Cyfrowe układy wyświetlania

Układy cyfrowe (Lipiec 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Cyfrowe układy wyświetlania

Obwody cyfrowe


Pytanie 1

Jaki jest cel siedmiosegmentowego obwodu dekodera "# 1"> Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Siedem segmentowe wyświetlacze są bardzo popularnym interfejsem numerycznym dla cyfrowego sprzętu elektronicznego:

Specjalny obwód dekodera jest potrzebny do tłumaczenia 4-bitowych kodów BCD na poszczególne kombinacje aktywacji segmentu, które reprezentują cyfry dziesiętne.

Pytanie uzupełniające: co przedstawia schemat wewnętrzny typowego wyświetlacza siedmiosegmentowego "Notatki ukryte"> Uwagi:

Pamiętaj, aby poprosić uczniów, aby odsłonili znalezione arkusze danych dekoderów. Ponownie, arkusze danych producenta zawierają mnóstwo informacji, a twoi uczniowie dużo się nauczyli, badając je.

pytanie 2

Nie siedź tam! Zbuduj coś !!

Nauka analizy obwodów cyfrowych wymaga wielu badań i praktyki. Zazwyczaj uczniowie ćwiczą poprzez pracę z wieloma problemami i sprawdzanie swoich odpowiedzi w porównaniu z tymi dostarczonymi przez podręcznik lub instruktora. Chociaż jest to dobre, istnieje o wiele lepszy sposób.

Dowiesz się o wiele więcej, budując i analizując rzeczywiste obwody, pozwalając swojemu sprzętowi testowemu dostarczać "odpowiedzi" zamiast książki lub innej osoby. Aby odnieść sukces w budowaniu obwodów, wykonaj następujące kroki:

  1. Narysuj schemat obwodu cyfrowego, który ma być analizowany.
  2. Ostrożnie zbuduj ten obwód na płytce protezowej lub innym dogodnym podłożu.
  3. Sprawdź dokładność konstrukcji obwodu, po każdym przewodzie do każdego punktu połączenia i sprawdzaj te elementy jeden po drugim na schemacie.
  4. Przeanalizuj obwód, określając wszystkie wyjściowe stany logiczne dla danych warunków wejściowych.
  5. Dokładnie zmierz te stany logiczne, aby zweryfikować dokładność analizy.
  6. W przypadku wystąpienia błędów, dokładnie sprawdź konstrukcję obwodu względem schematu, a następnie dokładnie przeanalizuj obwód i zmień ponownie.

Zawsze upewnij się, że poziomy napięcia zasilania są zgodne ze specyfikacją obwodów logicznych, których zamierzasz używać. Jeśli TTL, zasilacz musi być 5 woltowym regulowanym zasilaniem, dostosowanym do wartości możliwie zbliżonej do 5, 0 woltów prądu stałego.

Jednym ze sposobów zaoszczędzenia czasu i zmniejszenia prawdopodobieństwa błędu jest rozpoczęcie od bardzo prostego obwodu i stopniowe dodawanie składników w celu zwiększenia jego złożoności po każdej analizie, zamiast budowania zupełnie nowego obwodu dla każdego problemu praktycznego. Inną techniką oszczędzającą czas jest ponowne użycie tych samych komponentów w różnych konfiguracjach obwodów. W ten sposób nie będziesz musiał zmierzyć wartości żadnego składnika więcej niż jeden raz.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Pozwól, by elektrony same udzieliły odpowiedzi na twoje własne "problemy praktyczne"!

Uwagi:

Z mojego doświadczenia wynika, że ​​studenci potrzebują wielu ćwiczeń z analizą obwodów, aby stać się biegły. W tym celu instruktorzy zwykle zapewniają swoim uczniom wiele problemów związanych z praktyką i udzielają odpowiedzi uczniom, którzy mogą sprawdzić swoją pracę. Takie podejście sprawia, że ​​uczniowie biegle posługują się teorią obwodów, ale nie potrafią ich w pełni wykształcić.

Uczniowie nie potrzebują jedynie praktyki matematycznej. Potrzebują także prawdziwych, praktycznych ćwiczeń w budowaniu obwodów i korzystaniu z urządzeń testowych. Sugeruję następujące alternatywne podejście: uczniowie powinni budować własne "problemy praktyczne" z rzeczywistymi komponentami i próbować przewidzieć różne stany logiczne. W ten sposób teoria cyfrowa "ożywa", a uczniowie zyskują praktyczną biegłość, której nie zdobędą jedynie przez rozwiązywanie równań Boole'a lub upraszczanie map Karnaugha.

Innym powodem zastosowania tej metody jest nauczenie studentów metody naukowej : proces testowania hipotezy (w tym przypadku prognozy stanu logicznego) poprzez przeprowadzenie prawdziwego eksperymentu. Uczniowie będą również rozwijać prawdziwe umiejętności rozwiązywania problemów, ponieważ czasami popełniają błędy konstrukcyjne obwodu.

Spędź kilka chwil ze swoją klasą, aby zapoznać się z niektórymi "zasadami" budowania obwodów przed ich rozpoczęciem. Porozmawiaj o tych problemach ze swoimi uczniami w taki sam sposób, w jaki zwykle omawiasz pytania z arkusza roboczego, zamiast po prostu mówić im, czego powinni i czego nie powinni robić. Nigdy nie przestaje mnie dziwić, jak słabo studenci chwytają instrukcje, gdy są prezentowane w typowym wykładzie (monolog instruktorski)!

Bardzo polecam układy logiczne CMOS do eksperymentów domowych, w których uczniowie mogą nie mieć dostępu do regulowanego zasilacza 5-woltowego. Współczesne obwody CMOS są dużo bardziej odporne na wyładowania elektrostatyczne niż pierwsze obwody CMOS, więc obawy studentów, że szkodzą tym urządzeniom przez brak "właściwego" laboratorium w domu, są w dużej mierze bezpodstawne.

Uwaga dla instruktorów, którzy mogą narzekać na "zmarnowany" czas wymagany do tego, aby uczniowie zbudowali rzeczywiste obwody zamiast tylko matematycznej analizy obwodów teoretycznych:

Jaki jest cel studentów biorących udział w kursie?

Jeśli twoi uczniowie będą pracować z prawdziwymi obwodami, wtedy powinni, jeśli to tylko możliwe, uczyć się na prawdziwych torach. Jeśli twoim celem jest kształcenie fizyków teoretycznych, koniecznie trzymaj się abstrakcyjnych analiz! Ale większość z nas planuje, aby nasi uczniowie robili coś w prawdziwym świecie dzięki edukacji, którą im dajemy. "Zmarnowany" czas spędzony na budowaniu prawdziwych obwodów zaprocentuje ogromnymi dywidendami, gdy przyjdzie czas, aby zastosować swoją wiedzę do praktycznych problemów.

Ponadto, gdy uczniowie budują własne problemy z praktyką, uczą ich, jak wykonywać podstawowe badania, co pozwala im na autonomiczne kontynuowanie edukacji elektrycznej / elektroniki.

W większości nauk realistyczne eksperymenty są znacznie trudniejsze i kosztowniejsze niż obwody elektryczne. Fizyka jądrowa, biologia, geologia i profesorowie chemii chcieliby po prostu mieć możliwość zastosowania przez uczniów zaawansowanej matematyki do prawdziwych eksperymentów, które nie stanowią zagrożenia dla bezpieczeństwa i kosztują mniej niż podręcznik. Nie mogą, ale możesz. Wykorzystaj wygodę związaną z nauką i poproś uczniów, którzy ćwiczą matematykę na wielu prawdziwych torach!

pytanie 3

Siedmiosegmentowy dekoder jest cyfrowym obwodem zaprojektowanym do sterowania bardzo powszechnym typem cyfrowego urządzenia wyświetlającego: zestawem segmentów LED (lub LCD), które wyświetlają cyfry od 0 do 9 na polecenie czterobitowego kodu:

Zachowanie układu sterowania wyświetlaniem IC może być reprezentowane przez tablicę prawdy z siedmioma wyjściami: po jednym dla każdego segmentu wyświetlacza siedmiosegmentowego (od a do g). W poniższej tabeli dane wyjściowe "1" reprezentują aktywny segment wyświetlania, natomiast dane wyjściowe "0" oznaczają nieaktywny segment:


redobZAzabdoremifasolPokaz


00001111110"0"


00010110000"1"


00101101101"2"


00111111001"3"


01000110011"4"


01011011011"5"


01101011111"6"


01111110000"7"


10001111111"8"


10011111011"9"


Prawdziwy przykład, taki jak ten, stanowi doskonałą wizytówkę dla technik takich jak mapowanie Karnaugha. Weźmy na przykład wyjście a, pokazując je bez wszystkich innych wyjść zawartych w tabeli prawdy:


redobZAza


00001


00010


00101


00111


01000


01011


01101


01111


10001


10011


Wykreślanie mapy Karnaugha dla wyniku a, otrzymujemy ten wynik:

Zidentyfikuj sąsiednie grupy 1 w tej mapie Karnaugh i wygeneruj minimalne wyrażenie SOP z tych grupowań.

Należy zauważyć, że sześć komórek jest pustych, ponieważ tabela prawdy nie zawiera wszystkich możliwych kombinacji wejściowych z czterema zmiennymi (A, B, C i D). Z tymi dużymi lukami na mapie Karnaugh, trudno jest utworzyć duże grupy 1, a zatem wynikowa "minimalna" ekspresja SOP ma kilka terminów.

Jeśli jednak nie zależy nam na stanie wyjścia a w sześciu nieokreślonych rzędach wierszy prawdy, możemy wypełnić pozostałe komórki mapy Karnaugha symbolami "nie obchodzi" (zwykle litera X) i użyć tych komórek jako "symbole wieloznaczne" w określaniu grupowań:

Z tą nową mapą Karnaugha, zidentyfikuj sąsiednie grupy 1-ek i wygeneruj minimalne wyrażenie SOP z tych grupowań.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Grupy map Karnaugh ze ścisłymi grupami "1":


re

B +


re

CA + D


do


b

+


do


b


ZA

Grupy map Karnaugh z "nie obchodzi" symbole wieloznaczne:

D + B + CA +


do


ZA

Pytanie uzupełniające: to pytanie i odpowiedź skupiały się jedynie na wyjściu dla obwodu dekodera BCD-7. Wyobraźmy sobie, że mamy podejść do wszystkich siedmiu wyjść obwodu dekodera w tych dwóch modach, najpierw opracowując wyrażenia SOP, używając ścisłych grup wyników "1", a następnie używając symboli wieloznacznych "nie obchodzi". Które z tych dwóch podejść pozwoli Ci uzyskać najprostszy układ obwodów bramki "notatek ukrytych"> Uwagi:

Jednym z punktów tego pytania jest uświadomienie uczniom, że większe grupy są lepsze, ponieważ dają prostsze warunki SOP. Ponadto uczniowie powinni zdawać sobie sprawę, że umiejętność używania słów "nie obchodzi" jako "wieloznacznych" symboli zastępczych w komórkach mapy Karnaugh zwiększa szanse na tworzenie większych grup.

Prawdę mówiąc, wybrałem zły przykład, aby spróbować stworzyć wyrażenie SOP, ponieważ istnieją tylko dwa niezerowe warunki wyjściowe na dziesięć! Formułowanie wyrażenia POS byłoby łatwiejsze, ale jest to temat na kolejne pytanie!

Pytanie 4

Siedmiosegmentowy dekoder jest cyfrowym obwodem zaprojektowanym do sterowania bardzo powszechnym typem cyfrowego urządzenia wyświetlającego: zestawem segmentów LED (lub LCD), które wyświetlają cyfry od 0 do 9 na polecenie czterobitowego kodu:

Zachowanie układu sterowania wyświetlaniem IC może być reprezentowane przez tablicę prawdy z siedmioma wyjściami: po jednym dla każdego segmentu wyświetlacza siedmiosegmentowego (od a do g). W poniższej tabeli dane wyjściowe "1" reprezentują aktywny segment wyświetlania, natomiast dane wyjściowe "0" oznaczają nieaktywny segment:


redobZAzabdoremifasolPokaz


00001111110"0"


00010110000"1"


00101101101"2"


00111111001"3"


01000110011"4"


01011011011"5"


01101011111"6"


01111110000"7"


10001111111"8"


10011111011"9"


Napisz niewyrażone wyrażenia SOP lub POS (wybierz najbardziej odpowiednią formę) dla wyjść a, b, c i e.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Wyrażenia raw (nieskrępowane):

a = (D + C + B +


ZA

) (D +


do

+ B + A)

b = (D +


do

+ B +


ZA

) (D +


do

+


b

+ A)

c = D + C +


b

+ A

e =


re


do


b


ZA

+


re


do

b


ZA

+


re

CB


ZA

+ D


do


b


ZA

Pytanie dotyczące wyzwania: użyj praw algebry Boole'a, aby uprościć każde z powyższych wyrażeń w ich najprostszych formach.

Uwagi:

Pokazuje to bardzo praktyczny przykład formuły SOP i POS Boolean, i dlatego konieczne jest uproszczenie w celu zredukowania liczby wymaganych bram do praktycznego minimum.

Pytanie 5

Przeanalizuj arkusz danych dla układu BCD do segmentu 774 BCD i wskaż, które warunki wejściowe muszą zostać spełnione, aby spowodować wyświetlenie dowolnej cyfry dziesiętnej od 0 do 9.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Pozwolę ci wymyślić te szczegóły, samodzielnie badając arkusz danych!

Pytanie uzupełniające: jakie funkcje odróżniają dekoder / układ sterownika 7447 od 7448 lub 7449 "Notatki ukryte"> Uwagi:

Biorąc pod uwagę, że arkusze danych dla tego konkretnego dekodera / sterownika IC są łatwe do zdobycia i przeczytania, twoi uczniowie nie powinni mieć problemu z wykonaniem badań.

Pytanie 6

Elementy ciekłokrystaliczne (LCD) wymagają zastosowania napięcia AC zamiast napięcia stałego, aby zapobiec pewnym niepożądanym efektom. Ponieważ układy logiczne zazwyczaj działają na zasilaniu prądem stałym (V CC lub V DD i Ground), musi istnieć jakiś sprytny sposób generowania wymaganego prądu zmiennego z mocy logiki DC w celu zasilania tych energooszczędnych urządzeń wyświetlających. W rzeczy samej, tak się składa, że ​​bramki Exclusive-OR radzą sobie całkiem nieźle:

Rozważmy źródło napięcia fali prostokątnej na tym schemacie jako źródło naprzemiennych "wysokich" i "niskich" stanów logicznych, odpowiednio 5 woltów i 0 woltów. Określ, jaki rodzaj napięcia występuje w płynie ciekłokrystalicznym, gdy przełącznik znajduje się w pozycji otwartej, a także w pozycji zamkniętej, i od tego określić, która pozycja przełącznika daje zaciemniony ekran LCD w porównaniu z przezroczystym ekranem LCD.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Zamknięcie przełącznika powoduje, że wyświetlacz LCD jest nieprzejrzysty; otwarcie przełącznika powoduje, że wyświetlacz LCD staje się przezroczysty.

Uwagi:

Zauważ, że nie określiłem nigdzie w pytaniu ani w odpowiedzi, czy zastosowanie napięcia w segmencie LCD zaciemniło lub rozjaśniło ten segment. To jest szczegół, który pozostawiam uczniom do badań!

Szczególna metoda generowania AC z DC za pomocą bramki XOR jest całkiem sprytna. Zasadniczo używamy zdolności XOR jako kontrolowanego falownika / bufora, aby odwrócić "polaryzację" sygnału fali prostokątnej. Upewnij się, że twoi uczniowie wyjaśnią, w jaki sposób AC jest stosowany na ekranie LCD w tym obwodzie.

Pytanie 7

Funkcja znajdująca się w większości 7-segmentowych układów dekodera / sterownika jest nazywana wygaszaniem ripple . Opisz, czym jest ta funkcja i dlaczego jest używana. Wskazówka: dobrym źródłem informacji na ten temat jest arkusz danych dla 7-segmentowego dekodera / sterownika IC.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

"Wygaszanie zaokrągleń" jest stosowane w wyświetlaczach wielocyfrowych, aby wymusić zera wiodące lub końcowe do stanu wyłączenia.

Uwagi:

Odpowiedź, którą tu podaję, jest celowo niejasna, jak zwykle. To, co chcę, aby studenci robili, to samodzielnie badać arkusze danych i pokazywać, skąd pochodzą.

Pytanie 8

Zwykle konieczne jest posiadanie więcej niż jednej cyfry wyświetlacza dla systemu cyfrowego. Najbardziej oczywistym i bezpośrednim sposobem sterowania wieloma 7-segmentowymi jednostkami wyświetlającymi jest użycie takiej samej liczby dekoderów BCD-7, jak na przykład:

Jeśli kierujemy dekoderami IC za pomocą mikroprocesora lub mikrokontrolera, ta bezpośrednia technika niestety wykorzystuje wiele pinów wejścia / wyjścia. W tym konkretnym przypadku, z trzema 7-segmentowymi wyświetlaczami, musielibyśmy użyć dwunastu pinów wyjściowych mikrokontrolera dla trzech numerów BCD:

Ze względu na ograniczoną liczbę pinów na większości układów MPU i MCU, linie I / O są cenne. Szkoda byłoby marnować tak wiele na prostą funkcję, taką jak wyświetlanie cyfr wyświetlacza, gdy moglibyśmy używać ich do innych zadań, takich jak łączenie się z urządzeniami pamięci, odbieranie rzeczywistych danych z czujników, sterowanie dyskretnymi urządzeniami sterującymi, takimi jak światła i solenoidy lub komunikowanie się z innymi systemami MPU / MCU. Ale jeśli każda cyfra wymaga czterech linii wyjściowych dla numeru BCD, w jaki sposób możemy użyć mniej niż dwunastu linii wyjściowych na procesorze "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/03035x03. png ">

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Kroki MCU / MPU:

  1. Wybierz cyfrę 1
  2. Wyjściowy kod BCD dla cyfry 1
  3. Zatrzymaj na bardzo krótki czas (milisekundy)
  4. Wybierz cyfrę 2
  5. Wyjściowy kod BCD dla cyfry numer 2
  6. Zatrzymaj na bardzo krótki czas (milisekundy)
  7. Wybierz cyfrę 3
  8. Wyjściowy kod BCD dla cyfry 3
  9. Zatrzymaj na bardzo krótki czas (milisekundy)
  10. Powtórzyć cykl

Pytanie uzupełniające: co musiałoby zostać zmienione w tym obwodzie, aby korzystać z wyświetlaczy 7-segmentowych LED z katodą wspólną zamiast wyświetlaczy z anodą pospolitą?

Uwagi:

Pamiętaj, aby zapytać uczniów, gdzie byli w stanie zbadać zmultipleksowane 7-segmentowe wyświetlacze i co sądzą o tej konkretnej technice tworzenia "ciągłego" trzycyfrowego ekranu dziesiętnego poprzez szybkie miganie. Takie sprytne techniki są często konieczne, aby w pełni wykorzystać ograniczony sprzęt.

Nawiasem mówiąc, dla uproszczenia pominąłem zwyczajowe rezystory ograniczające prąd LED z diagramów. Sprawdź, czy któryś z twoich uczniów jest w stanie złapać to zaniedbanie!

Pytanie 9

Komputery cyfrowe komunikują się z urządzeniami zewnętrznymi za pośrednictwem portów : zestawy terminali zazwyczaj rozmieszczone w grupach 4, 8, 16 lub więcej. Terminale te mogą być ustawione na wysoki lub niski stan logiczny, pisząc program dla komputera, który wysyła wartość liczbową do portu. Na przykład tutaj przedstawiono ilustrację mikrokontrolera, który ma wysłać szesnastkową liczbę 2B do portu A i A9 do portu B:

Załóżmy, że chcielibyśmy użyć pierwszych siedmiu bitów każdego portu (piny od 0 do 6) do napędzania dwóch 7-segmentowych wyświetlaczy ze wspólną katodą, zamiast korzystać z układów dekodera BCD-7 segmentów:

Napisz niezbędne wartości szesnastkowe, które będą wyprowadzane na portach A i B, aby wygenerować ekran "42" na dwóch 7-segmentowych wyświetlaczach.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Port A = 5B 16 Port B = 66 16

Pamiętaj, że następujące odpowiedzi są również prawidłowe:

Port A = DB 16 Port B = E6 16

Pytanie uzupełniające: wpisz te same wartości liczbowe w systemie dziesiętnym zamiast w systemie szesnastkowym.

Uwagi:

Korzeń tego pytania to niewiele więcej niż konwersja binarna do szesnastkowej, ale wprowadza też studentów w koncepcję kontrolowania stanów bitowych w portach mikrokomputera poprzez pisanie wartości szesnastkowych. Jako takie, to pytanie jest bardzo praktyczne! Chociaż jest mało prawdopodobne, aby ktoś pomijał dekodery BCD-do-7 segmentów podczas budowania dwucyfrowego ekranu dziesiętnego (ponieważ robi to w ten sposób wykorzystuje tak wiele cennych mikrokontrolerów), jest to z pewnością możliwe! Istnieje wiele aplikacji innych niż ta, w których trzeba uzyskać mikrokontroler, aby wyprowadzić pewną kombinację stanów wysokiego i niskiego, a najszybszym sposobem zaprogramowania tego jest wyprowadzenie wartości szesnastkowych do portów.

Jeśli uczniowie zapytają, daj im znać, że przedrostek ze znakiem dolnym jest czasem używany do oznaczenia liczby szesnastkowej. Innym razem używany jest prefiks 0x (np. $ F3 i 0xF3 oznaczają to samo).

Pytanie 10

Sterownik wyświetlacza wysokonapięciowego MM58342 firmy National Semiconductor służy jako interfejs między mikroprocesorem lub mikrokontrolerem a panelem wyświetlającym próżniową świetlówkę wysokonapięciową (VF). IC odczytuje i warunkuje 20 bitów danych, aby przesuwać 20 "siatki" na takim wyświetlaczu. W połączeniu z podobnym sterownikiem sterującym anodami o tym samym wyświetlaczu VF, poszczególne piksele (lub kombinacje pikseli) mogą być sterowane (świecące).

Ciekawą cechą tego układu scalonego jest to, że odbiera on 20 bitów danych szeregowo (po jednym na raz), za pośrednictwem pojedynczego kołka wejściowego:

Przeczytaj arkusz danych dla tego urządzenia, a następnie skomentuj, dlaczego uważasz, że wybrano format danych wejściowych (zamiast równoległych). Opisz również sekwencję operacji ładowania danych do tego układu i wyprowadzania tych danych do 20 linii wyjściowych.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Gdyby nie szeregowy sygnał wejściowy, ten układ scalony miałby jeszcze kilka pinów! Schemat czasowy i opis w arkuszu danych powinien dostarczyć wielu informacji do określenia sposobu wysyłania danych do wyświetlacza za pomocą tego IC.

Uwagi:

Podczas gdy to pytanie wprowadza pojęcie wyświetlacza próżniowo-fluorescencyjnego (VF), służy również jako przegląd rejestru przesuwnego i technologii zatrzaskowej. Diagram blokowy powinien być wystarczająco informatywny, aby większość uczniów mogła obliczyć przynajmniej przybliżoną procedurę ładowania i wyprowadzania danych.

Warto zauważyć (i omówić z uczniami), że ten układ nie dekoduje postaci. To jedynie warunkuje i dostarcza bity informacji do sieci wyświetlacza VF. Zapytaj uczniów, gdzie według nich muszą być generowane wzory pikseli "na" i "wyłączonych", aby utworzyć określone znaki na wyświetlaczu.

Pytanie 11

Jedną z nowych technologii wprowadzanych na rynek są organiczne diody emitujące światło, czyli diody OLED. Opisz, czym one są i dlaczego mają tak wiele obietnic dla elektronicznych elementów wyświetlaczy.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

"Organiczna" dioda LED jest wykonana z organicznych (zawierających węgiel) cząsteczek zamiast krystalicznego krzemu, arsenku galu lub innych bardziej tradycyjnych substancji półprzewodnikowych. Jedną z wyraźnych zalet tych urządzeń jest łatwość ich wytwarzania, ale pozwolę ci dokładnie zbadać, dlaczego (a także inne zalety tych urządzeń).

Uwagi:

To pytanie jest przeznaczone na starzenie się, ponieważ organiczne diody LED stają się tak popularne, że tracą swoją nowość ("nowa technologia") lub zostają wyparte przez coś jeszcze lepszego. Ale na razie (maj 2005) są godni własnego pytania w projekcie Socratic Electronics!

Pytanie 12

Dwaj studenci elektroniki próbują zbudować 7-segmentowe układy wyświetlające, jeden za pomocą dekodera / sterownika IC7447, a drugi za pomocą 7448. Obaj studenci podłączają swoje układy scalone do wyświetlaczy 7-segmentowych ze wspólną katodą jako takich:

Uczeń używający 7448 zauważa słabo świecące segmenty LED, ale wzory nie są poprawne dla cyfr, które mają być wyświetlane. Uczeń używający 7447 ma jeszcze gorszy problem: w ogóle nie ma światła! Obaj sprawdzili i ponownie sprawdzili okablowanie, bezskutecznie. Wygląda na to, że wszystkie połączenia są we właściwym miejscu.

Jak myślisz, czym jest problem "# 12"> Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Ani 7447, ani 7448 nie są tak zaprojektowane, aby pobierać prąd do segmentów LED, tylko prąd z zlewu . Pozwolę ci dowiedzieć się, dlaczego układ 7448 ma możliwość zapalenia któregokolwiek z segmentów LED.

Kolejne pytanie: prześledzić kierunek przepływu elektronu przez przewody między układem dekodera a wyświetlaczem.

Uwagi:

To pytanie stanowi doskonałą okazję do omówienia różnicy między źródłem pozyskiwania i zatonięcia, a także znaczenie wiedzy na temat tego, jak wygląda etap wyjściowy układu scalonego.

Pytanie 13

Przestarzała technologia wyświetlania, która wciąż znajduje entuzjastycznych zwolenników w świecie hobbystów, zwanych lampami Nixie, polega na dekoderze BCD-10, który napędza jedną z dziesięciu różnych katod metalowych w szklanej bańce wypełnionej neonami. Dla każdego kodu BCD dokładnie jedna z postaci katodowych wewnątrz "tuby Nixie" będzie świecić, powodując, że ta cyfra będzie świecić różowo-pomarańczowym światłem. Rurka otrzymuje moc przez wspólną anodę (zwykle ponad 150 woltów prądu stałego).

Twój przyjaciel próbuje zbudować własny obwód wyświetlacza Nixie, ale ma problemy. Chce użyć dekodera BCD-7442 7442 do napędu dziesięciu dyskretnych tranzystorów, z których każdy obsługuje prąd dla cyfry w tubie. Będąc ostrożnym, twój przyjaciel decyduje się podłączyć jedną z cyfr tuby Nixie do tranzystora, a następnie do 7442, aby sprawdzić, czy pomysł działa (przed podłączeniem wszystkich dziesięciu).

Niestety, ta jedna cyfra zaczyna świecić w momencie włączenia zasilania prądem stałym wysokiego napięcia, nawet przed zasileniem układu 7442! A potem 7442 staje się ciepły w dotyku, co nie jest dobre.

Myśląc, że zniszczył układ 7442, twój przyjaciel zwraca się o poradę. Czy zrobił tu coś złego "# 13"> Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Tranzystor nie jest poprawny. Twój przyjaciel będzie musiał mieć inny stopień wyjściowy tranzystora dla swojego obwodu wyświetlacza!

Pytanie uzupełniające: skomentuj strategię swoich znajomych, aby podłączyć tylko jeden tranzystor do jednej katody lampowej Nixie do testu. Czy to był dobry pomysł? Dlaczego lub dlaczego nie? Czy to zrobiło oszczędzając 7442 przed dalszymi uszkodzeniami?

Uwagi:

Pozostawiłem odpowiedź celowo niejasną, aby uczniowie musieli wymyślić, jak właściwie używać BJT do kierowania katodami lamp Nixie. Jest to dla nich dobra okazja, aby zapoznać się z teorią BJT i ​​zmienić zastosowanie aplikacji, więc nie psuj jej, podając odpowiedź!

Pytanie 14

Wyświetlacz ciekłokrystaliczny (LCD) ma bardzo wąski kąt widzenia. Każdy, kto pamięta pierwsze wyświetlacze LCD na przenośnych komputerach osobistych, przypomni sobie, jak można było zobaczyć ekran tylko wtedy, gdy oglądaliśmy go prostopadle do powierzchni wyświetlacza lub pod bardzo małym kątem prostopadłym.

Nowoczesna technologia LCD jest o wiele lepsza, wciąż nie jest tak dobra, jak oglądanie wydrukowanego papieru, "złoty standard" dla nie emisyjnego wyświetlacza. Jednym z terminów często używanych do opisu jakości oglądania pod kątem jest Lambertian . Określ, co "Lambertian" oznacza w odniesieniu do powierzchni wystawowych.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Powierzchnia "lambertowska" emituje (lub odbija) światło o intensywności proporcjonalnej do cosinusa kąta widzenia (w stosunku do prostopadłej). Papier ma charakter Lambertiana w swojej charakterystyce odblaskowej, co jest jednym z powodów, dla których jest tak łatwy do odczytania w porównaniu do współczesnych technologii wyświetlaczy cyfrowych.

Uwagi:

To pytanie jest przeznaczone na starzenie się, ponieważ lambertowska ekspozycja prawdopodobnie stanie się rzeczywistością w ciągu najbliższych kilku lat. Ale na razie (maj 2005 r.) Jest to termin, który warto zdefiniować we wstępnym badaniu technologii wyświetlania.

Przykładem wczesnej próby wyświetlania w pełni Lamberta jest technologia Gyricon opracowana przez Xerox. Zbadaj to i przygotuj się, aby omówić to ze swoimi uczniami jako przykład nowatorskiego podejścia do nie emisyjnych wyświetlaczy elektronicznych.

Pytanie 15

Jedną z metod renderowania pikseli w wyświetlaniu opartym na siatce jest uporządkowanie pikseli w wiersze i kolumny, a następnie zaznaczenie pojedynczych pikseli dla oświetlenia przez przecięcie określonej linii wiersza i określonej linii kolumny. W tym przykładzie kontrolujemy sieć 8 × 8 diod LED z dwoma 8-bitowymi (1-bajtowymi) portami mikrokontrolera:

Należy zauważyć, że wymagany jest wysoki stan na jednym z bolców portu B, aby aktywować wiersz, a niski stan jest wymagany na jednym z bolców portu A do aktywacji kolumny, ponieważ anody LED łączą się z portem A, a katody LED łączą się z portem B.

Określ kody szesnastkowe, które musimy wyprowadzić na portach A i B, aby zasilić diodę LED w dolnym lewym dolnym rogu siatki 8 × 8.

Port A =

Port B =

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Port A = $ FE

Port B = 80 USD

Uwagi:

  • ← Poprzedni arkusz roboczy

  • Indeks arkusza roboczego

  • Następny arkusz roboczy →