7-Segment-Anzeige

TEILE UND MATERIALIEN

• 4511 BCD-to-7seg-Latch/Decoder/Treiber (Radio Shack Katalog # 900-4437)
• Gemeinsame Kathode 7-Segment LED-Anzeige (Radio Shack Katalog # 276-075)
• DIP-Schalter mit acht Positionen (Radio Shack Katalog # 275-1301)
• Vier 10 kΩ Widerstände
• Sieben 470--Widerstände
• Eine 6-Volt-Batterie

Achtung! Der 4511 IC ist CMOS und daher empfindlich gegenüber statischer Elektrizität!

QUERVERWEISE

Lektionen in Stromkreisen , Band 4, Kapitel 9:„Kombinatorische Logikfunktionen“

LERNZIELE

• So verwenden Sie den 7-Segment-Decoder-/Anzeigetreiber-IC 4511
• Machen Sie sich mit dem BCD-Code vertraut
• So verwenden Sie 7-Segment-LED-Baugruppen zum Erstellen von Dezimalstellenanzeigen
• Wie man sowohl „Active-Low“- als auch „Active-High“-Logikeingänge identifiziert und verwendet

SCHEMATISCHES DIAGRAMM

ILLUSTRATION

ANLEITUNG

Dieses Experiment ist eher eine Einführung in den Decoder-/Anzeigetreiber-IC 4511 als eine Lektion, wie man eine digitale Funktion aus untergeordneten Komponenten „aufbaut“. Da 7-Segment-Anzeigen sehr sind gängige Komponenten digitaler Geräte, ist es gut, mit den dahinter liegenden „Treiber“-Schaltungen vertraut zu sein, und der 4511 ist ein gutes Beispiel für einen typischen Treiber-IC.

Sein Funktionsprinzip besteht darin, einen Vier-Bit-BCD-Wert (Binärkodierte Dezimalzahl) einzugeben und die entsprechenden Ausgangsleitungen zu aktivieren, um die entsprechende Dezimalziffer auf der 7-Segment-LED-Anzeige zu bilden. Die BCD-Eingänge werden mit A, B, C und D in der Reihenfolge von am wenigsten signifikant bis am signifikantesten bezeichnet.

Die Ausgänge sind mit a, b, c, d, e, f und g gekennzeichnet, wobei jeder Buchstabe einer standardisierten Segmentbezeichnung für 7-Segment-Anzeigen entspricht. Da jedes LED-Segment seinen eigenen Vorwiderstand benötigt, müssen wir natürlich sieben 470--Widerstände verwenden, die in Reihe zwischen den Ausgangsklemmen des 4511 und den entsprechenden Klemmen der Anzeigeeinheit geschaltet werden.

Die meisten 7-Segment-Anzeigen verfügen auch über einen Dezimalpunkt (manchmal zwei!), eine separate LED und eine für den Betrieb vorgesehene Klemme. Alle LEDs innerhalb der Anzeigeeinheit sind auf einer Seite, entweder Kathode oder Anode, miteinander verbunden. Der 4511-Anzeigetreiber-IC erfordert eine 7-Segment-Anzeigeeinheit mit gemeinsamer Kathode und wird hier verwendet.

Nach dem Aufbau der Schaltung und dem Anlegen der Spannung die vier Schalter in einer binären Zählsequenz (0000 bis 1111) betätigen und dabei die 7-Segment-Anzeige beachten. Eine 0000-Eingabe sollte zu einer dezimalen „0“-Anzeige führen, eine 0001-Eingabe sollte eine dezimale „1“-Anzeige ergeben, und so weiter bis 1001 (dezimal „9“). Was passiert für die Binärzahlen 1010 (10) bis 1111 (15)? Lesen Sie das Datenblatt zum 4511 IC und sehen Sie, was der Hersteller für den Betrieb über einem Eingangswert von 9 angibt.

Im BCD-Code haben 1010, 1011, 1100, 1101, 1110 oder 1111 keine wirkliche Bedeutung. Dies sind Binärwerte, die über den Bereich einer einzelnen Dezimalstelle hinausgehen und daher in einem BCD-System keine Funktion haben. Der 4511 IC ist so gebaut, dass er dies erkennt und entsprechend ausgibt (oder nicht ausgibt!).

Drei Eingänge des 4511-Chips sind entweder permanent mit V_dd . verbunden oder Masse:„Lampentest“, „Blanking Input“ und „Latch Enable“. Um zu erfahren, was diese Eingänge bewirken, entfernen Sie die kurzen Jumper, die sie mit einer der Stromversorgungsschienen verbinden (nacheinander!) und ersetzen Sie den kurzen Jumper durch einen längeren, der die anderen erreichen kann Stromversorgungsschiene.

Entfernen Sie beispielsweise den kurzen Jumper, der den Eingang „Latch Enable“ (Pin #5) mit Masse verbindet, und ersetzen Sie ihn durch einen langen Jumper, der bis zum V_dd . reichen kann Stromversorgungsschiene. Experimentieren Sie damit, diesen Eingang „hoch“ und „niedrig“ zu machen, und beobachten Sie die Ergebnisse auf der 7-Segment-Anzeige, während Sie den BCD-Code mit den vier Eingangsschaltern ändern.

Nachdem Sie die Funktion des Eingangs kennengelernt haben, schließen Sie ihn an die Stromversorgungsschiene an, um den normalen Betrieb zu ermöglichen, und experimentieren Sie mit dem nächsten Eingang (entweder „Lampentest“ oder „Blanking Input“).

Auch hier gibt das Datenblatt des Herstellers Aufschluss über den Zweck jeder dieser drei Eingaben. Beachten Sie, dass die Eingabebeschriftungen „Lamp Test“ (LT) und „Blanking Input“ (BI) mit Booleschen Komplementierungsbalken über den Abkürzungen geschrieben werden.

Balkensymbole kennzeichnen diese Eingänge als aktiv-niedrig , was bedeutet, dass Sie jeden auf „low“ setzen müssen, um seine spezielle Funktion aufzurufen. Wenn Sie einen Aktiv-Niedrig-Eingang auf „hoch“ setzen, wird dieser bestimmte Eingang in einen „passiven“ Zustand versetzt, in dem seine Funktion nicht aufgerufen wird. Umgekehrt hat der Eingang „Latch Enable“ (LE) keinen Komplementierungsbalken über seiner Abkürzung, und entsprechend ist er im Schaltplan mit Masse verbunden („low“), um diese Funktion nicht aufzurufen.

Der Eingang „Latch Enable“ ist ein active-high Eingang, was bedeutet, dass er auf „high“ gesetzt werden muss (verbunden mit V_dd ) um seine Funktion aufzurufen.