Corso di Elettronica Digitale. Display decoder a 7 segmenti con le mappe di Karnaugh

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Lorenza Graziano
8 anni fa
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1 Corso i Elettronica Digitale Display ecoer a 7 segmenti con le mappe i Karnaugh Anrea Di Salvo A.A. 23/24

Che cos'è? Per un singolo moulo, è una rappresentazione i interi a a 9 (e eventualmente i alcuni caratteri non numerici). Catoo comune: i catoi ei LED sono connessi alla massa el circuito.

2 Che cos'è? Per un singolo moulo, è una rappresentazione i interi a a 9 (e eventualmente i alcuni caratteri non numerici). Catoo comune: i catoi ei LED sono connessi alla massa el circuito. La corrente passa se agli anoi ei LED è impostato il valore logico (pilotaggio egli anoi). Anoo comune: l anoo è comune a tutti i LED e viene alimentato a tensione costante (Vcc). Il catoo è impostato a per l'accensione el singolo LED (pilotaggio el catoo).

3 Analisi el problema Di quanti bit ho bisogno per rappresentare caratteri numerici a a 9 (ovvero valori)? 3 bit 2³ troppo pochi 4 bit 2 è un numero aeguato Posso nominare ogni singolo LED e controllarlo separatamente attraverso un'opportuna funzione logica. Necessito i un ispositivo che realizzi ogni singola funzione logica, gestisca i bit in entrata e l'accensione ei LED (output): impiego i un ecoer. Per la scrittura e minimizzazione elle funzioni logiche ricorro invece alle mappe i Karnaugh.

4 Decoer È un circuito combinatorio che ecoifica le informazioni i n input in entrata forneno fino a un massimo i 2 n output. Nel caso in esame vi sono 4 bit i ingresso e 7 in uscita.

5 Mappe i Karnaugh Sono una rappresentazione grafica i una funzione logica. Date n funzioni logiche i input, restituisce una array composta a 2 n celle, una per ogni possibile combinazione o minterm. Nel caso i 4 input si avranno unque 6 celle. Regole 'uso: impiegare il minor numero possibile i cerchi per coprire gli. Essi evono essere anche i più grani possibili e contenere blocchi che siano potenze i 2 tutte le celle in un cerchio evono obbligatoriamente contenere un cerchio può avvolgere i bori ella mappa un può essere coperto a più cerchi se questa azione minimizza il numero i cerchi usati

6 Tabella ella verità Inicano con X = [X₀,X₁,X₂,X₃] l'input e S = [A, B, C, D, E, F, G] l'output, è possibile esprimere la relazione tra queste variabili attraverso la sottostante tabella ella verità. X₀ X₁ X₂ X₃ n A B C D E F G Other

7 Stuio elle mappe i Karnaugh corrisponenti Consierano una isposizione X₂,₃\X₀,₁ A B C D E F G

8 Stuio elle mappe i Karnaugh corrisponenti Poneno = (minimo rischio) Funzioni logiche corrisponenti A B C A = X₁' X₂' X₃' + X₀ X₁' X₂' + X₀' X₁ X₃ + X₀' X₂ B = X₀' X₂' X₃' + X₁' X₂' + X₀' X₁' + X₀' X₂ X₃ C = X₁' X₂' + X₀' X₁ + X₀' X₃

9 Stuio elle mappe i Karnaugh corrisponenti Funzioni logiche corrisponenti D E F D = X₁' X₂' X₃' + X₀ X₁' X₂' + X₀' X₁ X₂' X₃ + X₀' X₁' X₂ + X₀' X₂ X₃' E = X₁' X₂' X₃'+ X₀' X₂ X₃' F = X₀' X₂' X₃' + X₀' X₁ X₂' X₀ X₁' X₂' + X₀' X₁ X₃'

10 Stuio elle mappe i Karnaugh corrisponenti Funzione logica corrisponente G G = X₀' X₁ X₂' + X₀ X₁' X₂' + X₀' X₁' X₂ + X₀' X₂ X₃' Come si presenterebbe questo circuito?

11 X₀ X₀' X₁ X₁' X₂ X₂' X₃ X₃' A B C D E F G

12 Stuio elle mappe i Karnaugh corrisponenti Poneno = (minimo costo) Funzioni logiche corrisponenti A B C A = X₁' X₂' X₃' + X₀ X₁' + X₁ X₃ + X₀' X₂ B = X₀' X₁' + X₀ X₁' + X₂' X₃' + X₂ X₃ C = X₀' X₁ + X₁' X₂' + X₁' X₃

13 Stuio elle mappe i Karnaugh corrisponenti Funzioni logiche corrisponenti D E F D = X₁' X₂' X₃' + X₀ X₁' + X₁ X₂' X₃ + X₁' X₂ + X₂ X₃' E = X₁' X₂' X₃'+ X₂ X₃' F = X₂' X₃' + X₁ X₂' + X₁ X₃' + X₀ X₁'

14 Stuio elle mappe i Karnaugh corrisponenti Funzione logica corrisponente G G = X₁ X₂' + X₀ X₁' + X₁ X₃' + X₁' X₂ Con uno schema circuitale come il seguente

15 X₀ X₀' X₁ X₁' X₂ X₂' X₃ X₃' A B C D E F G

16 Differenze = = Porte OR ingressi 4 ingressi ingressi 2 2 ingressi Porte AND ingressi 3 ingressi ingressi 6 2 Il carico sulle porte logiche i = è inferiore rispetto a quello per =.

17 Implementazione fisica LED (Light Emitting Dioe) È un ioo a giunzione p-n, formato a uno strato semiconuttore. Il colore el LED ipene a quest' ultimo. Forneno una tensione i alimentazione (,8 V), gli elettroni ella bana i conuzione si ricombinano con le lacune ella bana i valenza con il risultato ell'emissione i un fotone. Poiché il controllo el mio ispositivo avviene attraverso il pilotaggio iretto egli anoi, il moulo implementato è a catoo comune.

18 Implementazione fisica Per la gestione ei LED ho usato una schea i prototipazione rapia, l'aruino UNO Microcontroller ATmega328 Tensione i lavoro 5 V Pin igitali I/O: 4 Pin analogici: 6 DC per singolo Pin I/O: 4 ma Flash memory: 32 KB EEPROM: KB Clock: 6 MHz

19 Implementazione fisica Breaboar Resistenze a 22 Ω (± %) Fili metallici per il trasporto ell'informazione

22 Coice usato //inizializzo le variabili i stato int k = ; int x = ; int x = ; int x2 = ; int x3 = ; voi setup() { Serial.begin(96); //efinisco i pin i output, i le pinmoe(2,output); pinmoe(,output); pinmoe(,output); pinmoe(9,output); pinmoe(8,output); pinmoe(7,output); pinmoe(6,output); } voi loop() { if(serial.available()>){ k = Serial.rea(); } switch (k) { case '': x = ; x = ; x2 = ; x3 = ; break; case '': x = ; x = ; x2 = ; x3 = ; break; case '6': x = ; x = ; x2 = ; x3 = ; break; case '2': x = ; x = ; x2 = ; x3 = ; break; case '7': x = ; x = ; x2 = ; x3 = ; break; case '3': x = ; x = ; x2 = ; x3 = ; break; case '8': x = ; x = ; x2 = ; x3 = ; break; case '4': x = ; x = ; x2 = ; x3 = ; break; case '9': x = ; x = ; x2 = ; x3 = ; break; case '5': x = ; x = ; x2 = ; x3 = ; break; } if ((x == && x2 == && x3 == ) (x == && x == ) (x == && x3 == ) (x == && x2 == )) { igitalwrite(2, HIGH); Serial.println("a"); igitalwrite(2, LOW); } if (x == (x2 == && x3 == ) (x2 == && x3 == )) { igitalwrite(, HIGH); Serial.println("b"); igitalwrite(, LOW); } if((x == && x2 == ) (x == && x3 == ) (x == && x == )) { igitalwrite(7, HIGH); Serial.println("c"); igitalwrite(7, LOW); } if((x == && x2 == && x3 == ) (x == && x2 == && x3 == ) (x == && x2 == ) (x2 == && x3 == ) (x == && x == )) { igitalwrite(6, HIGH); Serial.println(""); igitalwrite(6, LOW); } if((x == && x2 == && x3 == ) (x2 == && x3 == )) { igitalwrite(8, HIGH); Serial.println("e"); igitalwrite(8, LOW); } if((x2 == && x3 == ) (x == && x2 == ) (x == && x3 == ) (x == && x == )) { igitalwrite(, HIGH); Serial.println("f"); igitalwrite(, LOW); } if((x == && x3 == ) (x == && x2 == ) (x == && x == ) (x == && x2 == )) { igitalwrite(9, HIGH); Serial.println("g"); igitalwrite(9, LOW); } }

23 Ultime consierazioni generali È moulabile? Esistono ue vie: singoli ecoer separati a 4 bit o un unico ecoer (ma con un maggior numero i bit ipenente al numero che si vuole rappresentare). Come si può comanare il LED ella virgola? Linea eicata attivabile quano il moulo successivo, ei ecimali, è attivo. Rappresentazione i caratteri alfanumerici: alfabeto latino moerno (26 grafi) + numeri. Uso i un moulo a 4 segmenti a 6 bit.

24 Riferimenti web Le immagini sono state prese al web o realizzate a me Lecture 5 Seven Segment Display.pf (VHDL su Youtube)

25 E come irebbe ogni buon fisico, questo è quanto.

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