Obsługa wyświetlacza 7-segmentowego: dekoder segmentów oraz transkoder z NKB na BCD dla liczb w zakresie 0-99
Data wykonania: 09.01.2013	Łukasz Uszko Seweryn Kwieciński	AGH WEAIiIB KANiUP
3 EC
2012/2013	Lab. Podstaw Sterowania Logicznego

1. Dekoder Wyświetlacza 7 segmentowego

1. Tabele Karnaugh’a dla poszczególnych segmentów:

Tworząc mapę Karnaugh dla poszczególnych wyjść sterownika, analizujemy wartość funkcji, określającej świecenie danego segmentu (kolumny od a do g) w obrazach tworzących cyfry od 0 do 9, dla pobudzeń x0 , x1 , x2 , x3 .

• wyjście a:

• wyjście b:

• wyjście c:

• wyjście d:

• 

• Wyjście e:

• Wyjście f:

• Wyjście g:

Po wykonaniu układu zamieniliśmy go w makro – do wykorzystania w kolejnych poleceniach.

1. Transkoder liczby 8-bitowej z naturalnego kodu binarnego na kod BCD.

1. „Odmiana +3”

Na początku zaprojektowaliśmy układ sprawdzający czy liczba podana na wejście jest większa lub równa 5. Blok na schemacie oznaczony: „ >=5 ? ”

Tabela karnough’a dla układu „ >=5 ? ”:

X3X2 X1X0	00	01	11	10
00	0	0	1	1
01	0	1	1	1
11	0	1	1	1
10	0	1	1	1

Stąd po zminimalizowaniu otrzymujemy funkcję wyjścia następującej postaci:

F_(OUT) = X₃ + X₂X₁ + X₂X₀

Gotowy układ aplikacyjny oraz bloczek (makro) wykorzystane dalej w budowie układu :

Kolejnym elementem użytym w budowie „Odmiany +3” transkodera jest układ oznaczony jako „ Cin +3” . Układ ten posiada jednobajtowe wejście danych oraz wejście Cin , a także jednobajtowe wyjście . Gdy na wejście Cin jest podane 0 (wejście to połączone jest z wyjściem układu „ >=5 ? ” ) , to na wyjścia przepisywana jest wartość z wejść in0…in7 . Natomiast gdy wejście Cin jest w stanie aktywnym ( wysokim) na wyjściach pojawia się wartość z wejść in0…in7 powiększona o wartość 3.

Układ ten składa się z sumatora 8 bitowego oraz z układu wykrywającego czy na wejściu Cin jest stan wysoki czy niski . Jako Sumator zastosowaliśmy gotowy układ z biblioteki programu „Digital Works”.

Oto struktura wewnętrzna układu oraz makro:

Ostatnim etapem budowy „Odmiany +3” transkodera liczby 8-bitowej z naturalnego kodu binarnego na kod BCD, było poskładanie wszystkich elementów ze sobą wedle podanego w instrukcji algorytmu. W celu wyświetlenia wyniku na wyjściu użyto 2 dekoderów wyświetlacza 7 segmentowego skonstruowanego wcześniej oraz 2 wyświetlaczy 7 segmentowych.

Schemat końcowy:

Jak widać układ działa poprawnie.

1. „Odmiana +6”:

Projektowanie tego układu przebiegało w podobny sposób jak poprzedniego. Poniżej przedstawię wykonywane po kolei kroki:

Pierwszym blokiem który skonstruowaliśmy był blok o nazwie „ NKB 2 BCD ”.

Blok ten podobnie jak powyżej zawiera w sobie sumator 8 bitowy z wbudowanym układem detekcji czy liczba podana na wejścia x0…x3 jest większa od 9 oraz układem sprawdzającym czy na wejściu C nie ma stanu aktywnego. Jeśli któryś warunek jest spełniony to do wartości wejściowej (z wejść x0…x7) dodawana jest cyfra 6 i wartość ta przepisywana jest na wyjście układu . Natomiast jeśli nie jest spełniona na wyjście przepisywana jest liczba z wejścia bez zmian.

Tabela karnough’a dla układu „ >9 lub C ”:

X3X2 X1X0	00	01	11	10
00	0	0	1	0
01	0	1	1	0
11	0	1	1	0
10	0	0	1	0

Stąd po zminimalizowaniu otrzymujemy funkcję wyjścia następującej postaci:

F=x₁x₃+x₃x₄

Schemat wewnętrzny układu oraz blokowy:

Kolejnym blokiem wykorzystywanym w układzie jest blok o nazwie „INC A” . Zadaniem tego bloku jest inkrementacja liczby z wejść A0…A3 (oznaczającej numer stopnia) oraz jeśli numer stopnia (A0…A3) jest mniejszy od starszej połówki transkodowanej liczby na danym stopniu (B0…B3), wystawiany jest stan wysoki na wyjściu „A<B” (stan ten podawany jest na wejście C bloku „NKB 2 BCD”.

Poniżej schematy bloku „INC A”:

Użyty komparator 1 bitowy ma za zadanie porównać poszczególne bity wejść A0…A3

B0…B3 i jeśli liczba A<B wystawić na wyjściu A<B wartość logicznej „1”.

Schemat wewnętrzny komparatora (dokładny opis działania komparatora był opisywany w sprawozdaniu z bloków kombinacyjnych):

Po połączeniu zgodnie z algorytmem wszystkich bloków ze sobą , w celu prezentacji poprawnego działania układu transkodera „odmiany +6 ”, dodaliśmy dwa wyświetlacze 7-segmentowe sterowane za pomocą wcześniej utworzonego dekodera BCD->7SEG .

Końcowy schemat układu „Odmiany +6” transkodera liczby 8-bitowej z naturalnego kodu binarnego na kod BCD:

Jak widać układ działa poprawnie.

1. Wnioski:

Ćwiczenie pozwoliło nam na zapoznanie się z budową dekodera kodu BCD na kod wyświetlacza 7-segmentowego a także z metodami projektowania trans kodera kodu NKB na BCD dwoma metodami ( w dwóch odmianach) . Jako można było zauważyć algorytmy takiej konwersji są dość złożone i nie łatwe w realizacji .