Diferencia entre revisiones de «Código BCD»

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|descripción=Periférico que convierte las ondas sonoras en impulsos eléctricos.
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<div align="justify">Los codificadores son sistemas combinacionales construidos en forma en forma de [[Circuito integrado|circuito integrado]], que se encargan de transformar una serie de señales sin codificar en un conjunto de señales codificadas, que forman un código.
 
Los decodificadores son circuitos integrados digitales que convierten el código binario, el BCD, o algún otro, en una forma sin codificar. Un decodificador, por tanto, puede considerarse lo opuesto de un codificador. ) <br><br>
 
  
== Codificador Decimal / BCD. ==
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'''Código BCD''' (Binary-Coded Decimal (BCD) o Decimal codificado). Binario es un estándar para representar números decimales en el [[sistema binario]], en donde cada dígito decimal es codificado con una secuencia de 4 bits.  
<div align="justify">Si se dispone de las señales de entrada, que corresponden a los 10 números del sistema decimal, mediante un codificador, podemos transformarlos en código BCD.
 
Cuando se activa una de las entradas decimales, las salidas toman el estado correspondiente a su código BCD. Por ejemplo, si se activa la entrada decimal 3, se produce la salida BCD 0011. Este codificador solo puede tener una entrada activa.<br>
 
  
== Decodificador BCD / Decimal. ==
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Con esta codificación especial de los dígitos decimales en el sistema binario, se pueden realizar operaciones aritméticas como [[suma]], resta, multiplicación y división de números en representación decimal, sin perder en los cálculos la precisión ni tener las inexactitudes en que normalmente se incurren con las conversiones de decimal a binario puro y de binario puro a decimal.  
  
Para invertir el proceso descrito anteriormente, habría que realizar un decodificador que convirtiese el código BCD a decimal. Tendremos 4 entradas y 10 salidas; para cada combinación en BCD a la entrada, activaremos la salida equivalente en decimal (solo se activa el número decimal equivalente). Por ejemplo, si tenemos la entrada BCD 0101, activaremos la salida decimal 5. <br>
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La conversión de los números decimales a BCD y viceversa es muy sencilla, pero los cálculos en BCD se llevan más tiempo y son algo más complicados que con números binarios puros.  
  
== Decodificador BCD / 7 segmentos. ==
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== Historia legal ==
  
A menudo necesitamos hacer visible la lectura de algún instrumento digital, por ejemplo, un voltímetro digital, un frecuencímetro; Esto podemos hacerlo posible mediante un visualizador numérico de 7 segmentos. Este es un indicador estático cuyos segmentos se iluminan debido a que están compuestos de diodos luminiscentes (diodos LED), pequeños filamentos de bombilla o, incluso, están formados por cristal líquido (diodos LCD). Los diodos LED trabajan a baja tensión y con pequeña potencia, por tanto, podrán excitarse directamente con puertas lógicas adecuadas. En la figura aparece un visualizador de 6 segmentos, empleando un decodificador BCD / 6 segmentos. Para codificar del 0 al 9, necesitaremos 4 bits, ya que son 10 números; pero, como 24 = 16, podemos codificar 6 combinaciones más; Ventaja que podemos aprovechar para visualizar información, caso de trabajar en código hexadecimal, si empleamos el decodificador oportuno.En nuestro caso, cualquier información que corresponda a las imágenes del 10 al 15 nos indicará un error, ya que trabajaremos en código binario decimal, también llamado BCD, y visualizaremos solo del 0 al 9. Para pasar de la entrada BCD (4bits) a la salida de 7 segmentos (7 bits), necesitaremos un decodificador BCD / 7 segmentos. Haremos corresponder un 1 cuando el segmento esté excitado, es decir, ilumine, y un 0 cuando el segmento no dé luz. Por ejemplo, para una información W0, correspondiente al número 0, vemos que g = 0, y que a = b = c = d = e = f = 1, con lo que el visualizador nos queda representado dicho número.  
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En en año 1972, el Tribunal Supremo de Estados Unidos anuló la decisión de una instancia más baja de la corte que había permitido una patente para convertir números codificados BCD a [[Sistema Binario|binario]] en una computadora (véase Gottschalk v Benson en inglés). Este fue uno de los primeros casos importantes en la determinación de la patentabilidad del [[software]] y de los [[Algoritmo|algoritmos]].  
  
[[Image:Decodificador7.JPG|thumb|center|decodificador]]El codificador BCD / 7 segmentos es el circuito integrado 7446; la entrada es un número BCD de 4 bits (A, B, C y D). El número BCD se transforma en un código de 7 segmentos que ilumina los segmentos adecuados del visualizador tipo LED. Además, hay que considerar otras 3 entradas que forman parte del circuito integrado. La entrada de test de lámpara (LT) enciende todos los segmentos del visualizador, de esta forma comprobamos que el visualizador funciona correctamente; esta entrada se activa por nivel bajo (0 lógico), para el funcionamiento normal del decodificador siempre debe estar a nivel alto (1 lógico). Las entradas de borrador (BI/RBO y RBI) desconectan los elementos activos, aunque presentan alguna particularidad que se añade en las notas de la tabla de la verdad de este I.C.; estas dos entradas se activan y desactivan de modo similar a la entrada de test de lámparas. Las salidas del decodificador se activan por nivel bajo. <br>
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== Fundamentos  ==
  
== Tipos de visualizadores. ==
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En BCD cada cifra que representa un dígito decimal (0, 1,...8 y 9) se representa con su equivalente [[Sistema Binario|binario]] en cuatro bits (nibble o cuarteto) (esto es así porque es el número de bits necesario para representar el nueve, el número más alto que se puede representar en BCD).  
  
Tubo nixie. El tubo nixie es un visualizador de cátodo frío. Cuando cerramos el interruptor, se forma alrededor del electrodo correspondiente al negativo un plasma luminoso; si el gas interior es neón, será de color rosáceo; si es vapor de mercurio, será azul. Al aplicar tensión, lo que hacemos es desestabilizar los átomos de gas; al cabo de un instante, los electrones vuelven a su órbita inicial y devuelven al exceso de energía en forma de luminosidad. Si los electrodos los introduzco en forma de números (0, 1, 2, 9), obtengo el visualizador; por tanto, tendremos 1 ánodo y 10 cátodos. <br>• Características: Necesita tensiones elevadas de funcionamiento (80 a 100 V). La tensión de trabajo ha de ser continua; si no, también se encenderá el ánodo. El ángulo de visión es estrecho. Es frágil, ya que está formado por una ampolla de vidrio al vacío.<br>
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== Características ==
  
== Visualizador LED.  ==
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=== Ponderación ===
  
La estructura que guarda el visualizador LED es la de 7 segmentos. Cada segmento corresponde a un diodo LED. El visualizador LED tiene 8 electrodos: 7 corresponden a cada uno de los segmentos, y 1 corresponde al ánodo o al cátodo común a todos los segmentos. Estos electrodos se excitan con un decodificador, pero es necesaria una resistencia entre el decoder y el LED para limitar la corriente. Según se unan todos los ánodos de todos los segmentos o bien todos los cátodos, tendremos un visualizador de 7 segmentos de ánodo o de cátodo común; la función es la misma. Características: Trabaja a baja tensión (5V) El ángulo de visión es amplio. Son robustos.  
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La mayoría de los sistemas de numeración actuales son ponderados, es decir, cada posición de una secuencia de dígitos tiene asociado un peso. El sistema binario es, de hecho, un sistema de numeración posicional ponderado. Sin embargo, algunos códigos binarios, como el código Gray, no son ponderados, es decir, no tienen un peso asociado a cada posición. Otros, como el mismo código binario natural o el BCD natural sí lo son.
  
== Visualizador incandescente.  ==
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=== Distancia ===
  
El principio de funcionamiento del visualizador incandescente es el de bombilla común. Sobre un substrato cerámico colocamos los filamentos en forma de display numérico; todo ello encerrado en el interior de una ampolla hermética de la que salen los terminales de conexión del visualizador. La luz emitida por estos visualizadores es producida por el calentamiento del filamento de tungsteno. La temperatura de trabajo de los filamentos incandescentes es de 1300 °C, bastante inferior al funcionamiento normal en una bombilla, unos 2500 °C; lo que hace que estos visualizadores tengan una larga vida (se calcula en unas 100000 horas) Emiten una luz de color anaranjado.  
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Es una característica sólo aplicable a las combinaciones binarias. La distancia entre dos combinaciones es el número de bits que cambian de una a otra. Por ejemplo, si se tienen las combinaciones de cuatro bits 0010 y 0111, correspondientes al 2 y al 7 en binario natural, se dirá que la distancia entre ellas es igual a dos ya que de una a otra cambian dos bits.
  
Características: Trabajan a baja tensión: 3 y 5 V; el consumo por filamento es de unos 20 mA. Son compatibles con los LEDs. Se pueden atacar directamente con tensión TTL. El ángulo de visión es elevado. No necesitan resistencia limitadora. Trabajan al vacío, son frágiles. El elemento común a todos los filamentos no tiene polaridad.<br>
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Además, con el concepto de distancia se puede definir la distancia mínima de un código. Ésta no es más que la distancia menor que haya entre dos de las combinaciones de ese código.
  
== Visualizador de cristal líquido (LCD).  ==
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=== Continuidad ===
  
LCD (Liquid Cristal Display) es el último dispositivo aparecido y, dadas sus características de bajo consumo, tiene buen porvenir. Es un visualizador que se basa en la propiedad que tienen ciertos líquidos cuyas moléculas se pueden comportar, bien como líquidos, bien como cristales, mediante la acción de campos eléctricos que pueden cambiar su estructura. Son los únicos visualizadores pasivos (no emiten luz), a diferencia de los demás que son activos (emiten luz). Con poca luz, necesitaremos iluminación auxiliar para visualizarlos; ahora bien, a plena luz, son los que mejor se ven. Su funcionamiento es simple: sin aplicar tensión, todas las moléculas están orientadas perpendiculares a la superficie, la luz pasa sin reflejarse. Al aplicar tensión, las moléculas se desorientan, con lo que el cristal líquido se vuelve visible al reflejar la luz en él. El cristal visto en las figuras 3.9 y 3.10 es del tipo transparencia. Hay otro tipo que se llama reflexión; llevan una lámina de aluminio por la parte inferior que refleja la luz que incide en él. Características: Se degradan con el tiempo. Al ser un líquido sometido a un campo eléctrico, se produce electrólisis. Consumo bajo: algunos microvatios por dígito. Pueden realizarse visualizadores de grandes dimensiones (75 mm). El ángulo de visión es pequeño.  
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Es una característica de los códigos binarios que cumplen que todas las posibles combinaciones del código son adyacentes, es decir, que de cualquier combinación del código a la siguiente cambia un sólo bit. En este caso se dice que el código es continuo. Cuando la última combinación del código es, a su vez, adyacente a la primera, se trata de un código cíclico.
  
== Visualizador alfanumérico.  ==
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=== Autocomplementariedad ===
  
Podemos visualizar números y caracteres alfabéticos. Puede ser del tipo LED o de cristal líquido. a. Tipo LED: mediante una matriz de puntos de LEDs, combinados de forma adecuada, se generan los caracteres. b. Cristal Líquido: los realizamos mediante segmentos, pero su número, en lugar de 7, es de 16 segmentos. Normalmente, este tipo de visualizadores se controlan con decodificadores de código ASCII (código alfanumérico).  
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El código binario es autocomplementario cuando el complemento a nueve del equivalente decimal de cualquier combinación del código puede hallarse invirtiendo los valores de cada uno de los bits (operación lógica unaria de negación) y el resultado sigue siendo una combinación válida en ese código. Esta característica se observa en algunos códigos BCD, como el código Aiken o el código BCD exceso 3. Los códigos autocomplementarios facilitan las operaciones aritméticas.
  
== Visualizador multidígito.  ==
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== Aplicación ==
  
Hasta ahora, hemos estudiado tipos de visualizaciones refiriéndonos a un solo visualizador; es lógico pensar que, en la práctica, necesitaremos trabajar con varios visualizadores a la vez, para obtener un resultado de una medida o la información de un circuito contador, etc. Podemos realizarlo mediante visualizadores de un dígito, uno a continuación del otro; pero, a partir de cierto número de visualizadores, la cantidad de conexiones se multiplica complicando el diseño; por ello, se utilizan los visualizadores multidígito. Son varios visualizadores dentro de un mismo bloque, con una serie de patillas comunes que hacen que disminuya el número de conexiones, y facilitan el diseño de una forma considerable.
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=== Electrónica ===
  
== Sistemas de visualización. ==
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El BCD es muy común en sistemas [[Circuito Electrónico|electrónicos]] donde se debe mostrar un valor numérico, especialmente en los sistemas digitales no programados (sin microprocesador o microcontrolador).  
  
Hay dos sistemas: visualización estática y visualización dinámica. Visualización estática. Es aquella cuyos visualizadores permanecen encendidos todos a la vez durante el tiempo de presentación. Resulta la forma sencilla de trabajo con varios visualizadores de un solo dígito. Necesitamos un decodificador y un contador de décadas para cada dígito. Visualización dinámica. Es aquel tipo en el que solo permanece activado un visualizador de los que forman el conjunto de visualizadores, cambiando de uno a otro de forma secuencial, a tal velocidad que el ojo humano no es capaz de detectarlo, con lo que se observa que todos los visualizadores están aparentemente encendidos a la vez. Suele ser la forma típica de trabajo con visualizadores multidígito. El bloque multidígito tiene 7 salidas comunes a todos los segmentos y, además, otra salida por dígito. Solo se utiliza un decodificador para el bloque multidígito y un circuito digital mas o menos complejo para ir conmutando a los distintos dígitos, a una frecuencia que el ojo humano no detecte, amen de un contador de décadas por dígito. El circuito digital de conmutación puede estar hecho con multiplexores o con puertas tri-state (puertas de tres estados; además del 0 y el 1 tienen otro estado que es alta impedancia, o desconexión). Estos circuitos de conmutación para visualizarlos para visualizadores dinámicos son circuitos integrados; por lo que, en conjunto, son unos circuitos más sencillos; incluyen también los contadores.<br>
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Utilizando el código BCD, se simplifica la manipulación de los datos numéricos que deben ser mostrados por ejemplo en un visualizador de siete segmentos. Esto lleva a su vez una simplificación en el diseño físico del circuito (hardware).  
  
== Fuente  ==
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Si la cantidad numérica fuera almacenada y manipulada en binario natural, el circuito sería mucho más complejo que si se utiliza el BCD. Hay un programa que se llama b1411 que sirve para dividir al sistema binario en dos combinaciones. Una por ejemplo es la de sistemas digitales.
  
*[http://www.fortunecity.com/campus/graphic/470/Codecodif.html http://www.fortunecity.com/campus/graphic/470/Codecodif.html]<br>
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== Representación ==
*[http://www.electronica2000.com/digital/codideco.htm http://www.electronica2000.com/digital/codideco.htm]<br>
 
*[http://apuntes.rincondelvago.com/codificadores-y-decodificadores_multiplexores-y-demultiplexores.html http://apuntes.rincondelvago.com/codificadores-y-decodificadores_multiplexores-y-demultiplexores.html]<br>
 
*[http://www.angelfire.com/al2/Comunicaciones/Laboratorio/decodifi.html http://www.angelfire.com/al2/Comunicaciones/Laboratorio/decodifi.html]<br>
 
  
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*Cada dígito decimal tiene una representación binaria codificada con 4 bits:
  
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Decimal: 0&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp; 1&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 2&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp; &nbsp;&nbsp; 3&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 4 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;&nbsp; 5 &nbsp; &nbsp; &nbsp;&nbsp; &nbsp; 6 &nbsp; &nbsp; &nbsp;&nbsp; 7&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp; &nbsp; 8&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp; &nbsp; 9<br>BCD: &nbsp; 0000&nbsp; 0001&nbsp; 0010 &nbsp; 0011 &nbsp; 0100 &nbsp;&nbsp; 0101 &nbsp; 0110 &nbsp; 0111 &nbsp; 1000&nbsp;&nbsp; 1001<br>
</div></div>  
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*Los números decimales, se codifican en BCD con los de bits que representan sus dígitos.
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== Tabla del Código BCD ==
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[[imagen:Tablacodbcd.gif|600px|center]]<br>  
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== Ejemplo ==
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*La codificación en BCD del número decimal 59237 es:<br>  
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Decimal: &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;&nbsp; 5 &nbsp; &nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 9 &nbsp; &nbsp; &nbsp;&nbsp; &nbsp; 2&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp; 3 &nbsp; &nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 7<br>BCD: &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 0101&nbsp; &nbsp; 1001 &nbsp;&nbsp; 0010 &nbsp;&nbsp; 0011&nbsp;&nbsp;&nbsp; 0111<br>La representación anterior (en BCD) es diferente de la representación del mismo número decimal en binario puro:<br>  
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&nbsp;&nbsp; 11100111 01100101
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== Fuentes ==
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*[http://www.unicrom.com/dig_codigo-BCD.asp Unicrom.com]
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*[http://html.rincondelvago.com/codigos-digitales.html Rincondelvago.com]
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*[http://www.monografias.com/trabajos3/bcd/bcd.shtml Monografias.com]
 +
*[http://www.cmelectronics.8m.com/codigos_binarios.html Cmelectronics.8m.com]
 +
*[http://www.isa.cie.uva.es/proyectos/codec/imagen2/bcd.gif Isa.cie.uva.es - Foto 1]
 +
*[http://www.natureduca.com/images_tecno/codigo_bcd.jpg Natureduca.com - Foto 2]
  
 
[[Category:Electrónica_digital]]
 
[[Category:Electrónica_digital]]

última versión al 17:09 3 ago 2019

Código BCD
Información sobre la plantilla
Codigo bcd1.jpg
Decimal codificado en binario
CreadorJCSC1

Código BCD (Binary-Coded Decimal (BCD) o Decimal codificado). Binario es un estándar para representar números decimales en el sistema binario, en donde cada dígito decimal es codificado con una secuencia de 4 bits.

Con esta codificación especial de los dígitos decimales en el sistema binario, se pueden realizar operaciones aritméticas como suma, resta, multiplicación y división de números en representación decimal, sin perder en los cálculos la precisión ni tener las inexactitudes en que normalmente se incurren con las conversiones de decimal a binario puro y de binario puro a decimal.

La conversión de los números decimales a BCD y viceversa es muy sencilla, pero los cálculos en BCD se llevan más tiempo y son algo más complicados que con números binarios puros.

Historia legal

En en año 1972, el Tribunal Supremo de Estados Unidos anuló la decisión de una instancia más baja de la corte que había permitido una patente para convertir números codificados BCD a binario en una computadora (véase Gottschalk v Benson en inglés). Este fue uno de los primeros casos importantes en la determinación de la patentabilidad del software y de los algoritmos.

Fundamentos

En BCD cada cifra que representa un dígito decimal (0, 1,...8 y 9) se representa con su equivalente binario en cuatro bits (nibble o cuarteto) (esto es así porque es el número de bits necesario para representar el nueve, el número más alto que se puede representar en BCD).

Características

Ponderación

La mayoría de los sistemas de numeración actuales son ponderados, es decir, cada posición de una secuencia de dígitos tiene asociado un peso. El sistema binario es, de hecho, un sistema de numeración posicional ponderado. Sin embargo, algunos códigos binarios, como el código Gray, no son ponderados, es decir, no tienen un peso asociado a cada posición. Otros, como el mismo código binario natural o el BCD natural sí lo son.

Distancia

Es una característica sólo aplicable a las combinaciones binarias. La distancia entre dos combinaciones es el número de bits que cambian de una a otra. Por ejemplo, si se tienen las combinaciones de cuatro bits 0010 y 0111, correspondientes al 2 y al 7 en binario natural, se dirá que la distancia entre ellas es igual a dos ya que de una a otra cambian dos bits.

Además, con el concepto de distancia se puede definir la distancia mínima de un código. Ésta no es más que la distancia menor que haya entre dos de las combinaciones de ese código.

Continuidad

Es una característica de los códigos binarios que cumplen que todas las posibles combinaciones del código son adyacentes, es decir, que de cualquier combinación del código a la siguiente cambia un sólo bit. En este caso se dice que el código es continuo. Cuando la última combinación del código es, a su vez, adyacente a la primera, se trata de un código cíclico.

Autocomplementariedad

El código binario es autocomplementario cuando el complemento a nueve del equivalente decimal de cualquier combinación del código puede hallarse invirtiendo los valores de cada uno de los bits (operación lógica unaria de negación) y el resultado sigue siendo una combinación válida en ese código. Esta característica se observa en algunos códigos BCD, como el código Aiken o el código BCD exceso 3. Los códigos autocomplementarios facilitan las operaciones aritméticas.

Aplicación

Electrónica

El BCD es muy común en sistemas electrónicos donde se debe mostrar un valor numérico, especialmente en los sistemas digitales no programados (sin microprocesador o microcontrolador).

Utilizando el código BCD, se simplifica la manipulación de los datos numéricos que deben ser mostrados por ejemplo en un visualizador de siete segmentos. Esto lleva a su vez una simplificación en el diseño físico del circuito (hardware).

Si la cantidad numérica fuera almacenada y manipulada en binario natural, el circuito sería mucho más complejo que si se utiliza el BCD. Hay un programa que se llama b1411 que sirve para dividir al sistema binario en dos combinaciones. Una por ejemplo es la de sistemas digitales.

Representación

  • Cada dígito decimal tiene una representación binaria codificada con 4 bits:

Decimal: 0       1         2           3         4          5          6        7            8          9
BCD:   0000  0001  0010   0011   0100    0101   0110   0111   1000   1001

  • Los números decimales, se codifican en BCD con los de bits que representan sus dígitos.

Tabla del Código BCD

Tablacodbcd.gif


Ejemplo

  • La codificación en BCD del número decimal 59237 es:

Decimal:            5          9          2         3           7
BCD:             0101    1001    0010    0011    0111
La representación anterior (en BCD) es diferente de la representación del mismo número decimal en binario puro:

   11100111 01100101

Fuentes