EDI18701 2017 1 AULA10

Laboratório 3

O terceiro experimento da turma de Digital 1 do Técnico será realizado no novo LabDIG (sala 104) entre 18h30 e 22h30min dividindo o horário com as duas turmas. Seguindo as instruções direto no laboratório. O experimento servirá para testar o funcionamento do display de 7 segmentos juntamente com o conversor BCD 7447.

Display de 7 segmentos

Um display de sete segmentos, é um tipo de display barato usado como alternativa a displays de matriz de pontos mais complexos e dispendiosos. Displays de sete segmentos são comumente usados em eletrônica como forma de exibir uma informação alfanumérica (binário, octal, decimal ou hexadecimal) que possa ser prontamente compreendida pelo usuário sobre as operações internas de um dispositivo. Seu uso é corriqueiro por se tratar de uma opção barata, funcional e de fácil configuração.

Um display de sete segmentos, como seu nome indica, é composto de sete elementos, os quais podem ser ligados ou desligados individualmente. Eles podem ser combinados para produzir representações simplificadas de algarismos arábicos.

Existem displays de quatorze segmentos e de dezesseis segmentos (para exibição plena de caracteres alfanuméricos) todavia, estes têm sido substituídos em sua maioria por displays de matriz de pontos. Os segmentos de um display de sete segmentos são definidos pelas letras de A a G, conforme indicado à direita, onde o ponto decimal opcional DP (um "oitavo segmento") é usado para a exibição de números não-inteiros. A Figura 1 mostra uma foto de um display de 7 segmentos.

Figura 1 - Foto do display de 7 segmentos.

Exibição dos números

A representação dos números passa pelos glifos comuns dos dez numerais e seis "letras-dígito" em hexadecimal (A–F). A variação entre letras maiúsculas e minúsculas para A–F é feita para que cada letra tenha uma forma única e inequívoca (A, C, E e F são maiúsculos, já B e D são minúsculos, pois caso contrário se confundiriam com 8 e 0). Para a exibição de cada número/caractere usa-se um conjunto de segmentos diferentes. As mais comuns são:

Simulação de um display LED de sete segmentos exibindo os 16 dígitos hex.

   0(Zero) - a, b, c, d, e, f
   1(Um) - b, c
   2(dois) - a, b, d, e, g
   3(três) - a, b, c, d, g
   4(quatro) - b, c, f, g
   5(cinco) - a, c, d, f, g
   6(seis) - a, c, d, e, f, g
   7(sete) - a, b, c
   8(oito) - a, b, c, d, e, f, g (todos)
   9(nove) - a, b, c, f, g
   A(maiúsculo) - a, b, c, e, f, g
   B(minúsculo) - c, d, e, f, g
   C(maiúsculo) - a, d, e, f
   D(minúsculo) - b, c, d, e, g
   E(maiúsculo) - a, d, e, f, g
   F(maiúsculo) - a, e, f, g

Dentre os números, 0, 6, 7 e 9 podem ser representados por glifos diferentes dos citados acima em displays de sete segmentos, entretanto, na imagem, todos os dígitos se assemelham aos indicados.

Conversor BCD 8421 para Display de 7 Segmentos

Este conversor é comumente chamado decodificador BCD para 7 segmentos. O display de 7 segmentos permite à escrita de números de 0 a 9 e alguns símbolos que podem ser letras ou sinais. A Figura 2 apresenta o um display de 7 segmentos com a identificação de cada um dos seus segmentos.

Figura 2 - Display de 7 segmentos.

Existem dois tipos de display de 7 segmentos: cátodo comum e ânodo comum. Para acender qualquer dos segmentos é necessário ativar o referido segmento. No caso do cátodo comum a lógica é positiva ou ativo alto, ou seja, se acende segmento colocando em nível lógico alto, como por exemplo (na lógica TTL) coloca-se: +5V. A Figura 3 mostra como ficam essas ligações.

Figura 3 - Ligações Display de 7 segmentos anodo e catodo comum.

Também é preciso de um resistor limitador de corrente para que o segmento do display não queime, a corrente máxima que passa em cada segmento, deve ficar entre 10 e 20mA. Sendo um valor muito utilizado um resistor de 330 ohms para cada segmento. No caso de ânodo comum a lógica é negativa ou ativo baixo. Para se acender um dos segmentos é necessário aplicar o nível lógico baixo (0V da lógica TTL). Mas lembres-se, também é preciso fazer uso do resistor limitador de corrente sobre pena de queimar o segmento do display. A Figura 4 mostra como é a representação de cada número (0 a 9) conforme os LEDs são acessos no display de 7 segmentos.

Figura 4 - Representação dos números no Display de 7 segmentos.

Implementação do conversor BCD para 7 segmentos

A Tabela 8 mostra conversor do código BCD 8421 para display de 7 segmentos cátodo comum.

Tabela 8 - BCD - Decimal - 7 segmentos

BCD 8421 ABCD	Decimal	7 segmentos a b c d e f g
0000	0	1111110
0001	1	0110000
0010	2	1101101
0011	3	1111001
0100	4	0110011
0101	5	1011011
0110	6	0011111
0111	7	1110000
1000	8	1111111
1001	9	1111011
1010	--	XXXXXXX
1011	--	XXXXXXX
1100	--	XXXXXXX
1101	--	XXXXXXX
1110	--	XXXXXXX
1111	--	XXXXXXX

As expressões simplificadas pelo Mapa de Karnaught são:

$a=A+C+B.C+{\bar {B}}.{\bar {D}}\,$

$b=B+{\bar {C}}.{\bar {D}}+C.D\,$

$c={\bar {C}}+B+D\,$

$d=A+{\bar {B}}.{\bar {D}}+C.{\bar {B}}+C.{\bar {D}}+B.{\bar {C}}.D\,$

$e={\bar {B}}.{\bar {D}}+C.{\bar {D}}\,$

$f=A+{\bar {C}}.{\bar {D}}+{\bar {C}},B+B.{\bar {D}}\,$

$g=A+B.{\bar {C}}+{\bar {B}}.C+C.{\bar {D}}\,$

Experimento

Objetivos

• Montar o circuito da Figura 4;
• Testar o funcionamento do display de 7 segmentos.

Figura 4 - Circuito com 7447 e Display de 7 segmentos.

Material

1. 7447
2. display 7seg anodo-comum
3. resitores de 220 ou 330$\Omega$
4. fios diversos
5. bancada digital

Procedimentos

1. Formar até 10 equipes com até 2 integrantes;
2. Desenhar as ligações utilizando o esquemático dos CIs;
3. Montar o circuito na banca digital, o CI deve ficar com chanfro voltado para cima e display deve ficar horizontalmente (de lado);
   1. Fazer a ligação de VCC e GND do CI e somente VCC do display 7 seg;
   2. Fazer a ligação de cada uma das entradas A, B, C, e D do 7447 nas chaves seletoras que preferir, por exemplo: CH9, CH8, CH7 e CH6;
   3. Fazer a ligação entre as saídas a,b,c,d,e,f e g na entrada correspondente no display de 7 segmentos;
4. Testar a tabela verdade.

A Figura 5 mostra a pinagem do display de 7 segmentos catodo-comum e a Figura 6 apresenta pinagem do CI 7447. É importante lembrar que a pinagem do display "catodo-comum" é igual ao do "anodo-comum".

Figura 5 - Display de 7 segmentos catado-comum.

Figura 6 - Pinagem do CI 7447.

Nota: Para cada equipe vai ser disponibilizado um kit contendo a lista de todo material que será utilizado no experimento, que deverá ser conferido e devolvido na sua totalidade e em perfeito estado. Será disponibilizado diagrama no quadro e aqui na WiKi com a montagem do circuito e layout do CI 7447 e do display de 7 segmentos.

Relatório

O relatório simplificado deverá ser entregue no final da aula do mesmo dia. As equipes que não terminaram por completo o experimento devem, obrigatoriamente, relatar o que aconteceu. Poderão ainda marcar um novo momento para terminar o experimento, a ser agendado com antecedência e fora do horário normal das aulas.

Critérios avaliativos

Participação: 2

Montagem: 2

Administração do tempo: 1

Escrita (coerente e conclusiva): 5

Referências

[1] http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/80216/NSC/7447.html

[2] https://pt.wikipedia.org/wiki/Driver_BCD_para_sete_segmentos

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