Электрификация

Справочник домашнего мастера

Дешифраторы для семисегментных индикаторов

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:

Дешифраторы КМОП (КМДП) серии
Дешифраторы ТТЛ серии

Декодеры

Декодеры позволяют преобразовывать одни виды двоичных кодов в другие. Например, преобразовывать двоичный код в линейный восьмеричный или шестнадцатеричный. Преобразование производится по правилам, описанным в таблицах истинности, поэтому построение дешифраторов не представляет трудностей. Для построения дешифратора можно воспользоваться правилами синтеза логической схемы для произвольной таблицы истинности.

Десятичный декодер

Рассмотрим пример разработки декодера двоичного кода в десятичный. Десятичный код обычно отображается одним битом на одну десятичную цифру. Это классический пример, иллюстрирующий, что нулями и единицами описываются не только двоичные коды. В десятичном коде десять цифр, поэтому для отображения одного десятичного разряда требуется десять выходов дешифратора. Около каждого разряда десятичного кода может быть подписана десятичная цифра, которую представляет логическая единица в этом разряде. Сигнал с этих выводов дешифратора можно подать на десятичный индикатор. В простейшем случае над светодиодом можно просто подписать индицируемую цифру. В более сложных вариантах индикатор можно выполнить в виде десятичной цифры.

На входе дешифратора двоичный код записывается в соответствии с правилами двоичной системы счисления. Таблица истинности десятичного декодера приведена в таблице 1.

Таблица 1. Таблица истинности десятичного декодера.

Входы Выходы
8 4 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0
0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0
0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0
0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0
1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

В соответствии с принципами построения схемы по произвольной таблице истинности получим схему декодера, реализующего таблицу истинности, приведённую в таблице 1. Его схема приведена на рисунке 1.


Рисунок 1. Принципиальная схема двоично-десятичного декодера

Как видно на этой схеме, для реализации каждой строки таблицы истинности (минтерма) потребовался логический элемент «4И». Логический элемент «ИЛИ», необходимый для реализации СДНФ, не потребовался, так как в таблице истинности на каждом выходе (столбце) присутствует только одна логическая единица.

Двоичные декодеры выпускаются в виде отдельных микросхем или используются в составе других микросхем. В настоящее время десятичные или восьмеричные дешифраторы используются в основном как составная часть других микросхем, таких как мультиплексоры, демультиплексоры, ПЗУ или ОЗУ.

Условно-графическое обозначение микросхемы дешифратора на принципиальных схемах приведено на рисунке 2. На этом рисунке приведено обозначение двоично-десятичного декодера, полная внутренняя принципиальная схема которого изображена на рисунке 1.


Рисунок 2. Условно-графическое обозначение десятичного декодера

Точно таким же образом можно получить принципиальную схему и для любого другого декодера. Наиболее распространены схемы восьмеричных и шестнадцатеричных декодеров. Для применения в схемах индикации в настоящее время они практически не используются. В основном такие, или более сложные (с большим количеством выходов) декодены используются как составная часть более сложных цифровых модулей.

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 .

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 , счет их будет осуществляться счетчиком с недвоичным коэффициентом пересчета , 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 . По этой причине цифры на индикаторе выглядят несколько непривычно, но общий принцип работы семисегментного индикатора уяснить вполне можно.

Видео

Литература

Файлы проекта . Автор материала: Denev.

Форум

Обсудить статью ДЕШИФРАТОР СЕМИСЕГМЕНТНОГО ИНДИКАТОРА

Всем доброго времени суток! В предыдущих постах я рассказывал про триггеры, регистры и счётчики, которые составляют отдельный класс микросхем называемых последовательными или последовательностными. С сегодняшнего поста будет вестись рассказ о комбинационных типах микросхем, к которым относятся дешифраторы, шифраторы, компараторы кодов, мультиплексоры и некоторые другие.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески

Комбинационные микросхемы, как ясно из названия представляют собой комбинацию из простых логических микросхем, но в отличие от последовательностных они не обладают памятью и их выходные сигналы никак не зависят от комбинации предыдущих входных сигналов. Первые комбинационные микросхемы, которые мы рассмотрим в этом посте, являются дешифраторы и шифраторы.

Микросхемы дешифраторы

Функция микросхем дешифраторов, как понятно из названия, состоит в том, чтобы преобразовывать входной двоичный код в номер выходного сигнала, количество которых соответствует количеству состояний двоичного кода, то есть 2N, где N – количество разрядов двоичного кода (количество информационных входов дешифратора). Для обозначения микросхем дешифраторов введён специальный суффикс ИД, например, К555ИД7, а на обозначениях микросхем на принципиальных схемах ставят буквы DC.

В стандартных сериях микросхем существуют дешифраторы на 4, 8 или 16 выходов, соответственно они имеют 2, 3 или 4 входа. Ещё различия между микросхемами включают в себя входы управления и типы выходов микросхем (обычный 2С выход или выход с общим коллектором ОК). Входы дешифраторов обычно обозначают цифрами, которым соответствует вес разряда двоичного числа (1, 2, 4 или 8), а выходы также обозначают цифрами (1, 2, 3 и т.д.). Для примера рассмотрим несколько микросхем дешифраторов: К555ИД14, К555ИД7, К555ИД3.


Микросхемы дешифраторы: слева направо К555ИД14, К555ИД7, К555ИД3.

Данные микросхемы являются стандартными дешифраторами, которые имеют информационные входы 1, 2, 4, 8, входы разрешения С1, С2, С3, объединённые по функции И, а также выходы от 0 до 15. Различие между данными микросхемами состоит в количестве входов и выходов.

Микросхема К555ИД14 представляет собой сдвоенный двоичный дешифратор, каждая половина имеет два информационных входа 1, 2, вход разрешения С и четыре выходных вывода, имеет второе название дешифратор 2 – 4. Микросхема К555ИД7 имеет соответственно три информационных входа, три входа разрешения объединенных по И и восемь выходов, второе название дешифратор 3 – 8. К555ИД3 имеет второе название дешифратор 4 – 16 и имеет четыре информационных входа, два входа разрешения и шестнадцать выходов. Работу данных микросхем можно описать таблицей истинности.

Входы Выходы
С 2 1 0 1 2 3
1 Х Х 1 1 1 1
0 0 0 0 1 1 1
0 1 0 1 0 1 1
0 0 1 1 1 0 1
0 1 1 1 1 1 0

Таблица истинности дешифратора 2 – 4 (К555ИД14).

Микросхемы дешифраторы имеют несколько типичных сфер применения. Во первых это непосредственное дешифрирование входных кодов, при этом входы С используются как стробирующие. В таком случае номер активного выхода показывает, какой код поступил на входы. Второй сферой применения является селекция кодов. В этом случае сигнал на следующий каскад цифрового устройства поступает только с одного из выходов дешифратора и когда на входные выводы поступает нужный нам код, об этом свидетельствует появление низкого логического уровня на соответствующем выходе. Ещё одним из применений дешифратора является мультиплексирование линий когда поступающий код на входе определяет номер линии на выходе.

Микросхемы шифраторы

Микросхемы шифраторы применяются значительно реже, чем дешифраторы. Они имеют обозначение на схемах буквами CD, а в названии микросхем имеют суффикс ИВ. Как понятно из названия они выполняют функцию обратную микросхемам дешифраторов и обычно имеют от 4 до 16 (чаще всего 8) информационных входов, от 2 до 4 выходов (чаще всего 3) и несколько стробирующих (разрешающих) входов и выходов. Типичными представителями данных типов микросхем являются микросхемы К555ИВ1 и К555ИВ3 которые изображены ниже.


Микросхемы шифраторы: слева направо К555ИВ1, К555ИВ3.

Микросхема К555ИВ1 является шифратором и содержит 8 информационных входов и три выхода, а также вход разрешения EI, выход признака прихода любого входного сигнала GS и выход переноса ЕО, для объединения нескольких шифраторов. Работа данного шифратора разрешается только при низком логическом уровне на входе EI, а при высоком уровне на нём на всех выходах устанавливается уровень логической единицы. В случае отсутствия каких-либо сигналов на входах на выходе GS вырабатывается логическая единица, а на выходе ЕО логический нуль. Запишем таблицу истинности для данной микросхемы.

Входы Выходы
EI 0 1 2 3 4 5 6 7 GS 4 2 1 EO
1 X X X X X X X X 1 1 1 1 1
0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0
0 X X X X X X X 0 0 0 0 0 1
0 X X X X X X 0 1 0 0 0 1 1
0 X X X X X 0 1 1 0 0 1 0 1
0 X X X X 0 1 1 1 0 0 1 1 1
0 X X X 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1
0 X X 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1
0 X 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1
0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1

Таблица истинности шифратора К555ИВ1.

Наиболее часто шифраторы применяют для сокращения количества сигнальных линий, что очень удобно при передачи сигналов на большие расстояния, но при этом, входные сигналы не должны приходить одновременно на все входы. Наличие у шифратора дополнительных входных и выходных линий позволяет объединить их для увеличении разрядности шифратора, но только с помощью дополнительных логических элементов.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.

Шифраторы и дешифраторы

Назначение и применение шифраторов и дешифраторов

Одними из очень важных элементов цифровой техники, а особенно в компьютерах и системах управления являются шифраторы и дешифраторы.

Когда мы слышим слово шифратор или дешифратор, то в голову приходят фразы из шпионских фильмов. Что-то вроде: расшифруйте депешу и зашифруйте ответ.

В этом нет ничего неправильного, так как в шифровальных машинах наших и зарубежных резидентур используются шифраторы и дешифраторы.

Шифраторы.

Таким образом, шифратор (кодер), это электронное устройство, в данном случае микросхема, которая преобразует код одной системы счисления в код другой системы. Наибольшее распространение в электронике получили шифраторы, преобразующие позиционный десятичный код, в параллельный двоичный. Вот так шифратор может обозначаться на принципиальной схеме.

К примеру, представим, что мы держим в руках обыкновенный калькулятор, которым сейчас пользуется любой школьник.

Поскольку все действия в калькуляторе выполняются с двоичными числами (вспомним основы цифровой электроники), то после клавиатуры стоит шифратор, который преобразует вводимые числа в двоичную форму.

Все кнопки калькулятора соединяются с общим проводом и, нажав, к примеру, кнопку 5 на входе шифратора, мы тут же получим двоичную форму данного числа на его выходе.

Конечно же, шифратор калькулятора имеет большее число входов, так как помимо цифр в него нужно ввести ещё какие-то символы арифметических действий, поэтому с выходов шифратора снимаются не только числа в двоичной форме, но и команды.

Если рассмотреть внутреннюю структуру шифратора, то несложно убедиться, что он выполнен на простейших базовых логических элементах.

Во всех устройствах управления, которые работают на двоичной логике, но для удобства оператора имеют десятичную клавиатуру, используются шифраторы.

Дешифраторы.

Дешифраторы относятся к той же группе, только работают с точностью до наоборот. Они преобразуют параллельный двоичный код в позиционный десятичный. Условное графическое обозначение на схеме может быть таким.

Или таким.

Если говорить о дешифраторах более полно, то стоит сказать, что они могут преобразовывать двоичный код в разные системы счисления (десятичную, шестнадцатиричную и пр.). Всё зависит от конкретной цели и назначения микросхемы.

Простейший пример. Вы не раз видели цифровой семисегментный индикатор, например, светодиодный. На нём отображаются десятичные цифры и числа к которым мы привыкли с детства (1, 2, 3, 4…). Но, как известно, цифровая электроника работает с двоичными числами, которые представляют комбинацию 0 и 1. Что же преобразовало двоичный код в десятичный и подало результат на цифровой семисегментный индикатор? Наверное, вы уже догадались, что это сделал дешифратор.

Работу дешифратора можно оценить вживую, если собрать несложную схему, которая состоит из микросхемы-дешифратора К176ИД2 и светодиодного семисегментного индикатора, который ещё называют «восьмёркой». Взгляните на схему, по ней легче разобраться, как работает дешифратор. Для быстрой сборки схемы можно использовать беспаечную макетную плату.

Для справки. Микросхема К176ИД2 разрабатывалась для управления 7-ми сегментным светодиодным индикатором. Эта микросхема способна преобразовать двоичный код от 0000 до 1001, что соответствует десятичным цифрам от 0 до 9 (одна декада). Остальные, более старшие комбинации просто не отображаются. Выводы C, S, K являются вспомогательными.

У микросхемы К176ИД2 есть четыре входа (1, 2, 4, 8). Их ещё иногда обозначают D0 – D3. На эти входы подаётся параллельный двоичный код (например, 0001). В данном случае, двоичный код имеет 4 разряда. Микросхема преобразует код так, что на выходах (a – g) появляются сигналы, которые и формируют на семисегментном индикаторе десятичные цифры и числа, к которым мы привыкли. Так как дешифратор К176ИД2 способен отобразить десятичные цифры в интервале от 0 до 9, то на индикаторе мы увидим только их.

Ко входам дешифратора К176ИД2 подключены 4 тумблера (S1 — S4), с помощью которых на дешифратор можно подать параллельный двоичный код. Например, при замыкании тумблера S1 на 5 вывод микросхемы подаётся логическая единица. Если же разомкнуть контакты тумблера S1 – это будет соответствовать логическому нулю. С помощью тумблеров мы сможем вручную устанавливать на входах микросхемы логическую 1 или 0. Думаю, с этим всё понятно.

На схеме показано, как на входы дешифратора DD1 подан код 0101. На светодиодном индикаторе отобразится цифра 5. Если замкнуть только тумблер S4, то на индикаторе отобразится цифра 8. Чтобы записать число от 0 до 9 в двоичном коде достаточно четырёх разрядов: a3* 8 + a2* 4 + a1* 2 + a0* 1, где a0 – a3, — это цифры из системы счисления (0 или 1).

Дешифратор на базе технологии ТТЛ – К155ИД1 использовался в своё время для управления газоразрядным цифровым индикатором типа ИН8, ИН12, которые были очень востребованы в 70-е годы, так как светодиодные низковольтные индикаторы ещё были очень большой редкостью.

Всё изменилось в 80-е годы. Можно было свободно приобрести семисегментные светодиодные матрицы (индикаторы) и среди радиолюбителей прокатился бум сборки электронных часов. Самодельные электронные часы не собрал для дома только ленивый.

Главная &raquo Цифровая электроника &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

  • Эксперименты с RS-триггером

  • Что такое регистр? Регистр сдвига.

  • D-триггер.

74147

Описание

Микросхема 74147 позволяет расположить 10 входных сигналов в последовательности согласно приоритету сигнала. Схема также служит как шифратор клавиатуры или обычный шифратор 10 в 1.

Работа схемы

В микросхеме 74147 девять входов (с 1 по 9) и четыре выхода двоичного кода.

Активным в микросхеме 74147 является низкий уровень входного сигнала Если на входы не подается напряжение низкого уровня, то на всех выходах устанавливается напряжение высокого уровня (соответствует десятичному числу 0). Если напряжение низкого уровня подается на один из входов, то на выходах формируется двоичный код, соответствующий данному входу. Например, если напряжение низкого уровня подается на вход 6 (вывод 3), то на выходах устанавливаются следующие значения: АО = 1, А1 = О, А2 = О, А3 = 1 (цифра 6 в двоично-десятичном коде имеет вид 0110, а в инверсном виде при активном низком уровне сигнала она равняется 1001).

Если на два и более входа микросхемы 74147 одновременно подается напряжение низкого уровня, формируется код, соответствующий входу с наибольшим порядковым номером (наивысшим приоритетом), а состояние остальных входов игнорируется. Например, когда на входы 4 и 6 микросхемы 74147 одновременно подается напряжение низкого уровня, выходной сигнал равен 1001; если же на входы 4 и 7 подается одновременно напряжение низкого уровня, на выходах формируется двоичный код 1000. Если на входы, имеющие более высокий приоритет, подается напряжение высокого уровня, на выходах формируется код для следующего по старшинству входа, на который поступает напряжение низкого уровня, пока, наконец, на всех входах не установится напряжение высокого уровня. Микросхема 74147 работает без использования тактовых импульсов и внутреннего буферного регистра. В каждый момент времени сигнал на входе микросхемы 74147, имеющем наивысший приоритет, появляется на выходах в виде своего двоичного эквивалента.

Применение

Приоритетный шифратор, шифратор клавиатуры.

Производится следующая номенклатура микросхем: 74147, 74LS147.

Технические данные

Тип микросхемы 74147 74LS147
Время задержки прохождения сигнала, нс 10 15
Ток потребления, мА 45 12

Управление семисегментным индикатором

В этой статье мы поговорим о цифровой индикации.
Семисегментные светодиодные индикаторы предназначены для отображения арабских цифр от 0 до 9 (рис.1).

Рис.1.

Такие индикаторы бывают одноразрядные, которые отображают только одно число, но семисегментных групп, объединенных в один корпус может быть и больше (многоразрядные). В этом случае цифры разделяются децимальной точкой (рис.2)

Рис.2.

Индикатор называется семисегментным из-за того, что отображаемый символ строится из отдельных семи сегментов. Внутри корпуса такого индикатора находятся светодиоды, каждый из которых засвечивает свой сегмент.
Буквы и другие символы на таких индикаторах отображать проблематично, поэтому для этих целей используются 16-сегментные индикаторы.

Светодиодные индикаторы бывают двух типов.
В первом из них все катоды, т.е. отрицательные выводы всех светодиодов, объединены вместе и для них выделен соответствующий вывод на корпусе.
Остальные выводы индикатора соединены к аноду каждого из светодиодов (рис.3, а). Такая схема называется «схема с общим катодом».
Также существуют индикаторы, у которых светодиоды каждого из сегментов подключены по схеме с общим анодом (рис.3, б).

Рис.3.

Каждый сегмент обозначен соответствующей буквой. На рисунке 4 представлено их расположение.
Рис.4.

В качестве примера рассмотрим двухразрядный семисегментный индикатор GND-5622As-21 красного свечения. Кстати существуют и другие цвета, в зависимости от модели.
С помощью трехвольтовой батарейки можно включать сегменты, а если объединить группу выводов в кучку и подать на них питание, то можно даже отображать цифры. Но такой метод является неудобным, поэтому для управления семисегментными индикаторами используют регистры сдвига и дешифраторы. Также, нередко, выводы индикатора подключаются напрямую к выходам микроконтроллера, но лишь в том случае когда используются индикаторы с низким потреблением тока. На рисунке 5 представлен фрагмент схемы с использованием PIC16F876A.

Рис.5.

Для управления семисегментным индикатором часто используется дешифратор К176ИД2.
Эта микросхема способна преобразовать двоичный код, состоящий из нулей и единиц в десятичные цифры от 0 до 9.

Чтобы понять, как все это работает, нужно собрать простую схему (рис.6). Дешифратор К176ИД2 выполнен в корпусе DIP16. Он имеет 7 выходных вывода (выводы 9 — 15), каждый из которых предназначен для определенного сегмента. Управление точкой здесь не предусмотрено. Также микросхема имеет 4 входа (выводы 2 — 5) для подачи двоичного кода. На 16-й и 8-ой вывод подается плюс и минус питания соответственно. Остальные три вывода являются вспомогательными, о них я расскажу чуть позже.

Рис.6.

DD1 — К176ИД2
R1 — R4 (10 — 100 кОм)
HG1 — GND-5622As-21

В схеме присутствует 4 тумблера (можно любые кнопки), при нажатии на них на входы дешифратора подается логическая единица от плюса питания. Кстати питается сама микросхема напряжением от 3 до 15 Вольт. В данном примере вся схема питается от 9-вольтовой «кроны».

Также в схеме присутствует 4 резистора. Это, так называемые, подтягивающие резисторы. Они нужны, чтобы гарантировать на логическом входе низкий уровень, при отсутствии сигнала. Без них показания на индикаторе могут отображаться некорректно. Рекомендуется использовать одинаковые сопротивления от 10 кОм до 100 кОм.

На схеме выводы 2 и 7 индикатора HG1 не подключены. Если подключить к минусу питания вывод DP, то будет светиться децимальная точка. А если подать минус на вывод Dig.2, то будет светиться и вторая группа сегментов (будет показывать тот же символ).

Входы дешифратора устроены так, что для отображения на индикаторе чисел 1, 2, 4 и 8 требуется нажатие лишь одной кнопки (на макете установлены тумблеры, соответствующие входам D0, D1, D2 и D3). При отсутствии сигнала отображается цифра ноль. При подаче сигнала на вход D0 отображается цифра 1. И так далее. Для отображения других цифр требуется нажатие комбинации тумблеров. А какие именно нужно нажимать нам подскажет таблица 1.

Таблица 1.
Чтобы отобразить цифру «3» необходимо логическую единицу подать на вход D0 и D1. Если подать сигнал на D0 и D2, то отобразится цифра «5» (рис.6).

Рис.6.

Здесь представлена расширенная таблица, в которой мы видим не только ожидаемую цифру, но и те сегменты (a — g), которые составят эту цифру.

Таблица 2.

Вспомогательными являются 1, 6 и 7-ой выводы микросхемы (S, M, К соответственно).

На схеме (рис.6) 6-ой вывод «М» заземлен (на минус питания) и на выходе микросхемы присутствует положительное напряжение для работы с индикатором с общим катодом. Если используется индикатор с общим анодом, то на 6-ой вывод следует подать единицу.

Если на 7-ой вывод «К» подать логическую единицу, то знак индикатора гасится, ноль разрешает индикацию. В схеме данный вывод заземлен (на минус питания).

На первый вывод дешифратора подана логическая единица (плюс питания), что позволяет отображать преобразованный код на индикатор. Но если подать на данный вывод (S) логический ноль, то входы перестанут принимать сигнал, а на индикаторе застынет текущий отображаемый знак.

Стоит заметить одну интересную вещь: мы знаем, что тумблер D0 включает цифру «1», а тублер D1 цифру «2». Если нажать оба тумблера, то высветится цифра 3 (1+2=3). И в других случаях на индикатор выводится сумма цифр, составляющих эту комбинацию. Приходим к выводу, что входы дешифратора расположены продуманно и имеют очень логичные комбинации.

Также вы можете посмотреть видео к этой статье.

Дешифратор для 7-сегментного индикатора на микросхеме

Отчет о лабораторной работе

Тема: Исследование Работы дешифраторов

Цель:Исследовать работу шифраторов и дешифраторов

Оборудование:ПК, программное обеспечение: ОС Windows

Ход Работы

1. Исследовал работу Дешифратора на логических элементах

2. Преобразователь кода для семисегментного индикатора.

3. Дешифратор для 7-сегментного индикатора на микросхеме.

1.Дешифраторы
Я использовал простейшие логические элементы, которые можно сконструировать более сложные устройства, реализующие соответствующие функции. Такими устройствами являются, например, шифраторы и дешифраторы.

Дещифраторы, назваемые также кодерами, могут осуществлять преобразование десятичных чисел (позиционный код) в двоичную систему счисления. Шифратор работает следующим образом: шифратор имеет n входов, в текущий момент времени только на один из которых подается сигнал (это вход будет активным); по номеру активного входа на выходах дешифратора формируется двоичных код, соответствующей позиции активного входа. Например, если активным был пятый вход, то на выходах будет комбинация (за исключением старших нулей): 510=1012.
Дешифратор или декодер выполняет обратную по отношению к шифрованию операцию, т.е. преобразует двоичный код в десятичный. Входы дешифратора служат для подачи двоичных числе, а выходы последовательно нумеруются десятичными числами. При подаче на входы двоичного числа выходной сигнал появляется на выходе, который имеет номер соответствующего десятичного числа.
Существует два типа дешифраторов: логические дешифраторы и дисплейные дешифраторы/формирователи. Логические дешифраторы представляют собой схемы средней интеграции (микросхемы, имеющие с своем составе до 100 ЛЭ), управялемые адресом. Они выбирают и приводят в активное состояние конкретный выход определяемыый адресом. Дешифраторы применяются в структурах выборки адреса запоминающих устройства, разуплотнения маршрутизации данных и т.п.

3. Дешифратор на логических элементах
Трехвходовый дешифратор на логических элементах «И» и «НЕ».

4. Преобразователь кода для семисегментного индикатора.

Дешифраторы и дисплейные дишеифраторы/формирователи формируют цифровые коды для семисегментного индикатора, и затем обеспечивают пеердачу кода на формирователь или непосредственно на дисплей. В семисегментном индикаторе десятичных цифр каждый сегмент (их семь) представляет собой отдельный светоизлучающий элемент (используется также буквенная идентификация сегментов, соответственно от a до g). Светящееся изображение цифр или знаков получается при подаче напряжения на определенные сегменты:
Такой преобразователь кода должен удовлетворять таблице истинности, приведенной ниже:
Дешифратор для 7-сегментного индикатора на логических элементах.

Дешифратор для 7-сегментного индикатора на микросхеме.

Данный дешифратор преобразует двоично-десятичный код (binary-decimal code), подаваемый на входы A,B,C,D, в код управления 7-сегментным индикатором. Двоично-десятичный код представляет собой упорядоченный по разрадам набор двоичных чисел, в котором разрядам приписаны следующие «веса» в порядке уменьшения старшинства. D – 8, С – 4, В – 2, A – 1. Поэтому данный код называют также кодом 8-4-2-1. Фактически в этом коде записаны десятичные числа от 0 до 15 во входных переменных таблицы истинности:
Дешифратор кода для 7-сегментного индикатора на микросхеме 7448

Вывод: Исследовал работу шифраторов и дешифраторов

1. Дешифраторы
Используя простейшие логические элементы, можно сконструировать более сложные устройства, реализующие соответствующие функции. Такими устройствами являются, например, шифраторы и дешифраторы.

Шифраторы, назваемые также кодерами, могут осуществлять преобразование десятичных чисел (позиционный код) в двоичную систему счисления. Шифратор работает следующим образом: шифратор имеет n входов, в текущий момент времени только на один из которых подается сигнал (это вход будет активным); по номеру активного входа на выходах дешифратора формируется двоичных код, соответствующей позиции активного входа. Например, если активным был пятый вход, то на выходах будет комбинация (за исключением старших нулей): 510=1012.
Дешифратор или декодер выполняет обратную по отношению к шифрованию операцию, т.е. преобразует двоичный код в десятичный. Входы дешифратора служат для подачи двоичных числе, а выходы последовательно нумеруются десятичными числами. При подаче на входы двоичного числа выходной сигнал появляется на выходе, который имеет номер соответствующего десятичного числа.
Существует два типа дешифраторов: логические дешифраторы и дисплейные дешифраторы/формирователи. Логические дешифраторы представляют собой схемы средней интеграции (микросхемы, имеющие с своем составе до 100 ЛЭ), управялемые адресом. Они выбирают и приводят в активное состояние конкретный выход определяемыый адресом. Дешифраторы применяются в структурах выборки адреса запоминающих устройства, разуплотнения маршрутизации данных и т.п.

Релейно-диодный двоично-семисегментный дешифратор


Автор Hackaday под ником Yann Guidon построил на реле и диодах огромный двоично-семисегментный дешифратор, заменяющий… всего одну крошечную микросхему вроде К514ИД1. Только микросхема — это скучно, и чтобы увидеть, как она устроена, нужно её сломать и поместить кристалл под микроскоп. А здесь всё видно, где что находится, какую функцию выполняет, и что изменится, если так или иначе модифицировать схему. А главное — оно загадочно щёлкает при каждом переключении.
Самоделка питается от двуполярного 3,3-вольтового источника питания. По каждому из полюсов она может потреблять до 0,45 ампер, в зависимости от того, какую шестнадцатеричную цифру она показывает. В схему входят: десять реле РЭС-15, один семисегментный накальный индикатор ИВ9, пятьдесят девять германиевых диодов Д9К. Входное сопротивление каждого из входов дешифратора равно сопротивлению обмотки реле. Устройство является открытым аппаратным обеспечением под лицензией Creative Commons BY-SA 4.0. Сборка схемы завершена в августе 2018 года.
Раз схема является релейно-диодной, логично предположить, что вначале двоичный код поступает на релейный двоично-десятичный дешифратор, на выходе которого код становится позиционным, а затем дробная матрица преобразует позиционный код в семисегментный. Это — самый ленивый способ, но не оптимальный: и реле, и диодов потребуется больше. Yann Guidon уменьшил количество и того и другого, использовав в качестве промежточного не позиционный, а более сложный код, не слишком человекочитаемый, но абсолютно понятный диодной матрице.
А поскольку каждый сегмент наскального индикатора можно питать напряжением любой полярности, матрицу эту можно ещё оптимизировать. Посмотрите, как мастер реализовал её выходы на диодах, включённых в разные стороны. Но и это ещё не всё. К средней точке двуполярного источника питания он подключил только общий вывод индикатора. А реле питаются напряжением, взятым между полюсами этого источника, то есть, 7,2В. Для организации входов дешифратора использованы обмотки реле, отвязанные от всей остальной схемы. В общем, глядите:

По выбору способа сборки данной схемы вам предоставляется полный простор. Хотите пойти по проторённой дорожке — возьмите готовые файлы для Eagle: схема и плата. Можно применить и макетную плату.
Сам мастер тоже решил не ограничиваться одним вариантом. В одном из них для ввода двоичного кода он применил кнопки, а для индикации промежуточного, что удобно при отладке — светодиоды:

В другом кнопки оставил, а диоды матрицы заменил на старые светодиоды в металлических корпусах, это могут быть, например, АЛ102:
В третьем — сделал плату с вертикальным расположением индикатора и разъёмом для подачи сигналов на входы снаружи:

К ней можно подключить проверочную плату с формирователем двоичного кода галетным переключателем:

А можно набрать из них многоразрядный дисплей со встроенными дешифраторами:

Возможно, читатель удивится, что индикатор иногда показывает не цифры, а буквы. Это нормально. Четырьмя двоичными разрядами можно закодировать шестнадцать комбинаций — от 0 до 15. Числа от 0 до 9 — это цифры, а от 10 до 15 — буквы A, B, C, D, E, F. Поэтому-то шестрадцатеричная система счисления так широко и используется в вычислительной технике — она позволяет использовать все, а не только некоторые из этих сочетаний, как было бы при применении двоичной. Опять оптимизация.
Если вы уже собирали что-нибудь на газоразрядных и люминесцентных индикаторов, накальный удивит вас своей простотой по сравнению с ними. Это просто лампочка накаливания, только многонитевая. Не найдёте такую — возьмите маленькие индикаторные лампочки и расположите их по форме сегментов. Напряжение питания лампочек должно быть вдвое меньше напряжения питания обмоток реле, ток — меньше предельного для диодов. Если он чуть больше, можно взять современные диоды — такие за мальнькие, но на больший ток.
Давайте посмотрим, как Yann Guidon собирает один из вариантов устройства. Начинает он с приобретения индикатора и десяти реле:

Впаивает два устройства ввода на выбор: кнопки и галетный переключатель со встроенным двоичным кодером, а также первые четыре реле, к обмоткам которых и будут подключаться эти устройства ввода:
Устанавливает остальные реле, соединяет их по показанной выше схеме, а выходы дешифратора, генерирующего промежуточный код, нагружает светодиодами для отладки. На этом этапе двуполярный источник не обязателен, поскольку индикатора, общий вывод которого надо соединить со средней точкой источника питания, ещё нет.

Впаивает диодную матрицу и индикатор. Всё работает, но матрица ещё не оптимизирована, диодов в ней больше, чем могло бы быть:

И наконец, оптимизирует её, получая то, что вы уже видели в начале статьи.
Если релейно-диодными вы собираетесь делать в своей конструкции (например, часах) только дешифраторы, а источником двоичных сигналов каждого разряда будут логические микросхемы или микроконтроллер, обмотки реле нужно будет согласовать с ними при помощи транзисторных ключей. Для этого надо взять транзистор структуры P-N-P, эмиттер его подключить к минусу питания источника сигналов, коллектор — к одному из выводов обмотки реле, другой её вывод — к плюсу питания источника сигналов. Обмотку зашунтировать диодом в обратной полярности. Базу транзистора соединить 1-килоомным резистором с выходом микросхемы. На каждый дешифратор потребуется по четыре таких ключа.
И дисплей как в старых фантастических фильмах готов! Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. .

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх