Меню

Дешифратор для семисегментного индикатора источник напряжения vcc

Дешифратор-преобразователь в семисегментный код

Этот тип дешифраторов тоже предназначен для вывода двоичного кода в привычном для нас виде, но для этого он использует специальные индикаторы, цифры которых набираются из сегментов:

Светодиодный семисегментный индикатор

А теперь взглянем на схему такого дешифратора на примере микросхемы К176ИД2:

Как и любой другой дешифратор, микросхема имеет входы для получения двоичного кода (1, 2, 4, 8) и 7 выходов, на которых формируется код в соответствии с расположением сегментов на индикаторе:

Если, к примеру, подать на вход код 0110, то микросхема установит высокие уровни на выводах А, F, E, D, C, G и в результате мы увидим цифру 6 (двоичный эквивалент ее как раз 0110). Как и простые двоично-десятичные дешифраторы, семисегментные индикаторы бывают разных типов – все зависит от того, для работы с какими типами индикаторов они рассчитаны.

Если индикаторы светодиодные, то дешифратор должен иметь хорошую нагрузочную способность, чтобы выдержать ток светодиода сегмента (К555ИД18), если жидкокристаллические, то выходной ток может быть маленьким, но дешифратор должен уметь выдавать на индикатор противофазный сигнал (К564ИД4). Люминесцентные индикаторы не требуют большого тока и обходятся «постоянкой», но им подавай относительно высокое напряжение (К176ИД2).

Для удобства конструирования всевозможных цифровых шкал (к примеру, часов или частотомеров) дешифраторы могут объединять со счетчиками. Классический пример – К176ИЕ3 и К176ИЕ4:

Достаточно на вход С такого счетчика-дешифратора начать подавать импульсы, как он начнет считать и выводить результат счета на семисегментный индикатор: 0, 1, 2, 3 и т.д. Подали импульс на вход R (сброс) и на индикаторе «0» — счетчик «сбросился». Что примечательно, ИЕ4 умеет считать до 9 (потом снова начинает с нуля), а ИЕ3 – до 6. Идеально для подсчета десятков минут или секунд в электронных часах. Возвращаясь немного назад (точнее, в предыдущую статью), хочу заметить, что и двоично-десятичные дешифраторы совмещают со счетчиками (к примеру, К176ИЕ8, которая умеет считать до 9 и имеет 10 выходов в десятичном счислении).

Ну и более подробно о дешифраторах можно почитать в нашем справочнике:

Источник

Семисегментный дешифратор, использующий как прямые, так и инверсные выходы BCD-счётчика

«Двоичные часы» успели и войти в моду, и выйти из неё, и снова стал актуальным перевод двоично-десятичного кода в более удобный для считывания человеком позиционный или семисегментный. Автор выбрал второе.

Лежащее на поверхности решение — преобразовать код в позиционный, затем диодной матрицей в семисегментный. Так иногда делают, но есть и другой вариант: дешифратор, состящий из четырёх инверторов, позволяющих помимо прямых сигналов с выходов счётчика получать и инверсные, а также формирователей сигналов для каждого из сегментов индикатора:

Но здесь дешифратор предназначен для подключения к этому счётчику, у которого и так уже есть и прямые, и инверсные выходы, отчего дополнительные инверторы в дешифраторе становятся не нужны. Выходы Q0 — Q3 и Q0′ — Q3′ счётчика подключаются, соответственно, к входам B0 — B3 и B0′ — B3′ дешифратора. Формирователь сигнала для каждого из сегментов состоит из:

  • одного или нескольких диодных «И»
  • диодного «ИЛИ» (если требуется)
  • транзисторного ключа, управляющего светодиодом сегмента (индикатор должен быть с общим катодом).
Читайте также:  Изменение выходного напряжения генератора

Благодаря показанной внизу цепочке из двух диодов напряжение питания индикатора примерно на один вольт ниже напряжения питания логики.

К ключам обязательно надо добавить резисторы в цепях базы и нагрузки. Автором применён индикатор с такой цоколёвкой:

В таком виде дешифратор может отображать на индикаторе только символы 0 — 9. Но применённый совместно с ним счётчик можно переводить переключателем из двоично-десятичного в двоичный режим. Добавив в дешифратор дополнительные диоды, можно отображать также символы A — F. Или дефис, L, C, G, E и пробел, если вы предпочитаете их.

Источник

Декодер для 7-сегментного индикатора

7-сегментный индикатор

7-сегментный индикатор — один из самых популярных и простых видов отображение арабских цифр и других символов. Запатентованный еще в 1910 Фрэнком Вудом, он остается востребованным и по сей день.

Так как чаще всего в подобных индикаторах используются светодиоды, а как известно у них есть катод и анод, следовательно, и сами дисплеи делятся на 2 подтипа: с общим катодом и с общим анодом. Отличия минимальные, но иногда есть случаи, когда есть один более приоритетный вариант.

Индикатор представляет собой набор светодиодов с объединенным либо анодом, либо катодом, в зависимости от типа. Как мы можем заметить, можно управлять каждым сегментом в отдельности.

Допустим, для примера мы возьмем дисплей с общим катодом. Давайте попробуем вывести несколько цифр на дисплей. Для начала возьмем ; для того, чтобы вывести нам надо подключить пины 7, 6, 4, 2, 1, 9 (a, b, c, d, e, f — соответственно) к «+» питания, и не забываем про резисторы, чтобы светодиоды не перегорели; если вы используете питание 5V, то будет достаточно подключить резистор на 330Ohm от пина 3, 8 к GND . И вот, на индикаторе можно наблюдать . Также можно вывести 1; подключаем пины 6, 4 (b, c) к положительному контакту питания и можно видим единичку на дисплее. Остальные цифры выводятся аналогично.

Возникающие проблемы

Мы разобрались, как можно выводить различные символы на индикатор, но представим, что у нас есть какое-то электронное устройство, которое должно считать числа, и для удобства мы хотим использовать индикатор, но вот незадача, у нас осталось всего 4 свободных I/0 линии, или мы намеренно хотим это оптимизировать, чтобы не писать код на микроконтроллере для представления цифр на экране или более удобным для нас способом. Напомню, при простом подключении необходимо 8 таких линий.

Кодирование

Так как самая привычная для нас система счисления это десятичная, то будем использовать ее и цифры от 0 до 9. При желании также можно продолжить и для 16-ричной системы. Поскольку у нас все строится пока что на 5V логике, то было бы странно не использовать двоичную систему счисления. У нас есть 10 цифр, следовательно, нам нужно минимум 4 бита для представления всех возможных вариантов. Для удобства предлагаю сделать таблицу.

Читайте также:  Прыгает напряжение в квартире причины

Представим, что у нас есть 4-bit шина, по которой наше устройство передает сигнал в двоичном представлении. Теперь надо декодировать и передать его на дисплей.

Декодирование

Использование двоичной системы счисления, предпологает использование булевой логики. Поэтому будет целесообразно использовать ее. Поэтому для начала мы сделаем таблицу истинности для декодера.

Пока что мы будем использовать простую шину из 4 проводов, по каждому из которых будет передаваться сигнал. В нашем случае 5V — логическая единица, а GND — логический нуль. В таблице первый столбец только для ясности, какую цифру мы хотим отобразить. Исходя из этой таблицы нам надо создать устройство, которое при входных значениях в шине, на выходе выдавало бы 7 значений для индикатора. Для этого, мы будем использовать операции над булевыми значениями: конъюнкция (и, &), дизъюнкция (или, |), отрицание (не, ¬). Итак, приступим к созданию цепи логических вентилей.

Цепь для сегмента ‘а’

Из таблицы истинности видно, что сегмент а должен быть включен всегда, кроме цифры 1 и 4. Для упрощения можно сделать так, чтобы логическая единица была только в этих 2 состояниях, и на выход добавить логическое НЕ. Тогда у нас всегда будет 1, кроме 2-ух состояний. Вот схема:

Я добавил дополнительную инвертированную шину для удобства и наглядности.

На выходе должен быть логический при входных значениях 0 0 0 1 и 0 1 0 0 (на линиях 3, 2, 1, 0 соответственно). Поэтому я взял не инвертированную первую линию, а все остальные инвертированные, и получилось, что 0 0 0 1 трансформируется в 1′ 1′ 1′ 1 ( ‘ — инвертированный сигнал), после все эти сигналы группируются в один общий, который идет в вентиль ИЛИ-НЕ, который на конце и инвертирует логическую 1 в 0, чтобы при этих входных параметрах сегмент а не был включен. То же самое проделывается для другого случая: 0 1 0 0 преобразуется в 1′ 1 1′ 1′ и также идет в тот же вентиль ИЛИ-НЕ, как и при первом случае.

По такой схеме делаются остальные модули для других сегментов индикатора. В итоге у вас должно получиться нечто подобное:

Улучшение

Данная схема полностью рабочая, но в ней много повторяющихся элементов, и она будет занимать слишком много места, даже если делать отдельную интегральную схему. Поэтому ее стоит доработать.

Для начала, взглянем на таблицу истинности. Можно заметить, что для сегмента е больше логических , так что для него, можно не инвертировать выход (!! — двойное отрицание, то есть ничего не меняем). Также использование одного и того же модуля для цифры 1 происходит 4 раза! А для цифры 9 можно не делать модуль вообще (количество повторений одного модуля для цифры вынесено в последнюю колонку). Это существенная трата пространства и логических вентилей. После реинжинеринга, на выходе будет примерно такая схема:

Реализация

Есть три способа воплотить данный декодер в жизнь.

Из готовых микросхем логических вентилей, например серия микросхем 74HCxx. Данный способ самый простой, не самый практичный, но вполне допустимый. Также его будет просто модернизировать для n-разярдных индикаторов. И отлично подходит для тестов.

Читайте также:  Сечение кабеля для трансформаторов напряжения

Промышленный способ — изготовление полноценных кремниевых интегральных схем. Этот способ не самый быстрый, но позволяет наладить массовое производство. НО стоит отметить, что уже давно выпускаются подобные микросхемы, и это будет не слишком целесообразно.

Эпилог

В конце, хотелось отметить, что данный декодер являются не плохой практической работой для тренировки создания логических схем и для понимаю как устроенные простые электронные устройства. Идейным вдохновителем для создания данного исследования стал Ben Eater.

Источник

ДЕШИФРАТОР СЕМИСЕГМЕНТНОГО ИНДИКАТОРА

Дешифраторы, как и шифраторы преобразуют один код на своем входе в другой код, который и подают на выход. Одним из частных случаев использование дешифратора является его совместная работа с семисегментным индикатором. Обычно дешифратор преобразует двоичное число в сигнал на одном из своих выходов, но для этого конкретного случая используются специальные дешифраторы, которые преобразуют двоичный код на своем входе в код семисегментного индикатора на выходе. Работу данного типа приборов рассмотрим на примере микросхемы К514ИД2 1.

Данная микросхема имеет четыре входа D1-D4, и семь выходов: a, b, c, d, e, f, g, для подключения к соответствующим сегментам семисегментного индикатора. Вывод R – разрешение работы, для того, что бы дешифратор реагировал на сигналы на своих входах, на выводе R должен быть высокий логический уровень.

Следует особо отметить, что питание подается на 14 выход микросхемы К514ИД2, общий провод 6. Питание осуществляется от стабилизированного источника питания напряжением 5В.

Счетные импульсы будем подавать с мультивибратора [5], счет их будет осуществляться счетчиком с недвоичным коэффициентом пересчета [6], к выводам которого подключен дешифратор семисегментного индикатора.

Данная электрическая принципиальная схема получается достаточно сложной, поэтому, даже будучи правильно собранной, она иногда отказывается правильно работать из-за обилия штыревых непаянных соединений. Как говориться, электроника это наука о контактах. Очень многие проблемы в электротехнике и электронике сводятся к тому, что контакт есть там, где не надо или контакта нет там, где надо.

Опыт показал, что применение в лабораторных работах выпускаемых промышленностью семисегментных индикаторов неоправданно из-за того, что такие индикаторы обладают недостаточной «студентоустойчивостью», при неправильном подключении они быстро выходят из строя. Поэтому были разработаны модули, имитирующие работу семисегментных индикаторов на базе светодиодов АЛ307Б [7]. По этой причине цифры на индикаторе выглядят несколько непривычно, но общий принцип работы семисегментного индикатора уяснить вполне можно.

Видео

Литература

  1. https://kiloom.ru/spravochnik-radiodetalej/microsxema/k514id2-kr514id2.html
  2. http://ru.pc-history.com/mikrosxema-k514id2.html
  3. https://eandc.ru/pdf/mikroskhema/k514id2.pdf
  4. Ямпольский В.С. Основы автоматики и электронно-вычислительной техники – М. Просвещение, 1991
  5. http://radioskot.ru/publ/nachinajushhim/multivibrator_na_ehlementakh_i_ne/5-1-0-1366
  6. http://radioskot.ru/publ/nachinajushhim/schetchik_na_mikroskheme/5-1-0-1372
  7. http://radioskot.ru/publ/nachinajushhim/samodelnye_moduli_dlja_izuchenija_mikroskhem/5-1-0-1352

Файлы проекта тут. Автор материала: Denev.

Форум по обсуждению материала ДЕШИФРАТОР СЕМИСЕГМЕНТНОГО ИНДИКАТОРА

Схема простого кварцованного передатчика FM диапазона на мощность до 0,2 Вт, при питании от 12 В.

Теория и практика ОУ, описание работы и подключение типового операционного усилителя — микросхемы LM358.

Радиоприемники — обзор базовых конфигураций приёмной аппаратуры, этапы развития схемотехники.

Волновое управление, двухфазное и способ регулирования тока в обмотках шаговых двигателей.

Источник

Adblock
detector