Um sistema utiliza quatro saídas de um microcontrolador,
e
, para mostrar uma informação numérica, em BCD, para o usuário. Baseado nesse sistema, pede-se:
(a) Faça as conexões necessárias para que esse valor seja mostrado em um display de 7 segmentos catodo comum usando o CI 4511.
(a) Faça as conexões necessárias para que esse valor seja mostrado em um display de 7 segmentos catodo comum usando o CI 4511.
Passo 1
O enunciado pede que, dado um sistema com quatro saídas do microcontrolador
(LSB),
,
e
(MSB), se faça as conexões necessárias para mostrar o valor BCD num display de 7 segmentos de cátodo comum usando o CI 4511.
Informações relevantes fornecidas:
Informações relevantes fornecidas:
- Há quatro sinais digitais do microcontrolador:
(representando um nibble BCD). - Deve-se usar o CI
(decodificador BCD para display de 7 segmentos). - O display é do tipo catodo (cátodo) comum.
- A imagem anexa mostra as formas de onda temporais desses quatro sinais (ver seção de imagens no final).
Passo 2
O que é o CI
e quais são os sinais de controle importantes (visão didática e prática).
- O CI
é um decodificador/latch BCD 7 segmentos que recebe 4 bits BCD e aciona os 7 segmentos a para exibir os dígitos a . - Principais entradas/saídas e seu comportamento (explicação simples):
- Entradas BCD: normalmente chamadas
ou . Aqui vamos mapear (MSB) em , em , em , em . - Saídas de segmento:
. Essas saídas são ativas em nível alto para acender o segmento (portanto o fornece nível alto quando quer acender um segmento). Isso é compatível com display de cátodo comum, pois nesse tipo de display o cátodo está aterrado e cada anodo de segmento precisa ser levado a nível alto para acender o LED do segmento. - Pinos de controle mais importantes:
-
(latch enable): quando está em nível lógico alto, o valor nas entradas é “travado” (latched); quando está em nível lógico baixo, as saídas seguem diretamente as entradas (modo transparente). Para que o display mostre sempre o que o microcontrolador coloca sem latch, manter . -
(lamp test) — normalmente ativo em nível baixo: puxando para força todos os segmentos acesos (teste). Para operação normal, colocar . -
(blanking input — às vezes rotulado ) — ativo em nível baixo: quando os segmentos são apagados (blank). Para operação normal, colocar . -
(ripple blanking input) — usado para supressão de zeros à esquerda em displays múltiplos; para um único dígito, manter para não apagar o dígito.
-
- Alimentação e referência: ligar
do ao mesmo do microcontrolador (ex.: ) e o ao . O microcontrolador e o devem compartilhar o mesmo terra.
- Entradas BCD: normalmente chamadas
Passo 3
Como fazer as conexões lógicas (mapeamento BCD → entradas do
) e saídas do
→ segmentos do display (passo a passo prático).
- Conectar as saídas do microcontrolador às entradas BCD do
assim (nomeando as entradas do 4511 por a , sendo o bit LSB): -
→ (entrada menos significativa). -
→ . -
→ . -
→ (entrada mais significativa).
Explicação: oespera os 4 bits na ordem LSB→MSB; assim cada bit do micro fornece a sua posição correta.
-
- Conectar as saídas de segmento do
aos segmentos do display (nomes típicos do display: ): - Saída
do → anodo do segmento do display (via resistor). - Saída
do → anodo do segmento (via resistor). - … e assim por diante até
.
Observação importante: sempre colocar um resistor limitador de corrente em cada segmento para proteger o LED do segmento e o CI.
- Saída
- Onde colocar os resistores:
- Colocar um resistor em série entre cada saída do
e o correspondente anodo de segmento do display. Valores típicos: entre e dependendo da corrente desejada. - Fórmula para calcular o resistor:
-
é a tensão de alimentação (ex.: ). -
é a queda de tensão do LED do segmento (típico a para LEDs vermelhos). -
é a corrente desejada por segmento (ex.: a ).
-
- Exemplo numérico: com
, e ,
- Colocar um resistor em série entre cada saída do
usar um resistor comercial próximo:
.
- Cuidado de corrente total: o
tem limites de corrente por saída e total de chip; não acenda todos os segmentos com correntes muito altas. Usar moderada ( – ) e conferir a folha de dados do fabricante para limites.
Passo 4
Conexões dos pinos de controle para operação normal (modo direto, sem latch, sem blanking, sem teste)
- Para o display seguir imediatamente os bits do microcontrolador:
-
(liga o modo transparente; saídas acompanham entradas). -
(desativa o lamp test). -
(desativa blanking). -
(se não for usar supressão de zeros à esquerda).
Explicação: essas ligações fazem com que não haja teste, não haja apagamento e não haja latch — o que é o desejado quando se quer mostrar em tempo real o valor BCD do micro.
-
- Alimentação e terra:
-
do → do sistema (ex.: ). -
do → (mesmo terra do microcontrolador).
-
- Conectar o cátodo comum do display ao terra (
) porque o display é de cátodo comum.
Passo 5
Comportamento esperado e observações didáticas para a prova
- Valores válidos: o
decodifica corretamente BCD de a . Se o microcontrolador colocar valores de a (hex – ), o padrão exibido é definido pela tabela do fabricante e normalmente não corresponde a dígitos decimais; em projeto prático deve-se garantir que apenas – sejam enviados ou usar o pino para apagar quando estiver fora do intervalo. - Se precisar de latch (manter um dígito mesmo quando o micro muda as linhas), usar
como controle: colocar para capturar/segmentar o valor atual; para voltar ao modo transparente. - Se houver vários dígitos com drivers cascata, utilizar os pinos
e para supressão de zeros à esquerda (ripple blanking) — mas para um único dígito mantê‑los em .
Passo 6
Resumo de uma ligação prática (lista curta e pronta para montagem)
- Ligar
, , , do . - Ligar saídas
do aos respectivos anodos dos segmentos do display, cada uma passando por um resistor calculado (ex.: ). - Ligar cátodo comum do display a
. - Ligar
, , , . - Ligar
do a (ou tensão usada no sistema) e a . - Certificar que o microcontrolador e o
compartilham o mesmo .
Resposta
Cátodo comum do display