7セグメントディスプレイ

部品と材料

• 4511 BCDから7セグメントへのラッチ/デコーダー/ドライバー（Radio Shackカタログ番号900-4437）
• コモンカソード7セグメントLEDディスプレイ（Radio Shackカタログ番号276-075）
• 8ポジションDIPスイッチ（Radio Shackカタログ番号275-1301）
• 4つの10kΩ抵抗
• 7つの470Ω抵抗器
• 6ボルトのバッテリー1個

注意！ 4511 ICはCMOSであるため、静電気に敏感です！

相互参照

電気回路の教訓 、第4巻、第9章：「組み合わせ論理関数」

学習目標

• 45117セグメントデコーダ/ディスプレイドライバICの使用方法
• BCDコードに精通する
• 7セグメントLEDアセンブリを使用して10進数ディスプレイを作成する方法
• 「アクティブロー」と「アクティブハイ」の両方のロジック入力を識別して使用する方法

回路図

イラスト

手順

この実験は、下位レベルのコンポーネントからデジタル機能を「構築」する方法のレッスンというよりも、4511デコーダー/ディスプレイドライバーICの紹介です。 7セグメントディスプレイは非常に デジタルデバイスの一般的なコンポーネントであるため、その背後にある「駆動」回路に精通していることをお勧めします。4511は、一般的なドライバICの良い例です。

その動作原理は、4ビットのBCD（Binary-Coded Decimal）値を入力し、適切な出力ラインをオンにして、7セグメントLEDディスプレイに対応する10進数を形成することです。 BCD入力は、重要度の低いものから重要度の高いものの順にA、B、C、Dで示されます。

出力にはa、b、c、d、e、f、gのラベルが付いており、各文字は7セグメントディスプレイの標準化されたセグメント指定に対応しています。もちろん、各LEDセグメントには独自のドロップ抵抗が必要なため、4511の出力端子とディスプレイユニットの対応する端子の間に直列に配置された7つの470Ω抵抗を使用する必要があります。

ほとんどの7セグメントディスプレイは、小数点（場合によっては2つ！）、個別のLED、およびその動作用に指定された端子も備えています。ディスプレイユニット内のすべてのLEDは、カソードまたはアノードのいずれかの側で互いに共通になっています。 4511ディスプレイドライバICにはコモンカソード7セグメントディスプレイユニットが必要なので、ここで使用します。

回路を構築して電力を供給した後、7セグメントディスプレイに注意して、2進カウントシーケンス（0000〜1111）で4つのスイッチを操作します。 0000を入力すると、10進数の「0」が表示され、0001を入力すると、10進数の「1」が表示されます。以下同様に、1001（10進数の「9」）まで表示されます。 2進数の1010（10）から1111（15）はどうなりますか？ 4511 ICのデータシートを読んで、入力値9を超える動作についてメーカーが指定しているものを確認してください。

BCDコードでは、1010、1011、1100、1101、1110、または1111の実際の意味はありません。これらは、10進数の1桁の範囲を超えるバイナリ値であるため、BCDシステムでは機能しません。 4511 ICはこれを認識し、それに応じて出力（または出力しない！）するように構築されています。

4511チップの3つの入力は、いずれかのV _dd に恒久的に接続されています。 またはグラウンド：「ランプテスト」、「ブランキング入力」、および「ラッチイネーブル」。これらの入力が何をするかを学ぶには、それらをいずれかの電源レールに接続している短いジャンパーを（一度に1つずつ！）取り外し、短いジャンパーを他の他のに到達できる長いジャンパーと交換します。 電源レール。

たとえば、「ラッチイネーブル」入力（ピン＃5）をアースに接続している短いジャンパーを取り外し、V _dd まで届く長いジャンパー線と交換します。 電源レール。この入力を「高」と「低」にして、4つの入力スイッチでBCDコードを変更するときに7セグメントディスプレイで結果を確認してみてください。

入力の機能を理解したら、それを電源レールに接続して通常の動作を可能にし、次の入力（「ランプテスト」または「ブランキング入力」のいずれか）の実験に進みます。

繰り返しになりますが、メーカーのデータシートは、これら3つの入力のそれぞれの目的について情報を提供します。 「LampTest」（LT）および「BlankingInput」（BI）入力ラベルは、略語の上にブール補完バーで書かれていることに注意してください。

バーの記号は、これらの入力を active-low として指定します 、つまり、特定の機能を呼び出すには、それぞれを「低く」する必要があります。アクティブ-ロー入力を「ハイ」にすると、その特定の入力が「パッシブ」状態になり、その関数は呼び出されません。逆に、「ラッチイネーブル」（LE）入力には、その省略形の上に書かれた補完バーがなく、それに対応して、その機能を呼び出さないように、回路図ではグランド（「ロー」）に接続されて示されています。

「LatchEnable」入力は active-high 入力。これは、「ハイ」にする必要があることを意味します（V _dd に接続） ）その関数を呼び出すため。