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Visualizzatore a 7 segmenti

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Visualizzatore a 7 segmenti

Visualizzatore a 7 segmenti

Scopo dell'esperienza: realizzare un visualizzatore decimale con due display a 7 segmenti più d.p.

Strumenti e apparecchiature utilizzate: bread-board, fili connettori tipo telefonici, forbici, spella-fili, pinzette a becco lungo, mini-lab.

Componenti utilizzati:

  • Integrati decodificatori mod. 4511 BE
  • Display FD 5150  a Catodo Comune 656e41g
  • Due resistenze da 68 OHM

Cenni teorici: display a sette segmenti

Il display a sette segmenti è un componente elettronico contenente sette led di forma rettangolare più un altro a forma di punto per esprimere i numeri decimali, ossia i numeri con la virgola.

I sette segmenti sono posti in modo da poter formare diversi numeri o lettere a seconda degli impulsi elettrici che essi ricevono da un componente, chiamato DECODER, della quale parlerò in seguito.



In figura U1 è raffigurato un display a sette segmenti dove ABCDEFG sono le sue entrate che andranno a formare un numero o lettera, a seconda della condizione impostata dai nostri SWITCH.

Le sue caratteristiche fondamentali sono:

·        Colore;

·        Dimensione;

·        Il modo di collegamento tra i diodi;

·        Corrente massima;

Un diodo si differenzia per il modo di collegamento tra i suoi diodi. Infatti esso può essere di due tipi:

-         a catodo comune;

-         ad anodo comune;

Nel primo tipo di display tutti i catodi sono collegati fra di loro, invece nel secondo tipo sono collegati tutti gli anodi fra di loro.

Il funzionamento del display a catodo comune, è ottenuto applicando al suo anodo una tensione positiva e collegando tutti i catodi a GND.

Il funzionamento dell'alternativo tipo di display è ottenuto applicando al suo catodo una massa ed una tensione positiva ad un potenziale dell'anodo comune.

E' importante sottolineare il fatto che se i LED del display non sono collegati ad un opportuno e adatto driver,è importante proteggerli tramite una resistenza, che limiti la corrente che affluisce nei diodi led  in modo da non bruciarli. (La resistenza usata nel nostro caso è stata di 68 OHM).

Ma cosa sono i led?

I led sono dispositivi contenenti una giunzione P-N, cioè materiali drogati, realizzati con materiali idonei ad emettere radiazioni luminose.

Cenni teorici: decodificatore BCD/7

Questo componente è un circuito integrato a quattro ingressi e sette uscite, ciascuna è pilota di un diodo al display.

Per la nostra esperienza abbiamo usato un decodificatore 4511BE avente le uscite attive a livello alto e riportato in figura U2:

                          


  • Dove i piedini 7,1,2,6 indicano le entrate provenienti dal dip-switch;
  • Piedino 5 indica il Latch Enable/Strobe: tale piedino se collegato ad un livello alto blocca lo stato delle uscite ,mentre, se collegato a livello basso, consente alle uscite di variare regolarmente in base al numero binario impostato in ingresso. Nel nostro caso quindi tale parametro risulterà essere collegato a GND ossia a livello basso.
  • Piedino 4 indica il BLanking: esso se attivo a livello basso, serve a spegnere tutti i Led. Nel nostro caso tale piedino viene unito con l'altro piedino dell'altro integrato per mezzo di un ponte e posto a livello alto.
  • Piedino 3 indica il Lampt Test: se lo colleghiamo a massa fa accendere tutti i led e serve a testarne quindi la loro efficacia. Nel nostro caso esso sarà collegato a livello alto insieme con il BLanking.
  • Piedini 13,12,11,10,9,15,14 sono le uscite del decodificatore che saranno le opportune entrate al display.

Come il display a sette segmenti anche il decodificatore ha delle caratteristiche fondamentali per il suo funzionamento:

Esso può essere alimentato con tensioni fino a 20V, e la corrente assorbita da ogni ingresso è pari a 10mA mentre la corrente erogata in uscita è superiore a 25mA per ciascun Led.

Schema a Blocchi:

Circuito elettrico:

Osservazioni sul circuito:

Si può ben notare dal circuito in figura come i terminali LT e BL sono collegati tutti ad un livello alto e quindi disattivati per il principio sopra citato, mentre LE è collegato a GND.

In effetti la funzione di LE è molto utile quando gli ingressi variano molto rapidamente e per tanto si ha la necessità di bloccare lo stato per verificarne la sua esattezza tramite l'accensione delle spie luminose.

Inoltre è ben visibile come le entrate ai decoder sono collegate a degli dip-switch nel nostro caso inseriti già nel mini-lab, qui invece simulati tramite degli interruttori.

Procedimento e costruzione del circuito:

In riferimento al circuito sopra disegnato, abbiamo creato il suo prototipo su di una basetta Bread-Board.

Annotazione fondamentale da fare è per quanto riguarda il display usato questa volta.

Infatti essendo a catodo comune i sue piedini 3 e 8 vengono collegati rispettivamente il primo tramite una resistenza a GND mentre il piedino 8 direttamente a massa.

Inoltre il piedino 5, che indica il d.p. ossia il digital point (punto digitale), in questo caso non ci servirà poiché non esprimeremo numeri inferiori a 0 e pertanto sarà lasciato libero.

Ecco in figura il display come appare realmente:

In seguito al montaggio dell'intero circuito tramite delle combinazioni binarie, in questo caso avremo 16 tipi di combinazioni per ogni decoder anche se solo 9 saranno rapportati sul display, abbiamo verificato lo scopo della nostra esperienza.

Di seguito ecco riportata la tabella di verità per un display:

A

B

C

D

Numero da visualizzare

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

1




0

2

0

0

1

1

3

0

1

0

0

4

0

1

0

1

5

0

1

1

0

6

0

1

1

1

7

1

0

0

0

8

1

0

0

1

9

Osservazioni sul collaudo:

Dal collaudo effettuato direttamente dall'insegnante, il circuito è risultato dapprima mal funzionante poiché in uscita sul display si ottenevano numeri con caratteri a dir poco "strani".

La causa di ciò è stata trovata nell'uso di una resistenza da me inserita di un valore troppo piccolo per il collegamento del piedino 3 su GND. Ho usato infatti una resistenza da 2,2 OHM poiché rassicurato che il display funzionasse anche senza la parte resistiva che attenuasse la corrente in entrata ma tale formulazione si è preveduta male; in effetti sostituendo alla resistenza di 2,2 OHM una con valore maggiore, ossia 68 OHM, la luminosità del display è attenuata ma in compenso ho ottenuto il suo funzionamento come previsto.

Ecco qui la causa da me ricercata:

In effetti come ho già detto nella parte iniziale della relazione, i Led sono particolari diodi in grado di accendersi a passaggio di corrente ma vanno protetti con una resistenza affinché la corrente che entri non sia eccessiva in modo da farlo "bruciare". Il display in questo caso da noi usato ha un LIMITE per la corrente di entrata superata la quale esso va o in blocco o in altre parole in TILT.

Stabilito ciò il circuito è risultato perfettamente funzionante.

Conclusioni personali:

Il circuito da noi progettato ha soddisfato le nostre richieste pertanto è risultato funzionante.

Circuiti analoghi sono stati studiati da noi nell'anno passato usando altri componenti.

Importante è dire che se non disponiamo di display a catodo comune possiamo sempre ottenere gi stessi ed efficaci risultati usando altri tipi di decoder. Infatti se avessimo avuto display 5160 (ad anodo comune) avremmo potuto usare un decodificatore 7448 per il suo adattamento al circuito.

Tali dispositivi possono essere usati in impianti industriali per conteggio automatico o non oppure, semplice esempio, fungere da contatori disposti in vari supermercati per il turno.

Chiaramente il nostro progetto è un progetto semplice e facile da realizzare in grado di contare sino a 99 numeri, ma sommando più display e decoder driver saremo in grado di ottenere anche contatori a tre,quattro,cinque ed ecc cifre inserendo a cascata i vari componenti.

Corato 11/10/2004

Vincenzo Masciavè







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