Что такое BCD в автоматизации? (Плюс другие часто задаваемые вопросы)

26 августа 2021 г.

Профессионалы, работающие в области автоматизации и проектирования, должны понимать несколько типов кода, включая BCD. BCD может помочь программистам, инженерам и другим пользователям улучшить взаимодействие между машинами и людьми. Если вы хотите создавать устройства, использующие код BCD, или управлять ими, важно понимать его применение, преимущества и недостатки. В этой статье мы обсудим, что такое BCD в автоматизации, основные области применения BCD в автоматизации, а также преимущества и недостатки его использования.

Что такое BCD в автоматизации?

Двоично-десятичный код (BCD) в автоматизации — это тип кода, в котором используются двоичные символы для представления десятичных цифр, что означает последовательность чисел после десятичной точки. Двоичный язык относится к классу вычислительных языков, которые используют в своем коде только два символа, обычно ноль и единицу. С BCD кодеры представляют каждую десятичную цифру четырьмя-восьмью цифрами, часто называемыми битами, используя только ноль и единицу. Например, вы можете представить десятичное число пять в BCD как 0101.

Цель BCD — упростить преобразование человеческих чисел в значения, понятные машине. BCD может автоматизировать некоторые задачи и системы для людей и повысить эффективность этих процессов.

Использование BCD в автоматизации

BCD чаще всего используется в автоматизированном оборудовании и системах, таких как:

Компоненты современной системы управления

Профессионалы используют BCD в различных современных системах управления. Многие программируемые логические контроллеры (ПЛК) или промышленные компьютеры, используемые в производственных процессах, используют BCD, чтобы гарантировать, что их сборочные линии и другое оборудование стабильно производят надежные и высококачественные товары. Человеко-машинные интерфейсы (HMI) также часто используют BCD, чтобы облегчить людям и машинам общение и взаимодействие друг с другом.

Старые системы управления

Старые системы управления и компоненты сначала регулярно использовали BCD. Эти старые системы управления включают переключатели с колесиками или сложные физические устройства блокировки, которые могут преобразовывать человеческие цифры в двоичный код. Дисковые переключатели дали профессионалам простой способ быстро и визуально подтвердить точность своих цифр и преобразования.

Буквенно-цифровые дисплеи

Сегодня профессионалы обычно используют BCD для буквенно-цифровых дисплеев. Буквенно-цифровой дисплей BCD можно использовать для цифровых часов, термометров и калькуляторов. В цифровых часах часто используются микросхемы часов реального времени (RTC), основанные на двоично-десятичном кодировании. BCD может помочь обеспечить точность преобразования значений всех этих буквенно-цифровых дисплеев.

Разница между двоичным кодом и BCD

Двоичное число относится к числу, представленному с использованием системы с основанием два, что означает только две цифры. Большинство двоичных кодов полагаются на ноль и единицу как на свои единственные числовые символы. BCD — это один из типов двоичного кода. Вот некоторые из фундаментальных различий между чистым двоичным кодом и BCD:

Конечный против бесконечного

В чистом двоичном формате нецелые числа, то есть числа с дробями или десятичными знаками, часто бесконечны. Это означает, что теоретически двоичное представление этого нецелого числа может дать бесконечную строку цифр. Однако в BCD нецелые числа имеют конечное число цифр. Это значительно упрощает минимизацию ошибок и вычисление нецелочисленных значений с помощью BCD по сравнению с чистым двоичным кодом.

Преобразование в дисплей

При преобразовании BCD в дисплей, предназначенный для людей, например, для цифровых часов, процесс относительно прост. Однако преобразования из чистого двоичного кода могут стать более сложными. Отчасти это связано с тем, что не существует алгоритма, который может преобразовать линейное время в чистый двоичный код.

Обработка десятичных знаков

BCD упрощает работу с десятичными цифрами в человеческих цифрах. С BCD проще округлять, складывать, выравнивать или вычитать десятичные значения. Эти процессы, однако, более сложны с чистым двоичным кодом.

Рабочая скорость

Чистый двоичный код может быть более распространенным, чем BCD, на устройствах, требующих невероятно высокой скорости работы. Отчасти это связано с тем, что типичный двоично-десятичный код требует четыре бита, а иногда и больше, для каждой цифры. Такое количество цифр может иногда замедлять скорость работы устройств, которым требуется быстрая рабочая мощность. Напротив, чистый двоичный код редко использует столько цифр, поэтому чистый двоичный код может сократить время обработки этих устройств.

Преимущества BCD в автоматизации

Вот основные преимущества использования BCD в автоматизации:

Человеческое понимание

BCD упрощает преобразования между числовыми значениями, используемыми машинами, и другими, используемыми людьми. BCD позволяет людям легко кодировать десятичные значения в язык, понятный машинам. Точно так же BCD помогает людям декодировать ввод BCD от машины в числовые значения, понятные людям.

Десятичные точки

Компьютеры не умеют читать десятичные точки, используемые в расчетах и ​​алгоритмах человека. BCD преобразует десятичные значения в формат, понятный компьютерам. Цифровые часы, преобразователи частоты, цифровые вольтметры и другие подобные устройства часто полагаются на BCD для отображения точного времени и измерений.

Аппаратный алгоритм

Профессионалы могут использовать BCD при программировании аппаратных алгоритмов в машине. Аппаратный алгоритм может помочь с аппаратной реализацией или проектированием и структурой аппаратных цифровых микросхем. BCD может помочь гарантировать, что этот тип оборудования понимает десятичные значения.

Недостатки BCD в автоматизации

Вот несколько потенциальных недостатков использования BCD для автоматизированных систем или устройств:

Пропущенные цифры

В системе BCD нет битов для каждого возможного десятичного значения. Например, BCD не содержит всех цифр, используемых в шестнадцатеричной системе или системе счисления с основанием 16. BCD также не может понимать или преобразовывать отрицательные десятичные цифры.

Сложная математика

Использование BCD иногда требует от программиста или пользователя значительных математических вычислений. При использовании BCD программисты должны явно объявлять каждую цифру, а это означает, что каждое числовое значение должно быть индивидуально закодировано в машине. Кроме того, некоторые типы данных требуют менее точных процессов преобразования, если они не имеют битового эквивалента BCD.

Медленная скорость

BCD обычно требует большего количества битов для представления десятичных цифр. Из-за большего количества битов компьютеры и другие сложные машины, требующие высокой скорости работы, обычно работают медленнее при кодировании с помощью BCD. Кроме того, компьютерные алгоритмы, использующие BCD, часто используют сложные аппаратные схемы, что может еще больше снизить скорость работы устройств и систем, использующих BCD.