Eletrônica Tecnologia

Decodificador BCD para 7 Segmentos

Olá pessoal, até que enfim um projeto de eletrônica saiu do forno!

Para meu primeiro post e apresentação ao blog  mostrarei um pequeno e simples decodificador BCD para 7 segmentos  conhecido por muitos técnicos, engenheiros e hobbystas, o CD4511. Falemos um pouco deste circuito integrado que serve apenas para esta finalidade.

Diversas podem ser as aplicações, no caso foi apenas para verificar como ele funciona, sendo visualizado o valor de entrada em BCD por meio de leds  e conferido a saída decodificada em decimal por um display de 7 segmentos de catodo comum. Uma aplicação muito útil para ele é com microcontroladores, pois precisamos apenas de 4 pinos para contagem de 0 à 9, ou seja, 1 nibble.

Explicando melhor: para que possamos mostrar valores utilizando um microcontrolador e um display necessitaríamos de 7 pinos,  nestas condições não conseguiríamos expandir a contagem acima de 9 com dois ou mais displays. Assim entraria a multiplexação e utilizaríamos pinos dos outros ports para podermos ter mais de um display.

Usando um registrador de 8 bits, poderíamos apenas no portB de um microcontrolador pic (microchip, o modelo 16f628, muito comum, barato e possui 2 ports, A e B) controlar 4 displays, com o uso do decodificador CD4511. Vejam só como é prático, lembrando que a aplicação com microcontroladores ficará para posts futuros.

Esquema do experimento

decodificador-bcd-001

A imagem acima teve o esquema e perfeita simulação no proteus Isis 7.

Lembrando que para a simulação o resistor de 150R foi retirado; acredito ser bug do proteus, pois o circuito não funcionou corretamente. Faça o teste, comprove e envie um comentário. Lembre-se de que se for montar em um protoboard, o resistor deverá ser colocado ou poderá ocorrer danos no display ou cd4511.

A alimentação do circuito, foi de 5v. O CD4511 é do tipo C-MOS, ou seja, ao contrário de um TTL que a alimentação é feita com 5v, ele pode ser alimentado de 3 à 15 volts e a corrente máxima de saída para os segmentos é de 25mA.

Se quiser variar a tensão de alimentação, observe o valor dos resistores dos leds e do resistor no catodo comum do display, que também devem ser alterados para evitar problemas.

Caracteristicas do Circuito

Neste C.I. (circuito integrado) existem 3 pinos usados para testes e controle que julguei necessário configurar de modo que tão logo o valor binário seja aplicado na entrada e decodificado na saída. Maiores detalhes podem ser obtidos no datasheet do mesmo aqui nas referências do artigo.

Para mudar os valores binários na simulação utilizo chaves de 1 pólo e duas posições onde o comum vai ao led correspondente e as posições uma em GND e outra em Vcc.

No protoboard, utilize apenas fios para alterar os níveis lógicos. Estes níveis são bit 0 e bit 1:

  • Bit 0 = 0v
  • Bit 1 = 5v

Observe que com 4 bits a contagem máxima é de 15, ou seja de 0 à F. Mas nosso C.I. não foi preparado para contar acima de 9, então ao ultrapassar 9, ele desliga o todos os segmentos do display. As imagens seguintes mostram em ordem de 0 a 9 a contagem e por fim, o valor 10 em binário, apagando o display:

decodificador-bcd-002

Todos os Bits (leds) Desligados = 0

decodificador-bcd-003

Na imagem acima, repare o peso dos bits. Apenas o bit 1 ligado, o decodificador mostra 1 no display. Esta contagem será a mesma para todas à seguir. Basta somar o valor do peso dos bits para saber o que teremos em decimal.

decodificador-bcd-004

Bit 2

decodificador-bcd-005

Bits 2 + 1 = 3

decodificador-bcd-006

Bit 4

decodificador-bcd-007

Bits 4 + 1 = 5

decodificador-bcd-008

Bits 4+2 = 6

decodificador-bcd-009

Bits 4 + 2 + 1 = 7

decodificador-bcd-010

Bit 8

decodificador-bcd-011

Bits 8 + 1 = 9

decodificador-bcd-012

Acima 8 + 2 = 10. Percebam que realmente o display ficou desligado.

Esta contagem pode seguir até 15 (8+4+2+1), mas o mesmo continuará apagado até que sejam combinados em sua entrada os valores de 0 (tudo desligado) a 9 (8 + 1).

Explicações como pinagem do display e detalhes da montagem em protoboard tiveram pouco propósito já que é fácil encontrar informações sobre na internet. *Utilize executar este arquivo: PROTEUS 7 PROFESSIONAL1

Aqui termina o meu primeiro post. Este e todos os outros, com certeza, serão devidamente testados antes de ir ao blog. Todas as criticas, sugestões e elogios (elogios também fazem parte, afinal são eles que nos incentivam! :D) serão bem vindos. Oportunamente, irei postar um simples (de montar e ajustar), muito bom, estável e barato transmissor de FM, que no geral são muito curiosos, pois as aplicações são inúmeras, desde microfone sem fios com mudanças no layout, até mesmo espionagem!

  1. Proteus Professional – http://www.cadsoft.de/  
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Fábio L. Betoni
Formado em Gestão de Tecnologia da Informação, Técnico em Automação Industrial - CREA/SP, Técnico em Eletrônica - CREA/SP, Pós-Técnico em Automação Industrial. Atualmente trabalha como Analista de Sistemas (Com ênfase em Infraestrutura de Datacenter e Redes, MS Hyper-V, MS Windows e Gnu/Linux); Desenvolvedor de circuitos, layout, protótipos, montagens, testes de placas de circuito impresso e projetos com microcontroladores Microchip©, técnico em radiocomunicação terrestre e via satélites.

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