Em um tutorial anterior – Circuitos Aritméticos, foram projetados circuitos digitais para realizar operações aritméticas. Assim como as operações aritméticas, a comparação de números também é uma operação matemática importante. Do ponto de vista da computação, a comparação de números desempenha um papel vital na tomada de decisões e nas operações lógicas. Nos sistemas digitais, os números estão na forma de números binários. A comparação de dois números determina se um número é maior, igual ou menor que o outro número. Um comparador digital é amplamente utilizado em sistemas combinacionais e é especialmente projetado para comparar as magnitudes relativas de números binários.
Para comparar dois números binários, primeiro seus MSB (Most Significant Bits) são comparados. Se o MSB de um desses números for 1 enquanto o de outro for 0, então ele é maior que o outro e o processo de comparação cessa. Se seus MSB forem iguais, como se ambos fossem 1 ou 0, o próximo bit significativo será comparado em ambos os números. Se o próximo bit significativo de um desses números for 1, enquanto o outro for 0, então ele é maior que o outro e o processo de comparação termina aí. Caso contrário, ele continua para bits menos significativos até que seja determinado qual número é maior ou ambos os números sejam considerados iguais após a comparação do LSB (bit menos significativo) dos números. Portanto, se dois números A e B forem comparados, o resultado da comparação será A > B, A < B ou A = B.
Em microcontroladores e microprocessadores, comparadores digitais para comparação de números binários são integrados. Um comparador digital pode ser um sistema de 4 bits, 8 bits, 16 bits, 32 bits ou 64 bits, dependendo de como ele compara números de 4 bits, 8 bits, 16 bits, 32 bits ou 64 bits, respectivamente . Mais de um comparador também pode ser conectado em cascata para realizar comparação de números longos. Como dois comparadores de 4 bits podem ser colocados em cascata para comparação de números de 8 bits. Um comparador produz três resultados como L, E e G que correspondem a resultados menores, iguais e maiores que.
Existem também ICs discretos disponíveis para comparação de números binários. Neste projeto é usado o IC SN7485, que é um comparador de magnitude de 4 bits. Os dois números de 4 bits são inseridos no IC através de uma fonte DC por meio de uma chave DIP de 8 posições. O resultado da comparação é verificado conectando LEDs nos pinos de saída do IC.
Componentes necessários –
Fig. 1: Lista de componentes necessários para fazer o comparador de magnitude de 4 bits baseado em IC 7485
Fig. 2: Diagrama de circuito do comparador de magnitude de 4 bits baseado em IC SN-7485
Conexões de Circuito –
Para comparação de números de 4 bits, o IC SN7485 é usado neste projeto. O IC é um comparador de magnitude de 4 bits que pode ser usado para comparação de números binários diretos e números codificados em BCD. O IC de 16 pinos tem a seguinte configuração de pinos –
Fig. 3: Tabela listando a configuração dos pinos do 7485 IC
O IC tem o seguinte diagrama de pinos –
Fig. 4: Diagrama de pinos do IC comparador de magnitude de 4 bits 7485
Pode-se notar que o SN7485 possui terminais de entrada adicionais que permitem que mais comparadores individuais sejam “em cascata” para comparar palavras maiores que 4 bits com comparadores de magnitude de “n” bits sendo produzidos. Estas entradas em cascata são conectadas diretamente às saídas correspondentes do comparador anterior para comparar palavras de 8, 16 ou mesmo 32 bits. Neste projeto, simplesmente dois números de 4 bits são comparados, portanto não há necessidade de cascata.
Os números binários de entrada são passados ao IC para os respectivos pinos de entrada por meio de uma chave DIP de 8 posições. O resultado da comparação é verificado conectando LEDs nos pinos de saída 5, 6 e 7 do IC.
Fig. 5: Protótipo do comparador de magnitude de 4 bits baseado em IC SN7485
Como funciona o circuito –
O circuito é baseado no funcionamento do IC SN7485. Quando os dois números são inseridos através da chave DIP, onde as chaves são conectadas à fonte regulada de 5 Vcc, o IC realiza a comparação dos dois números de 4 bits e, dependendo do resultado da comparação, um dos três pinos de saída é definido como ALTO. . Os LEDs são conectados nos pinos de saída do IC de forma que na saída HIGH eles comecem a brilhar. Portanto, se o número A for maior que o número B, o LED conectado no pino 5 começará a brilhar. Se os dois números forem iguais, o LED conectado no pino 6 começará a brilhar. Se o número A for menor que o número B, o LED conectado no pino 7 começará a brilhar.
Esses tipos de comparadores digitais são usados nos circuitos de decodificação de endereços em computadores e dispositivos baseados em microprocessadores para selecionar um dispositivo de entrada/saída específico para o armazenamento de dados.
Eles também são usados em aplicações de controle nas quais os números binários que representam variáveis físicas como temperatura, posição, etc. são comparados com um valor de referência. Em seguida, as saídas do comparador são utilizadas para acionar os atuadores de modo a tornar as variáveis físicas mais próximas do valor definido ou de referência. Assim como os comparadores digitais são usados em aplicações como controladores de processo e controle de servo motores.
Testando o circuito –
A saída do circuito pode ser testada passando diferentes números binários de 4 bits para os pinos de entrada do IC 7485. Na comparação dos dois números binários, qualquer um dos três pinos de saída estará em nível ALTO e o respectivo LED começará a brilhar. As seguintes observações foram feitas ao trabalhar com o IC 7485
Diagramas de circuito
| Diagrama de circuito-SN-7485-Comparador de magnitude de 4 bits baseado em IC |  |
