STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA V ČESKÝCH BUDĚJOVICÍCH, DUKELSKÁ 13 ÚLOHA: Dekodér
binárního kódu na sedmisegmentový displej
PROTOKOL
0. 1. Zadání
O LABORATORNÍM CVIČENÍ
Navrhněte a realizujte dekodér z binárního kódu na sedmisegmentovku. Hotový dekodér prověřte.
0. 2. Cíl měření Seznámit se s návrhem a realizací daného dekodéru, ověřit teorii praxí a prakticky si vyzkoušet vlastnosti kombinačních obvodů.
1. 1. Teoretický rozbor Dekodér pro sedmisegmentové displeje Tento typ dekodérů používá jako vstup číslo v BCD kódu a výstupem je sedm signálů v sedmisegmentovém kódu. Dekodér je určen pro buzení zobrazovacích jednotek tvořených sedmisegmentovými displeji. Jeho výstupní stavy rozsvěcují některé ze sedmi světelných segmentů tak, aby tvořily dekadické číslice od 0 do 9. Existují též dekodéry z hexadecimálního kódu, které rozsvěcují též symboly A až F. Zobrazovací displeje jsou tvořeny svítivými diodami uspořádanými v LED jednotce (Light Emiting Diode) a mají rozmístěny jednotlivé segmenty do tvaru znázorněného na obrázku. Segmenty jsou označeny písmeny a, b, c,… g. Stejné označení mají i výstupy dekodéru. Pokud rozsvítíme všechny diodové segmenty, svítí číslice 8. Pokud nevybudíme segment g, uvidíme na displeji číslici 0, atd. Při návrhu zobrazovacího systému vycházíme z pravdivostní tabulky, která je pro sedmisegmentový dekodér. a
Sedmisegmentový displej
f
b g
e
c d
Segmenty sedmisegmentového displeje
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A
B
C
D
E
F
Booleova algebra - Booleova (logická) algebra je matematická disciplína, ale na rozdíl od matematiky se nezabývá čísly, ale stavy. Booleova se zabývá Definicí logických funkcí, to se využívá při úpravách logických funkcí, tak aby jejich obvodová realizace byla co nejjednodušší. Zahrnuje pravidla a teorémy pro operace s logickými proměnnými a funkcemi. Při používání pravidel se využívají tři základní operace: logický součin (konjunkce), logický součet (disjunkce) a negace (inverze).
© PRŮCHA Tomáš
[email protected]
Dekodér binárního kódu na sedmisegmentový displej BCD 2 2. 1. Teoretický rozbor Zákony Booleovy algebry: Zákony součtu
Zákony součinu
Zákon idempotence Zákon absorbce Zákon absorbce negace
̅
̅
+b
Zákon komutativní Zákon asociativní Zákon distributivní Neutrálnost nuly a jedničky Agresívnost nuly a jedničky Zákon vyloučeného třetího Zákon negace Zákon dvojité negace De Morganovy zákony
© PRŮCHA Tomáš
̅
̅
̅ ̅ ̅̅̅̅̅̅̅
̅ ̅ ̅
̅̅̅̅̅̅
̅
̅
[email protected]
Dekodér binárního kódu na sedmisegmentový displej
BCD 3
3. 1. Návrh Znegujeme výstupy signálů, abychom dostali jednodušší tabulku s menším počtem logických jedniček pro Karnaughovy mapy. Pomocí map minimalizujeme a určíme logické funkce, z kterých potom navrhneme zapojení pro každý výstup. Tyto zapojení sjednotíme a dostaneme celkové zapojení pro sedmisegmentový dekodér. Značení segmentů
Vstupy Dekadická hodnota
A
B
C
D
a
b
c
d
e
f
g
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
1
1
0
0
1
1
1
1
2
0
0
1
0
0
0
1
0
0
1
0
3
0
0
1
1
0
0
0
0
1
1
0
4
0
1
0
0
1
0
0
1
1
0
0
5
0
1
0
1
0
1
0
0
1
0
0
6
0
1
1
0
0
1
0
0
0
0
0
7
0
1
1
1
0
0
0
1
1
1
1
8
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
9
1
0
0
1
0
0
0
0
1
0
0
10
1
0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
11
1
0
1
1
1
1
0
0
0
0
0
12
1
1
0
0
0
1
1
0
0
0
1
13
1
1
0
1
1
0
0
0
0
1
0
14
1
1
1
0
0
1
1
0
0
0
0
15
1
1
1
1
0
1
1
1
0
0
0
© PRŮCHA Tomáš
Segmenty displeje pro stav dekodéru
[email protected]
Dekodér binárního kódu na sedmisegmentový displej BCD 4 4. 1. Návrh
a A B C D A B C D A B C D A B CD
b A B C D A B D A CD B C D
c A B CD ABD ABC
d A B C D A B C D B CD A B C D
e ABC ADB CD
f A B C D A B D A B C A CD
g A B C A B C D A B CD
© PRŮCHA Tomáš
0 1 0 0
1 0 0 0
0 0 0 0
0 1 0 0
0 1 0 1
0 0 1 0
1 0 1 1
0 0 1 0
0 0 0 1
0 0 0 0
1 0 1 1
0 0 0 0
0 1 0 0
1 0 1 0
0 0 1 0
0 0 0 1
0 1 1 0
1 1 1 0
0 0 0 0
0 1 0 0
0 1 1 1
0 0 1 0
0 1 0 0
0 0 0 0
1 1 0 0
0 0 1 0
1 0 0 0
0 0 0 0
[email protected]
Dekodér binárního kódu na sedmisegmentový displej BCD 5 5. 1. Schémata zapojení schéma a
schéma b
A A B B C C D D 1
1
1
A A B B C C D D
1
1
1
1
1
d&
& 1
1
&
& 1
1 1 1
1
a
1
&
&
1
1
&
&
1
1
schéma c
schéma d A A B B C C D D
A A B B C C D D 1
1
b
1
1
1
1
1
1 &
& 1
1
&
& 1
1 1
1 1
c
&
1
d
1
f
& 1
1
& 1
schéma e
schéma f A A B B C C D D
A A B B C C D D 1
1
1
1
1 &
1
1
1 & 1
1
&
& 1
1 1 1
1
e
&
& 1
1
& 1
schéma g A A B B C C D D 1
1
1
1 & 1
& 1 1 1
g
& 1
© PRŮCHA Tomáš
[email protected]
Dekodér binárního kódu na sedmisegmentový displej BCD 6 6. 1. Schémata zapojení Celkové schéma zapojení
6. 2. Použité přístroje Napájecí zdroj Z5 5V/3A 7404 - Negace NON 7410 - 3 - vstupový NAND 7420 - 4 – vstupový NAND 7432 - 2 – vstupový OR Module Board 10 Static log probe Log selector © PRŮCHA Tomáš
[email protected]
Dekodér binárního kódu na sedmisegmentový displej BCD 7 7. 1. Tabulka naměřených hodnot Dekadická hodnota
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
a b c d e f
g
0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0
1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0
0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1
0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1
0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0
0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0
7. 2. Závěr Ověřili jsme si zákony Booleovy algebry, minimalizaci logické funkce pomocí Karnaughových map a funkci základních logických členů. Vzhledem k omezenému množství součástek jsme nemohli sestavit celé zapojení, a proto jsme funkčnost obvodu vyzkoušeli po jednotlivých částech podle schémat.
© PRŮCHA Tomáš
[email protected]
