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Siebensegmentdecorder mit Anzeige



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Zahlen für Laien anzeigen

Für die vielen Menschen, die keine Binär- und Hexadezimalzahlen kennen, wurde die Siebensegmentanzeige erfunden. Die hat jeder schon mal gesehen, sie malen Zahlen mit Licht. Jede Ziffer der Zahl wird mit sieben oder acht Leuchtdioden so geschrieben, dass wir sie als Zahlen lesen können (LED-Anzeige).

Da sie aktiv leuchten kann man sie auch in dunkler Nacht noch sehen. Das unterscheidet sie von den LCD-Anzeigen. Die sind schwarz-grau, leuchten nicht selbst und brauchen entweder Licht von vorne oder ihr Hintergrund ist flächig beleuchtet.

Da unsere Digital-ICs mit Ziffern nur in Binärform daherkommen, muss ein Übersetzer dafür sorgen, dass bei Binär Sieben die richtigen drei Lämpchen der Siebensegmentanzeige an sind. Wir könnten das mit einer Handvoll Gatter-ICs auch selber verschalten, aber dafür gibt es fertige Packungen, die das schon alles richtig können und machen. Und eine solche Fertigpackung Instant-Decoder namens 4511 wenden wir hier an.

Nebenbei lernen wir, was mit unseren schönen, neu erlernten Hexadezimalziffern A bis F wird wenn wir sie auf dumme Instant-Decoderschaltungen loslassen.

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Die Schaltung

Die Schaltung sieht so aus.

Schaltbild Decoder

Die Hexadezimalzahl, die wir anzeigen wollen, machen wir in diesem Fall mit einem Vierer-Mäuseklavier (unten rechts, S1 bis S4). Angeschaltete Schalter produzieren wieder eine logische Eins, ausgeschaltete eine Null.

Der Decoder 4511 macht aus dem Binärkauderwelsch eine Siebensegmentansteuerung. Seine Eingänge A bis D (A ist Eins wert, B ist Zwei, C ist Vier und D ist Acht wert) werden vom Mäuseklavier gefüttert. Der Taster (aktiv Low) übernimmt die eingestellte Kombination in den internen 4-Bit-Speicher für die Anzeige. Die anderen Eingänge sind bei der Bauteilbeschreibung näher diskutiert.

Die Siebensegment-Ausgänge des 4511 sind über 1k-Widerstände mit den Segmenten der Siebensegmentanzeigeeinheit verbunden, auch der Dezimalpunkt. Die gemeinsame Kathode aller LEDs ist mit Minus verbunden.

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Die Bauteile

Die Widerstände von 100kΩ und von 1 kΩ und die 16-polige IC-Fassung kennen wir schon. Neu ist der 4511, die Siebensegmentanzeige und der Taster.

Die Siebensegmentanzeige

Die Siebensegmentanzeige sieht innen und äußerlich so aus:

Siebensegment-Anschlüsse 7-Segment-Anzeige von oben Anzeige von unten

Das Schaltbild links zeigt die Anschlussfolge von oben. Jedes der sieben Segmente ist eine länglich geformte Leuchtdiode mit ihrem Anodenanschluss an einem der Anschlusspins und allen Kathoden zusammen an den beiden Anschlüssen mit der Bezeichnung K. Unser Exemplar hat noch einen Dezimalpunkt mit einer kleinen runden Leuchtdiode.

Bei einigen Anzeigen sind die Anschlusspins etwas kurz geraten. Wenn wir sie in unser Experimentierbrett drücken, springen sie wieder heraus. Dem kann man leicht abhelfen, indem man die beiden Reihen einer 14-poligen IC-Fassung vorsichtig mit der Petze auseinanderschneiden und die Anzeige auf die beiden Teile huckepack montiert wird.

Der Decoder/Treiber 4511

Dies hier ist der 16-polige Decoder und Anzeigentreiber.

Bild 4511

Sein Anschlussbild ist im Schaltbild gezeichnet. Seine Anschlüsse sind folgende: Der Baustein lässt sich also noch für andere Zwecke benutzen. So kann man an die Eingänge einen Zählerbaustein anschließen. Solange der zählt, bleibt ST auf High. Erst wenn er fertig ist mit Zählen, wird ST kurz auf Low geschaltet und die Anzeige auf den erreichten Zählerstand umgeschaltet.

Der Taster

Den Taster kennen wir aus dem Elektronikkurs.

Taster

Er schließt beim Drücken einfach den Stromkreis an den beiden Anschlüssen.

Bauteilliste

Die für dieses Experiment benötigten Bauteile sind in der Bauteilliste für den Elektronikladen Zimmermann in Darmstadt und für den Versandhandel Reichelt aufgelistet.

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Aufbau der Schaltung

Der Aufbau erfolgt so:

Aufbau Siebensegmentanzeige

Die Steuerungsseite des 4511 sieht im Detail so aus:

Siebensegmentanzeige Steuerungsteil

Die Anzeige ist so verdrahtet:

Siebensegmentanzeige-LED

Das Mäuseklavier kann verstellt werden, ohne dass die Anzeige dem unmittelbar folgt. Erst wenn die Taste gedrückt wird, übernimmt der 4511 den aktuellen Stand (Zwischenspeicherung).

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Wie es funktioniert

Dier Funktionsweise des 4511 ist recht einfach zu verstehen. Die zehn Kombinationen der Siebensegment-LED-Anzeige sehen so aus:

Siebensegmentziffern

Die Wahrheitstabelle der sieben Segmenttreiberausgänge geht so:

Dezimal
Hexadezimal
Binärabcdefg
000001111110
100010110000
200101101101
300111111001
401000110011
501011011011
601100011111
701111110000
810001111111
910011110011


Das könnte man natürlich mit UND-, ODER- und NICHT-Gattern basteln. Macht aber kein vernünftiger Mensch so, weil es den 4511 für ein paar Cent zu kaufen gibt.

Ein Nachteil des 4511 ist, dass er die fünf extra-hexadezimal-Ziffern 1010 (A) bis 1111 (F) nicht beherrscht. Wenn wir mit dem Mäuseklavier diese Ziffern einstellen, dann sehen wir diesen Nachteil: die Anzeige geht einfach aus und nur der fest verdrahtete Dezimalpunkt ist noch an. Da außer den Digitaltechnikern normale Menschen kein Hexadezimal verstehen, ist der 4511 halt nur für Ganz-Normalos geeignet.

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©2012 by Gerhard Schmidt