Transcript 7-segment decoder
Slide 1
CODEERELEMENTEN
DECODERS
BCD naar 7-SEGMENT
Bij de BINAIR-naar-DECIMAAL DECODERS was er telkens
slechts één van de uitgangen actief, overeenstemmend met
de decimale waarde van het aangeboden binaire getal.
Indien elke uitgang een andere LED met een ander cijfertje
erbij aanstuurt, kunnen we op die manier aflezen welk
decimaal getal aan de ingangszijde in binaire code wordt
aangeboden.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Echt handig is zo'n 'lampjesdisplay' echter niet.
En wat gaan we aanvangen als we bv. van 0 tot 99 moeten
kunnen weergeven?
De BCD- naar- 7-SEGMENT DECODER zal ervoor zorgen dat
we het decimale getal veel gemakkelijker kunnen aflezen,
namelijk van een 7-segment display.
De streepvormige segmenten van een dergelijk display
moeten apart aangestuurd worden; het is de taak van de
decoder om voor een bepaalde ingangscode de juiste
segmenten aan te sturen, waardoor een decimale aflezing
mogelijk wordt.
En op die manier zal een meer-cijfer display veel
gemakkelijker te realiseren zijn.
Dirk Smets
KHLim - dep. IWT
BCD / 7-SEG
DIGITALE ELEKTRONICA
BLOK 2 : COMBINATORISCHE LOGICA
a
b
c
d
e
f
g
DIA
1
Slide 2
CODEERELEMENTEN
DECODERS
7-SEGMENT DISPLAY
In de elektronica gebruiken we vaak een 7-SEGMENT DISPLAY
om numerieke informatie weer te geven.
Zo'n display is samengesteld uit een aantal individuele
segmentjes, die zodanig gemodelleerd zijn dat er cijfers (en zelfs
een aantal alfanumerieke karakters) mee weergegeven kunnen
worden.
De segmentjes zelf zijn afzonderlijke LEDs (LED = Light Emitting
Diode) of LCDs (LCD = Liquid Crystal Display).
a
f
Men hanteert steeds nevenstaande aanduiding voor de individuele
segmenten, nl. segment a tot en met segment g.
Vaak is er nog een bijkomend segmentje dp, waarmee een decimaal
punt kan weergegeven worden.
In nevenstaand voorbeeld zijn er zelfs twee puntjes: dpl en dpr
(decimal point left resp. right).
Bij de LED-displays worden niet alle anodes en cathodes individueel
naar buiten gebracht. Men maakt ofwel een COMMON ANODE (CA)
DISPLAY ofwel een COMMON CATHODE (CC) DISPLAY. Deze twee
verschillende types moeten uiteraard anders aangestuurd worden. In
de TTL-reeks vinden we daarom ook decoders die geschikt zijn voor
één van beide types.
g
e
b
c
d
CA
a
b c
d e
f
g
a
b c
d e
f
g
CC
Dirk Smets
KHLim - dep. IWT
DIGITALE ELEKTRONICA
BLOK 2 : COMBINATORISCHE LOGICA
DIA
2
Slide 3
CODEERELEMENTEN
Een CC-DISPLAY (CC = Common Cathode) moet
met zijn CC aan de massa aangesloten worden.
Elke afzonderlijke anode wordt - steeds via een
niet te vergeten stroombegrenzings-weerstand actief HOOG aangestuurd: door het aansluiten
van een HOOG niveau zal het betreffende
segment oplichten. De decoder moet nu de
stroom leveren die de LEDs doet oplichten; men
noemt dit ‘current sourcing’.
BCD/7-SEG
0
1
2
3
a
b
c
d
e
f
g
Een CA-DISPLAY (CA = Common Anode)
daarentegen moet met zijn CA aan de positieve
voedingsspanning aangesloten worden. Elke
afzonderlijke cathode wordt via een individuele
stroombegrenzings-weerstand actief LAAG
aangestuurd: door het aansluiten van een LAAG
niveau zal het betreffende segment oplichten. De
decoder moet nu de stroom die de LEDs doet
oplichten ‘naar de massa toe trekken’; men
noemt dit ‘current sinking’.
actief HOGE
uitgangen
CA
UCC
a
b
c
stroombegrenzingsweerstanden
CC
Dirk Smets
KHLim - dep. IWT
e
d c
b a
0
1
2
3
a
b
c
d
e
f
g
d
e
f
g
stroombegrenzingsweerstanden
BCD/7-SEG
g f
GND
BCD naar 7-SEGMENT
DECODERS
actief LAGE
uitgangen
DIGITALE ELEKTRONICA
BLOK 2 : COMBINATORISCHE LOGICA
DIA
3
Slide 4
CODEERELEMENTEN
BCD naar 7-SEGMENT
DECODERS
In de TTL-reeks vinden we als bekende BCD-naar-7-SEGMENT
DECODER de 74LS47.
Enkele kenmerken:
• actief LAGE uitgangen van het OPEN COLLECTOR type
• is dus alleen geschikt om een CA-display aan te sturen
• kan tot 40 mA sinken per uitgang (‘gewone’ TTL-uitgang kan maar 8
mA sinken)
• CA van het display mag op max. +15V aangesloten worden
• de BCD-decodering is OK, behalve slechte leesbaarheid voor 6 en 9
• wat deze leesbaarheid betreft is, er een verbeterde versie
uitgebracht: de 74LS247 (verder volledig compatibel met de 74LS47)
• binaire codes boven 9 resulteren in merkwaardige tekens
SEGMENT
IDENTIFICATION
NUMERICAL DESIGNATIONS AND RESULTING DISPLAYS
a
f
b
e
g c
BCD/7-SEG
[T1]
>=1
BI/
RBO
G6
&
RBI
BCD/7-SEG
[T1]
LT
CT=0
V5
0
1
2
3
a
a 5,6
b
b 5,6
c
c 5,6
d
d 5,6
e
e 5,6
f 5,6f
g
g 5,6
d
74LS247
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
74LS47
• 3 bijkomende controle-ingangen (leiden tot moeilijk IEC-symbool):
• LT = Lamp Test
• BI/RBO = Blanking Input / Ripple Blanking Output
• RBI = Ripple Blanking Input
Dirk Smets
KHLim - dep. IWT
DIGITALE ELEKTRONICA
BLOK 2 : COMBINATORISCHE LOGICA
DIA
4
Slide 5
CODEERELEMENTEN
DECODERS
BCD naar 7-SEGMENT
Controle-ingangen van de 74LS47:
• LT = Lamp Test
• indien deze ingang LAAG gemaakt wordt, zullen alle uitgangen
LAAG worden waardoor het volledige display oplicht (met cijfer 8,
onafhankelijk van de aangeboden ingangsdata). De bedoeling
hiervan is het display (en de verbindingen) te testen.
• BI = Blanking Input
• indien deze ingang LAAG gemaakt wordt, zullen alle uitgangen
HOOG worden waardoor er niets meer oplicht (onafhankelijk van de
aangeboden ingangsdata).
• wordt gebruikt om de lichtintensiteit van het display te verminderen
• het stroomverbruik door de LEDs zal dalen
• RBI = Ripple Blanking Input
• als deze lijn LAAG is, dan zal alleen het decimale cijfer 0 niet
getoond worden; alle andere cijfers worden normaal weergegeven
• kan gebruikt worden in een meer-cijfer display om de
vooroplopende nullen (leading zeroes) te onderdrukken
• meldt dit gelijktijdig op de RBO-uitgang (RBO = Ripple Blanking
Output)
• deze kan dan weer doorverbonden worden met de RBI-ingang
van een volgende decoder in een meer-cijfer display, zodat deze
ook eventueel een 0 kan onderdrukken
• RBO-uitgang is geen afzonderlijke pen, maar is samengenomen met
de BI-ingang (zeer merkwaardige constructie, passieve pull-up)
Dirk Smets
KHLim - dep. IWT
DIGITALE ELEKTRONICA
BLOK 2 : COMBINATORISCHE LOGICA
BCD/7-SEG
[T1]
>=1
BI/RBO
G6
&
RBI
LT
CT=0
V5
0
1
2
3
a 5,6
b 5,6
c 5,6
d 5,6
e 5,6
f 5,6
g 5,6
74LS47
DIA
5
CODEERELEMENTEN
DECODERS
BCD naar 7-SEGMENT
Bij de BINAIR-naar-DECIMAAL DECODERS was er telkens
slechts één van de uitgangen actief, overeenstemmend met
de decimale waarde van het aangeboden binaire getal.
Indien elke uitgang een andere LED met een ander cijfertje
erbij aanstuurt, kunnen we op die manier aflezen welk
decimaal getal aan de ingangszijde in binaire code wordt
aangeboden.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Echt handig is zo'n 'lampjesdisplay' echter niet.
En wat gaan we aanvangen als we bv. van 0 tot 99 moeten
kunnen weergeven?
De BCD- naar- 7-SEGMENT DECODER zal ervoor zorgen dat
we het decimale getal veel gemakkelijker kunnen aflezen,
namelijk van een 7-segment display.
De streepvormige segmenten van een dergelijk display
moeten apart aangestuurd worden; het is de taak van de
decoder om voor een bepaalde ingangscode de juiste
segmenten aan te sturen, waardoor een decimale aflezing
mogelijk wordt.
En op die manier zal een meer-cijfer display veel
gemakkelijker te realiseren zijn.
Dirk Smets
KHLim - dep. IWT
BCD / 7-SEG
DIGITALE ELEKTRONICA
BLOK 2 : COMBINATORISCHE LOGICA
a
b
c
d
e
f
g
DIA
1
Slide 2
CODEERELEMENTEN
DECODERS
7-SEGMENT DISPLAY
In de elektronica gebruiken we vaak een 7-SEGMENT DISPLAY
om numerieke informatie weer te geven.
Zo'n display is samengesteld uit een aantal individuele
segmentjes, die zodanig gemodelleerd zijn dat er cijfers (en zelfs
een aantal alfanumerieke karakters) mee weergegeven kunnen
worden.
De segmentjes zelf zijn afzonderlijke LEDs (LED = Light Emitting
Diode) of LCDs (LCD = Liquid Crystal Display).
a
f
Men hanteert steeds nevenstaande aanduiding voor de individuele
segmenten, nl. segment a tot en met segment g.
Vaak is er nog een bijkomend segmentje dp, waarmee een decimaal
punt kan weergegeven worden.
In nevenstaand voorbeeld zijn er zelfs twee puntjes: dpl en dpr
(decimal point left resp. right).
Bij de LED-displays worden niet alle anodes en cathodes individueel
naar buiten gebracht. Men maakt ofwel een COMMON ANODE (CA)
DISPLAY ofwel een COMMON CATHODE (CC) DISPLAY. Deze twee
verschillende types moeten uiteraard anders aangestuurd worden. In
de TTL-reeks vinden we daarom ook decoders die geschikt zijn voor
één van beide types.
g
e
b
c
d
CA
a
b c
d e
f
g
a
b c
d e
f
g
CC
Dirk Smets
KHLim - dep. IWT
DIGITALE ELEKTRONICA
BLOK 2 : COMBINATORISCHE LOGICA
DIA
2
Slide 3
CODEERELEMENTEN
Een CC-DISPLAY (CC = Common Cathode) moet
met zijn CC aan de massa aangesloten worden.
Elke afzonderlijke anode wordt - steeds via een
niet te vergeten stroombegrenzings-weerstand actief HOOG aangestuurd: door het aansluiten
van een HOOG niveau zal het betreffende
segment oplichten. De decoder moet nu de
stroom leveren die de LEDs doet oplichten; men
noemt dit ‘current sourcing’.
BCD/7-SEG
0
1
2
3
a
b
c
d
e
f
g
Een CA-DISPLAY (CA = Common Anode)
daarentegen moet met zijn CA aan de positieve
voedingsspanning aangesloten worden. Elke
afzonderlijke cathode wordt via een individuele
stroombegrenzings-weerstand actief LAAG
aangestuurd: door het aansluiten van een LAAG
niveau zal het betreffende segment oplichten. De
decoder moet nu de stroom die de LEDs doet
oplichten ‘naar de massa toe trekken’; men
noemt dit ‘current sinking’.
actief HOGE
uitgangen
CA
UCC
a
b
c
stroombegrenzingsweerstanden
CC
Dirk Smets
KHLim - dep. IWT
e
d c
b a
0
1
2
3
a
b
c
d
e
f
g
d
e
f
g
stroombegrenzingsweerstanden
BCD/7-SEG
g f
GND
BCD naar 7-SEGMENT
DECODERS
actief LAGE
uitgangen
DIGITALE ELEKTRONICA
BLOK 2 : COMBINATORISCHE LOGICA
DIA
3
Slide 4
CODEERELEMENTEN
BCD naar 7-SEGMENT
DECODERS
In de TTL-reeks vinden we als bekende BCD-naar-7-SEGMENT
DECODER de 74LS47.
Enkele kenmerken:
• actief LAGE uitgangen van het OPEN COLLECTOR type
• is dus alleen geschikt om een CA-display aan te sturen
• kan tot 40 mA sinken per uitgang (‘gewone’ TTL-uitgang kan maar 8
mA sinken)
• CA van het display mag op max. +15V aangesloten worden
• de BCD-decodering is OK, behalve slechte leesbaarheid voor 6 en 9
• wat deze leesbaarheid betreft is, er een verbeterde versie
uitgebracht: de 74LS247 (verder volledig compatibel met de 74LS47)
• binaire codes boven 9 resulteren in merkwaardige tekens
SEGMENT
IDENTIFICATION
NUMERICAL DESIGNATIONS AND RESULTING DISPLAYS
a
f
b
e
g c
BCD/7-SEG
[T1]
>=1
BI/
RBO
G6
&
RBI
BCD/7-SEG
[T1]
LT
CT=0
V5
0
1
2
3
a
a 5,6
b
b 5,6
c
c 5,6
d
d 5,6
e
e 5,6
f 5,6f
g
g 5,6
d
74LS247
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
74LS47
• 3 bijkomende controle-ingangen (leiden tot moeilijk IEC-symbool):
• LT = Lamp Test
• BI/RBO = Blanking Input / Ripple Blanking Output
• RBI = Ripple Blanking Input
Dirk Smets
KHLim - dep. IWT
DIGITALE ELEKTRONICA
BLOK 2 : COMBINATORISCHE LOGICA
DIA
4
Slide 5
CODEERELEMENTEN
DECODERS
BCD naar 7-SEGMENT
Controle-ingangen van de 74LS47:
• LT = Lamp Test
• indien deze ingang LAAG gemaakt wordt, zullen alle uitgangen
LAAG worden waardoor het volledige display oplicht (met cijfer 8,
onafhankelijk van de aangeboden ingangsdata). De bedoeling
hiervan is het display (en de verbindingen) te testen.
• BI = Blanking Input
• indien deze ingang LAAG gemaakt wordt, zullen alle uitgangen
HOOG worden waardoor er niets meer oplicht (onafhankelijk van de
aangeboden ingangsdata).
• wordt gebruikt om de lichtintensiteit van het display te verminderen
• het stroomverbruik door de LEDs zal dalen
• RBI = Ripple Blanking Input
• als deze lijn LAAG is, dan zal alleen het decimale cijfer 0 niet
getoond worden; alle andere cijfers worden normaal weergegeven
• kan gebruikt worden in een meer-cijfer display om de
vooroplopende nullen (leading zeroes) te onderdrukken
• meldt dit gelijktijdig op de RBO-uitgang (RBO = Ripple Blanking
Output)
• deze kan dan weer doorverbonden worden met de RBI-ingang
van een volgende decoder in een meer-cijfer display, zodat deze
ook eventueel een 0 kan onderdrukken
• RBO-uitgang is geen afzonderlijke pen, maar is samengenomen met
de BI-ingang (zeer merkwaardige constructie, passieve pull-up)
Dirk Smets
KHLim - dep. IWT
DIGITALE ELEKTRONICA
BLOK 2 : COMBINATORISCHE LOGICA
BCD/7-SEG
[T1]
>=1
BI/RBO
G6
&
RBI
LT
CT=0
V5
0
1
2
3
a 5,6
b 5,6
c 5,6
d 5,6
e 5,6
f 5,6
g 5,6
74LS47
DIA
5