Электроника:Эксперименты/Цифровые интегральные схемы/7-сегментный дисплей

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Перевод: Макаров В. (valemak)
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


7-сегментный дисплей[1]

Оборудование и материалы

  • Защёлка/декодер/драйвер 4511, 7-сегментный, с двоично-десятичным кодом (каталог Radio Shack №900-4437)
  • 7-сегментный светодиодный дисплей с общим катодом (каталог Radio Shack №276-075)
  • Восьмипозиционный DIP-переключатель (каталог Radio Shack №275-1301)
  • Четыре резистора по 10 кОм
  • Семь резисторов по 470 Ом
  • Одна батарея 6 вольт
Осторожно!

Микросхема 4511 представляет собой КМОП-матрицу и поэтому чувствительна к статическому электричеству!

Ссылки по теме

  • «Уроки по электрическим цепям», том IV «Цифровая электроника», глава 9: «Функции комбинационной логики»

Цели эксперимента

  • Научиться использовать ИС 7-сегментного декодера/драйвера дисплея модели 4511
  • Ознакомиться с BCD (от англ. binary-coded decimal, т.е. двоично-десятичным кодом)
  • Научиться использовать 7-сегментные светодиодные сборки для создания дисплеев с десятичными цифрами
  • Научиться идентифицировать и использовать логические входы «активный-низкий» и «активный-высокий»

Схематическая диаграмма

Рис. 1. Схематическая диаграмма: 7-сегментный дисплей.
Рис. 1. Схематическая диаграмма: 7-сегментный дисплей.

Иллюстрации

Рис. 2. Иллюстрация: 7-сегментный дисплей.
Рис. 2. Иллюстрация: 7-сегментный дисплей.

Ход эксперимента

Этот эксперимент является скорее введением в микросхему драйвера декодера/дисплея 4511, чем полноценным уроком того, как «создать» цифровую функцию из компонентов более низкого уровня. Поскольку 7-сегментные дисплеи являются очень распространёнными компонентами цифровых устройств, полезно ознакомиться с их «управляющими» схемами, и 4511 является хорошим примером типичной микросхемы драйвера.

Его принцип работы состоит в том, чтобы ввести четырёхбитное значение BCD (двоично-десятичное число) и активировать соответствующие выходные линии для формирования соответствующей десятичной цифры на 7-сегментном светодиодном дисплее. Входы BCD обозначаются заглавными латинскими буквами A, B, C и D в порядке от наименьшего разряда к наибольшему.

Выходы помечены строчными латинскими буквами a, b, c, d, e, f и g, каждая буква соответствует стандартному обозначению сегмента для 7-сегментных дисплеев. Конечно, поскольку для каждого сегмента светодиода требуется собственный «понижающий» резистор, мы должны использовать семь резисторов по 470 Ом, включённых последовательно между выходными клеммами 4511 и соответствующими клеммами блока дисплея.

Большинство 7-сегментных дисплеев также имеют десятичную точку (иногда даже две!), отдельный светодиод и клемму, предназначенную для её работы. Все светодиоды внутри блока индикации по одной стороне выполнены с общей частью, катодной или анодной. Для микросхемы драйвера дисплея 4511 требуется 7-сегментный дисплей с общим катодом, поэтому здесь используется именно он.

После сборки схемы и подачи питания, используйте четыре переключателя в двоичной последовательности счёта (от 00002 до 11112), обращая внимание на 7-сегментный дисплей. Ввод 00002 должен привести к отображению десятичного «0», ввод 00012 должен привести к десятичному отображению «1» и так далее до 10012 (десятичное «9»). Что происходит с двоичными числами от 10102 (10) до 11112 (15)? Прочтите техническое описание микросхемы 4511 и посмотрите, что производитель указывает для работы выше входного значения 9.

В двоично-десятичном коде нет реального значения для 1010, 1011, 1100, 1101, 1110 или 1111. Это двоичные значения, выходящие за пределы диапазона одной десятичной цифры, и поэтому они не имеют никакой функции в двоично-десятичной системе. Микросхема 4511 спроектирована таким образом, чтобы распознавать это и выводить (или не выводить!) соответственно.

Три входа на микросхеме 4511 постоянно подключены либо к VDD, либо к «земле»: «Проверка лампы», «Вход гашения» и «Разрешение защёлки». Чтобы узнать, что делают эти входы, удалите короткие перемычки, соединяющие их с любой шиной питания (не все сразу, по одной!), и замените короткую перемычку на более длинную, которая может достигать другой шины питания.

Например, удалите короткую перемычку, соединяющую вход «Разрешение защёлки» (контакт №5) с «землёй», и замените её длинной перемычкой, которая может доходить до шины питания VDD. Поэкспериментируйте, установив для этого входа состояния «высокое» и «низкое», наблюдая за результатами на 7-сегментном дисплее при изменении двоично-десятичного кода с помощью четырёх входных переключателей.

После того, как вы узнали, какова функция входа, подключите его к шине питания, чтобы обеспечить нормальную работу, и приступайте к экспериментам со следующим входом (либо «Проверка лампы», либо «Вход гашения»).

Опять же, таблица данных производителя будет информативна в отношении назначения каждого из этих трёх входов. Обратите внимание, что метки ввода «Проверка лампы» (на схеме обозначено LT, от англ. Lamp Test) и «Вход гашения» (на схеме обозначено BI, от англ. Blanking Input) написаны с логическими полосами дополнения над этими аббревиатурами.

Символы полоски обозначают эти входы как «активно-высокий», что означает, что вы должны сделать каждый из них «низким», чтобы вызвать его конкретную функцию. Присвоение «активному-низкому» входу «высокое» значение переводит этот конкретный вход в «пассивное» состояние, когда его функция не будет вызываться. И наоборот, вход «Разрешение защёлки» (на схеме обозначено LE, от англ. Latch Enable) не имеет полоски дополнения, написанной над его аббревиатурой, и, соответственно, он показан подключённым к «земле» («низкий» уровень) на схеме, чтобы не вызывать эту функцию.

Вход «Разрешение защёлки» является входом с активным высоким уровнем, что означает, что он должен быть сделан «высоким» (подключен к VDD), чтобы вызвать его функцию.

См.также

Внешние ссылки