Семисегментный индикатор

Практическая работа №5
Тема: Управление сегментами семисегментного индикатора.
Оборудование: 3 D-триггера (2 ИМС 74HC74AN или 3 ИМС КР531ТМ8) или, 2→7Seg дешифратор
(ИМС КР514ИД2), семисегментный индикатор, 1 резистор на 2–5 МОм, 1 керамический конденсатор на 0,1 мкФ,
макетная плата, источник питания 3–9 В, соединительные провода.
Задание 1. Управление сегментами семисегментного индикатора с помощью дешифратора КР514ИД2.
В предыдущей работе был построен делитель частоты на мультивибраторе и D-триггерах. Его работа
продемонстрирована на схеме «Бегущие огни» с помощью двоично-десятичного дешифратора.
В настоящей работе будет спроектирована схема управления сегментами семисегментного индикатора с
помощью специального дешифратора – преобразователя двоичного кода в семисегментный.
В обычном светодиодном индикаторе девять выводов: один идѐт к анодам всех сегментов, и остальные
восемь – к катоду каждого из сегментов. Эта схема называется «схема с общим анодом», существуют
также схема с общим анодом. В случае 4-разрядного индикатора ножек будет 12:
Красным выделены аноды разрядов. Схема индикатора такая:
В случае трѐх разрядов 6-я ножка остаѐтся, но не задействована.
В схеме данной лабораторной работы отсутствует возможность раздельного управления разрядами, эта
технология будет изучена в последующих работах.
Для управления выводом на индикатор двоичного кода, преобразованного в десятичные цифры удобно
использовать ИМС КР514ИД2 – дешифратор двоично-десятичного кода для 7-сегментного светодиодного
индикатора с общим анодом (характеристики, таблицу истинности, типовую схема подключения дешифратора
КР514ИД2 см. здесь). Для управления 7-сегментным индикатором с общим катодом служит схема КР514ИД1.
Распиновка выводов в УГО приведена в «логическом» порядке, см. соответствие номеров:
Рис.1
Воспользуемся собранной при выполнении второго задания предыдущей лабораторной работы №4
схемой с двумя ИМС 74HC74AN (используются в качестве трѐх D-триггеров), а двоично-десятичный
дешифратор 74HC42N заменим на КР514ИД2.
Микросхемы «отечественных» К-серий в программе Multisim отсутствуют, ближайшим аналогом
КР514ИД2 является MSD101, однако еѐ также нет в программе, но есть близкая по назначению SN7447N. Схема
в программе Multisim будет иметь вид (внимание, номера выводов не полностью соответствуют, см. рис. 1):
XFG1
F1
F3
F2
2.5 V
2.5 V
U1A
4
3
2
1
1CLK
U2
2.5 V
U1B
U3A
10 ~2PR
~1PR
1Q 5
~1Q 6
1D
F4
2.5 V
~1CLR
74HC74N_4V
11
2CLK
12 2D
4
2Q 9
3
~2Q 8
2
13 ~2CLR
1
74HC74N_4V
~1PR
1CLK
1D
1Q 5
~1Q 6
4
~BI/RBO
5
3
~RBI
~LT
7
1
2
6
A
B
C
D
OA
OB
OC
OD
OE
OF
OG
13
12
11
10
9
15
14
~1CLR
74HC74N_4V
7447N
VCC
CA
U4
5V
A B C D E F G
Схема 1 управления 7-сегментным индикатором с общим анодом
Отсчѐт чисел в данной схеме идѐт «сверху вниз», т.е. от 9 до 0, но до девятки 6 тактов включаются
«несуществующие цифры». Поскольку дешифратор 2→10 (а не 2→16), это нормально (см. таблицу истинности
дешифратора КР514ИД2).
В «реальной» схеме вместо функционального генератора воспользуемся ИМС 74HC04N для построения
мультивибратора:
Рис. 2
Задание 2 (альтернативная реализация схемы – с тремя ИМС КР531ТМ8)
КР531ТМ8 – счетверенный D-триггер с общими установкой и сбросом, а также тактированием (для
данной лабораторной работы это недостаток, так как нам придѐтся брать по одному D-триггеру от каждой ИМС).
В программе Multisim заменяем КР531ТМ8 аналогом SN74S175
Схема с тремя КР531ТМ8 имеет вид:
F3
F2
XFG1
F1
U5
1
9
U1
~CLR
CLK
2.5 V
1
9
~CLR
CLK
2.5 V 1
9
F4
U3
U2
~CLR
CLK
2.5 V
4
~BI/RBO
2.5 V 4
1D
1Q
~1Q
2
3
4
1D
1Q
~1Q
2
3
4
1D
5
5
2D
2Q
~2Q
7
6
1Q
~1Q
5
3
2Q
~2Q
7
6
2
3
2D
~RBI
~LT
5
2D
12
3Q
~3Q
10
11
12
3D
3Q
~3Q
10
11
2Q
~2Q
7
6
3D
12
3D
A
B
C
D
4D
4Q
~4Q
15
14
13
4D
4Q
~4Q
15
14
3Q
~3Q
7
1
2
6
13
10
11
13
4D
4Q
~4Q
15
14
74S175N
74S175N
OA
OB
OC
OD
OE
OF
OG
13
12
11
10
9
15
14
7447N
74S175N
VCC
CA
U4
5V
A B C D E F G
Схема 2 управления 7-сегментным индикатором с общим анодом
Задание 3 (альтернативная реализация схемы – с одной ИМС КР531ТМ8 и одной ИМС 74HC74AN)
XFG1
F1
F3
F2
2.5 V
2.5 V
U1A
4
3
2
1
U1B
1CLK
1Q 5
~1Q 6
1D
~1CLR
74HC74N_4V
11
2CLK
12 2D
2Q 9
~2Q 8
~CLR
CLK
4
1D
1Q
~1Q
5
2D
12
13
13 ~2CLR
74HC74N_4V
U2
1
9
10 ~2PR
~1PR
F4
U3
2.5 V
2.5 V
4
~BI/RBO
2
3
5
3
~RBI
~LT
2Q
~2Q
7
6
3D
3Q
~3Q
10
11
7
1
2
6
A
B
C
D
4D
4Q
~4Q
15
14
OA
OB
OC
OD
OE
OF
OG
13
12
11
10
9
15
14
7447N
74S175N
VCC
CA
U4
5V
A B C D E F G
Схема 3 управления 7-сегментным индикатором с общим анодом
На макетной плате вид будет примерно такой:
(на схеме в Multisim ИМС D-триггеров расположены в обратной последовательности)