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Prática 03 – Eletrônica I Daniel Bento de Castro Pedro Lucas Objetivos: Familiarização com os circuitos digitais combinacionais; Projetar, simular (Proteus) e montar um conversor de código BCD para 7 segmentos; Projetar e simular (Proteus) um conversor de código Binário para Gray; Informação Teórica O display de 7 segmentos é um dispositivo bastante utilizado para a implementação da interface do usuário, ou operador, com sistemas digitais. Os displays de 7 segmentos são constituídos de filamentos luminosos, ou de diodos emissores de luz (leds), e podem vir na configuração catodo comum ou anodo comum. No laboratório, os display são do tipo anodo comum, conforme mostra a figura abaixo. Como os segmentos são leds, então precisamos de limitar a corrente, para isso devemos usar uma resistência em cada segmento. A corrente utilizada, depende do brilho que queremos do display, normalmente utilizam-se resistências entre 220 e 560 ohms, para uma fonte de 5 Volt, o que equivale a uma corrente entre 9 mA a 20 mA. Não devemos usar valores de resistência muito baixo, pois estaremos a reduzir a vida útil do display, inclusive podemos queimar o segmento. Se for usar um display, teste antes cada segmento, para ter a certeza que não está a usar um display com algum segmento queimado. Procedimentos: Tabela de conversão BCD - display de 7 segmentos de anodo comum (acionado no nível lógico baixo). DECIMAL BCD BINÁRIO 7 SEGMENTO X3 X2 X1 X0 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 Circuito que converte os valores 0, 1, 2 e 3 (pois somente esses valores são possíveis com 2 bits) de BCD para 7 segmentos. DECIMAL BCD BINÁRIO 7 SEGMENTO X1 X0 a b c d e f g 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 2 1 0 0 0 1 0 0 1 0 3 1 1 0 0 0 0 1 1 0 SEG. A, D X0 \ X1 0 1 0 0 1 1 0 0 SEG. B X0 \ X1 0 1 0 0 0 1 0 0 SEG. C X0 \ X1 0 1 0 0 0 1 1 0 SEG. E X0 \ X1 0 1 0 0 1 1 0 1 SEG. F X0 \ X1 0 1 0 0 1 1 1 1 SEG. G X0 \ X1 0 1 0 1 1 1 0 0 Acima temos os mapas para cada segmento e a montagem do circuito em uma protoboard. Circuito que converte todos os possíveis valores de BCD (ou seja, de 0 a 9) para um display de 7 segmentos. Acima temos o circuito referente aos valores de 0 a 9 de um display de 7 segmentos, anodo comum. Abaixo temos o diagrama de tempo com todas as possibilidades das entradas, as quatro primeiras linhas são entradas, as outras sete são os sinais das saídas. Abaixo será mostrado as tabelas do mapa gerado para cada segmento. SEG. A = B|C|D + |A|B|CD A B\C D 00 01 11 10 00 0 1 0 0 01 1 0 0 0 11 X X X X 10 0 0 X X SEG. B = B|CD + BC|D A B\C D 00 01 11 10 00 0 0 0 0 01 0 1 0 1 11 X X X X 10 0 0 X X SEG. C = |BC|D A B\C D 00 01 11 10 00 0 0 0 1 01 1 0 0 0 11 X X X X 10 0 0 X X SEG. D = |A|B|C|D + B|C|D + BCD A B\C D 00 01 11 10 00 0 1 0 0 01 1 0 1 0 11 X X X X 10 0 0 X X SEG. E = D + B|C A B\C D 00 01 11 10 00 0 1 1 0 01 1 1 1 0 11 X X X X 10 0 1 X X SEG. F = CD + |A|BD + |A|BC A B\C D 00 01 11 10 00 0 1 1 1 01 0 0 1 0 11 X X X X 10 0 0 X X SEG. G = |A|B|C + BCD A B\C D 00 01 11 10 00 1 1 0 0 01 0 0 1 0 11 X X X X 10 0 0 X X DECODIFICADOR DE 7 SEGMENTOS Este decodificador é utilizado para, a partir de um código binário (mais especificamente, BCD) escrever a sequência de 0 a 9 em um display de sete segmentos catodo comum ou anodo comum. Na prática, existem dois circuitos integrados (CIs) dedicados para realizar o decodificador de 7 segmentos. O CI 7448 é utilizado para acionar displays de 7 segmentos com catodo comum enquanto o C.I. 7447 é utilizado para acionar displays de 7 segmentos com anodo comum. CI DECODIFICADOR TIPO DO DISPLAY 7447 Anodo comum 7448 Catodo comum Ambos os circuitos integrados mencionados anteriormente possuem 16 pinos e são compatíveis pino a pino. Pelo fato de os displays de 7 segmentos serem formados por LEDs, existe a necessidade de se limitar a corrente que circula pelos mesmos, conectando um resistor em série com cada LED. Com relação à utilização das resistências de limite da corrente, existe uma diferença entre os CIs 7447 e 7448. A figura a seguir apresenta parte do circuito interno destes CIs. Devido a lógica interna de acionamento, é necessário utilizar resistores externos para o acionamento do display de 7 segmentos com anodo comum utilizando o CI 7447. No CI 7448, os resistores são alocados internamente, não necessitando resistores externos. As figuras a seguir apresentam a pinagem do circuito integrado 7447 e o seu datasheet enquanto a tabela abaixo apresenta a função de cada pino. CÓDIGO GRAY – INFORMAÇÃO TEÓRICA O código Gray é um código muito usado em sistemas digitais. É usado para indicar a posição angular de componentes rotativos de máquinas. Este código é similar ao código binário, e pode ter tantos bits (N) quanto se queira para a combinação de códigos de saída (2 N ). Um codificador Gray de 4 bits tem 16 representações, dando uma resolução de 1 entre 16 possíveis posições angulares (360/16= 22.5°). Procedimentos: 1) Tabela com valores possíveis do código Gray. BCD X3 X2 X1 X0 S0 S1 S2 S3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 0 0 0 1 1 3 0 0 1 1 0 0 1 0 4 0 1 0 0 0 1 1 0 5 0 1 0 1 0 1 1 1 6 0 1 1 0 0 1 0 1 7 0 1 1 1 0 1 0 0 8 1 0 0 0 1 1 0 0 9 1 0 0 1 1 1 0 1 10 1 0 1 0 1 1 1 1 11 1 0 1 1 1 1 1 0 12 1 1 0 0 1 0 1 0 13 1 1 0 1 1 0 1 1 14 1 1 1 0 1 0 0 1 15 1 1 1 1 1 0 0 0 2) Projeto do codificador Gray: quatro bits na entrada, quatro bits na saída. Abaixo temos as quatro entradas e por último os sinais das quatro saídas. Temos abaixo os mapas para as saídas S0, S1, S2 e S3. S0 = A A B\C D 00 01 11 10 00 0 0 0 0 01 0 0 0 0 11 1 1 1 1 10 1 1 1 1 S1 = A|B + |AB A B\C D 00 01 11 10 00 0 0 0 0 01 1 1 1 1 11 0 0 0 0 10 1 1 1 1 S2 = B|C + |BC A B\C D 00 01 11 10 00 0 0 1 1 01 1 1 0 0 11 1 1 0 0 10 0 0 1 1 S3 = |CD + |DC A B\C D 00 01 11 10 00 0 1 0 1 01 0 1 0 1 11 0 1 0 1 10 0 1 0 1
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