sequenz.(M.S.F.)
A.U.(R.C.)A.U.
(R.C.)
MEM(RAM)MEM
(RAM)REG.(F - F)REG.(F - F)
L.U.(R.C)L.U.(R.C)
I / O(M.S.F.)
I / O(M.S.F.)
Filtro anti aliasing
SEP – Ing. SaponaraSEP – Ing. Saponara 2.2.1414
SpettroSpettro
• Spettro del segnaleSpettro del segnale
• Spettro del segnale CampionatoSpettro del segnale Campionato
V
t
V
t
|V|
f
|V|
fFcFc/2
SEP – Ing. SaponaraSEP – Ing. Saponara 2.2.1515
Filtro anti aliasingFiltro anti aliasing
• La frequenza max del segnale deve La frequenza max del segnale deve essere minore di Fessere minore di Fcc/2/2
• Filtro realeFiltro reale
|V|
fFc/2
|V|
fFc/2
SEP – Ing. SaponaraSEP – Ing. Saponara 2.2.1616
Filtro d’uscitaFiltro d’uscita
• La ricostruzione mediante gradinata La ricostruzione mediante gradinata presenta uno spettro con alte frequenzepresenta uno spettro con alte frequenze
• Per eliminare la “scalinatura” si deve Per eliminare la “scalinatura” si deve filtrare le alte frequenzefiltrare le alte frequenze
V
t
SEP – Ing. SaponaraSEP – Ing. Saponara 2.2.1717
Sampling – Hold 1Sampling – Hold 1
• Per effettuare la conversione A / D Per effettuare la conversione A / D occorre un certo tempo Toccorre un certo tempo TCC
• Durante TDurante TCC il segnale deve essere il segnale deve essere costantecostanteV
t
SEP – Ing. SaponaraSEP – Ing. Saponara 2.2.1818
Sampling – Hold 2Sampling – Hold 2
• Campionamento e memorizzazioneCampionamento e memorizzazione• Schema di principioSchema di principio
• Schema realeSchema reale
fc
fc+ -Vi
Ri RL
+
-
VU
SEP – Ing. SaponaraSEP – Ing. Saponara 2.2.1919
Forma d’onda realeForma d’onda reale
• Carica dovuta a RCarica dovuta a Rii Scarica dovuta a R Scarica dovuta a RLL
V
t
SEP – Ing. SaponaraSEP – Ing. Saponara 2.2.2020
Conversione A to DConversione A to D
• Codifica PCM (Pulse Code Modulation)Codifica PCM (Pulse Code Modulation)• Rappresentazione in traslazioneRappresentazione in traslazione
V
t
00000001001000110100010101100111
10001001101010111100110111101111
SEP – Ing. SaponaraSEP – Ing. Saponara 2.2.2121
Conversione D to A Conversione D to A
• Convertitore PAM (Pulse Amplitude Convertitore PAM (Pulse Amplitude Modulation)Modulation)
• Complementare al PCMComplementare al PCMV
t
00000001001000110100010101100111
10001001101010111100110111101111
SEP – Ing. SaponaraSEP – Ing. Saponara 2.2.2222
ConclusioniConclusioni
• Richiami su segnali campionatiRichiami su segnali campionati• Circuito Circuito Sampling- HoldSampling- Hold• Pulse Code Modulation (PCM)Pulse Code Modulation (PCM)• Pulse Amplitude Modulation (PAM)Pulse Amplitude Modulation (PAM)
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