7.9: Pantalla de 7 segmentos

PARTES Y MATERIALES

• 4511 pestillo/decodificador/controlador de BCD-a-7seg (catálogo de Radio Shack # 900-4437)
• Pantalla LED de 7 segmentos de cátodo común (Radio Shack catálogo # 276-075)
• Interruptor DIP de ocho posiciones (Radio Shack catálogo # 275-1301)
• Cuatro resistencias de 10 kΩ
• Siete resistencias 470 Ω
• Una batería de 6 voltios

¡Precaución! El 4511 IC es CMOS, ¡y por lo tanto sensible a la electricidad estática!

Referencias cruzadas

Lecciones En Circuitos Eléctricos, Volumen 4, Capítulo 9: “Funciones Lógicas Combinacionales”

Objetivos de aprendizaje

• Cómo utilizar el descodificador 4511 de 7 segmentos/controlador de pantalla IC
• Familiarizarse con el código BCD
• Cómo usar conjuntos LED de 7 segmentos para crear pantallas de dígitos decimales
• Cómo identificar y usar entradas lógicas “activo-baja” y “activa-alta”

Diagrama esquemático

Ilustracion

INSTRUCCIÓN

Este experimento es más una introducción al IC del controlador de descodificador/pantalla 4511 que una lección sobre cómo “construir” una función digital a partir de componentes de nivel inferior. Dado que las pantallas de 7 segmentos son componentes muy comunes de los dispositivos digitales, es bueno estar familiarizado con los circuitos de “conducción” detrás de ellos, y el 4511 es un buen ejemplo de un IC de controlador típico.

Su principio de funcionamiento es ingresar un valor BCD (decimal codificado binario) de cuatro bits y energizar las líneas de salida adecuadas para formar el dígito decimal correspondiente en la pantalla LED de 7 segmentos. Las entradas de BCD se designan A, B, C y D en orden de menos significativas a más significativas. Las salidas se etiquetan a, b, c, d, e, f y g, correspondiendo cada letra a una designación de segmento estandarizada para pantallas de 7 segmentos. Por supuesto, dado que cada segmento LED requiere su propia resistencia de caída, debemos usar siete resistencias de 470 Ω colocadas en serie entre los terminales de salida del 4511 y los terminales correspondientes de la unidad de visualización.

La mayoría de las pantallas de 7 segmentos también proporcionan un punto decimal (¡a veces dos!) , un LED y un terminal separados designados para su funcionamiento. Todos los LED dentro de la unidad de visualización se hacen comunes entre sí en un lado, ya sea cátodo o ánodo. El IC del controlador de pantalla 4511 requiere una unidad de visualización de 7 segmentos de cátodo común, y eso es lo que se usa aquí.

Después de construir el circuito y aplicar energía, operar los cuatro interruptores en una secuencia de conteo binario (0000 a 1111), observando la pantalla de 7 segmentos. Una entrada 0000 debería dar como resultado una visualización decimal “0”, una entrada 0001 debería dar como resultado una visualización decimal “1”, y así sucesivamente hasta 1001 (decimal “9”). ¿Qué sucede con los números binarios 1010 (10) a 1111 (15)? Lea la hoja de datos en el IC 4511 y vea lo que el fabricante especifica para la operación por encima de un valor de entrada de 9. En el código BCD, no hay un significado real para 1010, 1011, 1100, 1101, 1110 o 1111. Estos son valores binarios más allá del rango de un solo dígito decimal, por lo que no tienen función en un sistema BCD. El 4511 IC está construido para reconocer esto, y la salida (¡o no la salida!) en consecuencia.

Tres entradas en el chip 4511 se han conectado permanentemente a V _dd o a tierra: “Prueba de lámpara”, “Entrada de borrado” y “Activar pestillo”. Para saber qué hacen estas entradas, retire los puentes cortos que los conectan a cualquiera de los rieles de la fuente de alimentación (¡uno a la vez!) , y reemplace el puente corto por uno más largo que pueda llegar al otro riel de la fuente de alimentación. Por ejemplo, retire el puente corto que conecta la entrada “Latch Enable” (pin #5) a tierra y reemplácela con un cable puente largo que pueda llegar hasta el riel de la fuente de alimentación V _dd. Experimente con hacer esta entrada “alta” y “baja”, observando los resultados en la pantalla de 7 segmentos mientras altera el código BCD con los cuatro interruptores de entrada. Después de haber aprendido cuál es la función de la entrada, conéctela al riel de la fuente de alimentación permitiendo el funcionamiento normal y proceda a experimentar con la siguiente entrada (ya sea “Prueba de lámpara” o “Entrada de borrado”).

Una vez más, la ficha técnica del fabricante será informativa en cuanto al propósito de cada una de estas tres entradas. Tenga en cuenta que las etiquetas de entrada “Prueba de lámpara” (LT) y “Entrada de borrado” (BI) se escriben con barras de complementación booleanas sobre las abreviaturas. Los símbolos de barra designan estas entradas como activo-baja, lo que significa que debes hacer que cada una sea “baja” para invocar su función particular. Hacer una entrada activa-baja “alta” coloca esa entrada particular en un estado “pasivo” donde su función no será invocada. Por el contrario, la entrada “Latch Enable” (LE) no tiene ninguna barra de complementación escrita sobre su abreviatura, y correspondientemente se muestra conectada a tierra (“bajo”) en el esquema para no invocar esa función. La entrada “Latch Enable” es una entrada activa-alta, lo que significa que debe hacerse “alta” (conectada a V _dd) para invocar su función.