Affichage 7 segments

PIÈCES ET MATÉRIAUX

• 4511 Loquet/décodeur/pilote BCD-to-7seg (catalogue Radio Shack n° 900-4437)
• Affichage LED 7 segments à cathode commune (catalogue Radio Shack n° 276-075)
• Interrupteur DIP à huit positions (catalogue Radio Shack n° 275-1301)
• Quatre résistances de 10 kΩ
• Sept résistances de 470 
• Une batterie 6 volts

Attention ! Le 4511 IC est CMOS, et donc sensible à l'électricité statique !

REFERENCES CROISEES

Leçons En Circuits Électriques , Volume 4, chapitre 9 : « Fonctions logiques combinatoires »

OBJECTIFS D'APPRENTISSAGE

• Comment utiliser le circuit intégré de pilote d'affichage/décodeur à 7 segments 4511
• Se familiariser avec le code BCD
• Comment utiliser des assemblages LED à 7 segments pour créer des affichages à chiffres décimaux
• Comment identifier et utiliser les entrées logiques « active-bas » et « active-haute »

SCHÉMA SCHÉMA

ILLUSTRATION

INSTRUCTIONS

Cette expérience est plus une introduction au circuit intégré du décodeur/pilote d'affichage 4511 qu'une leçon sur la façon de « construire » une fonction numérique à partir de composants de niveau inférieur. Étant donné que les affichages à 7 segments sont très composants communs des appareils numériques, il est bon de se familiariser avec les circuits de « conduite » derrière eux, et le 4511 est un bon exemple de circuit intégré de commande typique.

Son principe de fonctionnement consiste à entrer une valeur BCD (Binary-Coded Decimal) à quatre bits et à alimenter les lignes de sortie appropriées pour former le chiffre décimal correspondant sur l'affichage LED à 7 segments. Les entrées BCD sont désignées A, B, C et D dans l'ordre de la moins significative à la plus significative.

Les sorties sont étiquetées a, b, c, d, e, f et g, chaque lettre correspondant à une désignation de segment standardisée pour les affichages à 7 segments. Bien entendu, comme chaque segment de LED nécessite sa propre résistance de chute, il faut utiliser sept résistances de 470 Ω placées en série entre les bornes de sortie du 4511 et les bornes correspondantes de l'afficheur.

La plupart des affichages à 7 segments fournissent également un point décimal (parfois deux !), une LED et un terminal séparés désignés pour son fonctionnement. Toutes les LED à l'intérieur de l'unité d'affichage sont rendues communes les unes aux autres sur un côté, soit la cathode, soit l'anode. Le circuit intégré du pilote d'affichage 4511 nécessite une unité d'affichage à cathode commune à 7 segments, et c'est donc ce qui est utilisé ici.

Après avoir construit le circuit et mis sous tension, actionnez les quatre commutateurs dans une séquence de comptage binaire (0000 à 1111), en notant l'affichage à 7 segments. Une entrée 0000 doit entraîner un affichage décimal « 0 », une entrée 0001 doit entraîner un affichage décimal « 1 », et ainsi de suite jusqu'à 1001 (décimal « 9 »). Que se passe-t-il pour les nombres binaires 1010 (10) à 1111 (15) ? Lisez la fiche technique du 4511 IC et voyez ce que le fabricant spécifie pour un fonctionnement au-dessus d'une valeur d'entrée de 9.

Dans le code BCD, il n'y a pas de signification réelle pour 1010, 1011, 1100, 1101, 1110 ou 1111. Ce sont des valeurs binaires au-delà de la plage d'un seul chiffre décimal et n'ont donc aucune fonction dans un système BCD. Le 4511 IC est conçu pour reconnaître cela et produire (ou non !) en conséquence.

Trois entrées sur la puce 4511 ont été connectées en permanence à V_dd ou à la masse :le « Test de la lampe », « Entrée de suppression » et « Activation du verrouillage ». Pour savoir à quoi servent ces entrées, retirez les cavaliers courts qui les connectent à l'un ou l'autre des rails d'alimentation (un à la fois !) et remplacez le cavalier court par un plus long pouvant atteindre l'autre rail d'alimentation.

Par exemple, retirez le cavalier court reliant l'entrée « Latch Enable » (broche #5) à la terre et remplacez-le par un long cavalier pouvant atteindre le V_dd rail d'alimentation. Essayez de rendre cette entrée « élevée » et « faible », en observant les résultats sur l'affichage à 7 segments lorsque vous modifiez le code BCD avec les quatre commutateurs d'entrée.

Une fois que vous avez appris quelle est la fonction de l'entrée, connectez-la au rail d'alimentation permettant un fonctionnement normal, et procédez à l'expérimentation avec l'entrée suivante (soit « Test de lampe » ou « Entrée de suppression »).

Encore une fois, la fiche technique du fabricant sera informative quant à la finalité de chacune de ces trois entrées. Notez que les étiquettes d'entrée « Lamp Test » (LT) et « Blanking Input » (BI) sont écrites avec des barres de complémentation booléennes sur les abréviations.

Les symboles à barres désignent ces entrées comme active-low , ce qui signifie que vous devez rendre chacun « bas » afin d'invoquer sa fonction particulière. Rendre une entrée active-bas « élevée » place cette entrée particulière dans un état « passif » où sa fonction ne sera pas invoquée. Inversement, l'entrée « Latch Enable » (LE) n'a pas de barre de complémentation écrite sur son abréviation et, en conséquence, elle est représentée connectée à la terre (« bas ») dans le schéma afin de ne pas invoquer cette fonction.

L'entrée "Latch Enable" est un actif-haut entrée, ce qui signifie qu'elle doit être rendue "haute" (connectée à V_dd ) pour invoquer sa fonction.