Методические указания по выполнению практической работы "Управление семисегментным индикатором""

П рактическая работа 4. Вариант 15

1. Т ема: Управление семисегментным индикатором

2. Цель работы:

1. Научиться составлять таблицы истинности логических выражений

2. Закрепить навыки составления ДНФ и КНФ логических выражений

1. Пояснения к работе:

Со времени появления радиотехники и электроники обратная связь электронного устройства и человека сопровождалась различными сигнальными лампочками, кнопками, тумблерами, звонками. Например, светящийся светодиод у зарядного устройства телефона говорит о том, что адаптер включен в сеть и на него поступает напряжение. Но есть и такие параметры, для которых было бы удобнее выдавать объективную информацию. Например, температура воздуха на улице или время на будильнике. Да, все это можно было бы сделать также на светящихся лампочках или светодиодах. Один градус — один горящий светодиод или лампочка. Сколько градусов — столько и горящих индикаторов. Но для большого объема данных количество таких лампочек будет слишком велико, а воспринимать информацию в таком виде человеку будет неудобно. С появлением светодиодов ситуация изменилась кардинально. Если расставить их в нужное положение, то можно высвечивать абсолютно любую информацию. Например, для того, чтобы высветить все арабские цифры достаточно всего семь светящихся светодиодных полосочек , выставленных определенным образом.

Семисегментный индикатор состоит из семи светодиодов (отсюда и его название), расположенных прямоугольником, как показано на рисунке. Каждый из семи светодиодов называется сегментом, поскольку при свечении сегмент образует часть цифры или буквы. Иногда используется 8-й дополнительный светодиод. Он служит для отображения десятичной точки, позволяя, таким образом, отображать десятичную дробь, если два или более 7-сегментных индикатора соединены вместе для представления чисел больше девяти. Таким образом получается восьмисегментный индикатор, но по-старинке его также называют семисегментным, и ошибки в этом нет.

К аждый сегмент обозначен соответствующей латинской буквой. В программе Multimedia Logic сегменты обозначены цифрами. Порядок обозначения в том и другом случае показан на рисунке:

Таким образом, чтобы зажечь сегмент 1, в программе Multimedia Logic необходимо подать напряжение (сигнал логическая «1») на вход 1. Схематично это показано на рисунке, где слева изображен элемент «Выключатель», а справа – индикатор. Входы индикатора н умеруются сверху вниз в порядке возрастания от 1 до 8:

П
ри установке индикатора на схему по умолчанию он имеет 5 входов. Чтобы изменить это значение, нужно дважды щелкнуть по элементу Индикатор, после чего в появившемся диалоговом окне указать количество входов: 8.

1. З адание:

С оставить в программе Multimedia Logic логическую схему управления семисегментным индикатором для получения изображения следующих символов:

L, Ч, 8, 0, J

1. Х од работы:

1. Для каждого символа определить, какие сегменты индикатора необходимо зажечь для его отображения. Например, для отображения символа А, необходимо зажечь сегменты 1, 2, 3, 4, 5, 7:

З арисуйте в тетради, какие сегменты необходимо зажечь для отображения каждого символа в соответствии с вашим заданием. Пример для набора символов А, Б, Г, Е, Н:

1. В ыбрать для каждого символа двоичный код и занести в таблицу (код, содержащий все «0», оставим для начального состояния схемы и для кодов символов использовать не будем). Длина кода у всех символов должна быть одинаковой и минимально возможной и вычисляется из формулы 2ⁱ = N. Составьте таблицу по вашему заданию. Пример таблицы для набора А, Б, Г, Е, Н:

   Таблица 1	Символ:	Начальное состояние	А	Б	Г	Е	Н
   	Код:	000	001	010	011	100	101

2. Составить таблицу истинности для отображения логики работы каждого из семи сегментов индикатора (точку (8-ой сегмент) не используем, «1» - сегмент индикатора светится; «0» - не светится; «Х» - запрещенное состояние). В таблице должны быть указаны все возможные варианты сочетаний кодов входных сигналов. Составьте таблицу истинности в соответствии с вашим заданием. Пример для отображения набора символа А, Б, Г, Е, Н приведен в таблице 2:

Т аблица 2

1. С помощью карт Карно построить ДНФ (сумма произведений; выделяются «1»; сигналы «0» инвертируются) или КНФ (произведение сумм; выделяются «0»; сигналы «1» инвертируются) для функции каждого сегмента индикатора. Запрещенные комбинации мы вправе трактовать или как «0» или как «1». Составьте карты Карно и постройте функции к вашему заданию. Данные берем из таблицы 2:

1 сегмент:

F1 = ¬B ^ C

ДНФ

2

Примечание: Здесь удобно трактовать запрещенную комбинацию сигналов А=1, В=1, С=1, как имеющую значение 0, чтобы увеличить площадь объединения в карте Карно

сегмент:

КНФ

F2 = (A + B + C) & (A + ¬C)

И так далее для каждого сегмента…

1. Построить в программе Multimedia Logic схему по полученным функциям.

Н

¬B

1 сегмент

2 сегмент

Обратите внимание: на схеме использован Элемент ИЛИ с 3-мя входами. Задать количество входов можно, щелкнув дважды по изображению элемента и выбрав в появившемся диалоговом окне число входов: 3 (см. рисунок).

1. Проверьте работоспособность построенной схемы

При установке любого кода символа из таблицы 1, на семисегментном индикаторе должно появляться соответствующее изображение этого символа.