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7-Segmentanzeige manuell steuern


Eine 7-Segment-Anzeige ist eine Zusammenstellung von sieben LEDs, die in einem Gehäuse (in Form von länglichen Anzeige-Balken), so positioniert sind, dass Darstellung von Ziffern und Buchstaben möglich ist. Damit ist die Vorgehensweise bei der Ansteuerung einer solchen Anzeige vorgegeben. Man verpasst jeder LED einen Vorwiderstand zur Strombegrenzung, legt die Spannung an und schon leuchtet die Anzeige. Das Unangenehme bei den Anzeigen ist die relativ große Anzahl an Pins, die bedient werden müssen. So werden stets Vorkehrungen getroffen, um die Anzahl der Verbindungen zu reduzieren.
In dem folgenden Beispiel kommt die 7-Segment-Anzeige 5101AH zum Einsatz, die per Hand zum Leuchten gebracht werden soll und mit 10 Pins ausgestattet ist.

7_segmentanzeige_5101AH

5101AH

Die Kathoden der internen LEDs sind bereits im Baustein zusammenverbunden und mit zwei Pins (3,8) nach außen geführt. Diese zwei Pins müssen mit Masse verbunden werden. Die sieben Anoden müssen wir separat bedienen. Damit sind neun Pins verbraucht. Der 10-te Pin (Nr. 5) ist für den Dezimalpunkt zuständig, den wir in dem Beispiel außer Acht lassen. Die Pin-Belegung der Anzeige zeigt folgende Abbildung:

7-Segmentanzeige Pin-Belegung

Pin-Belegung

Möchte man jetzt z. B. die Ziffer 8 anzeigen lassen, müssten alle LEDs zum Leuchten gebracht werden. Verwendet man für diesen Zweck Schalter, so müssten wir sieben Schalter in unserer Schaltung verbauen, was nicht gerade wenig ist. Um die Schalter-Anzahl zu reduzieren, wird der Anzeige ein 7-Segment-BCD-Decoder CD74HC4511E vorgeschaltet. Damit wird die Anzahl der Schalter auf vier reduziert. Darüber hinaus stellt uns der Decoder auch einige Funktionen zur Verfügung, die man bei Bedarf nutzen kann.

CD74HC4511E von Texas Instruments

CD74HC4511E

Der Baustein empfängt über vier Eingänge eine aus vier Bits bestehende, im Dualsystem dargestellte Zahl und gibt sie mit sieben Ausgängen, für die 7-Segment-Anzeige passend, aus.
Die Zuordnung der Eingänge des Bausteins (D3 - D0) zu der Anzeige:

pins_74hc4511

74HC4511 Belegung

0000 – 0
0001 – 1
0010 – 2
0011 – 3
0100 – 4
0101 – 5
0110 – 6
0111 – 7
1000 – 8
1001 – 9


Die Eingänge, über die BCD-Zahlen empfangen werden, sind D0, D1, D2 und D3. Die Ausgänge, die für die 7-Segment-Anzeige gedacht sind, haben die Nummer 9 bis 15. Die Eingänge an Pin Nr. 3 bis 5 sind Steuereingänge. Davon nutzen wir in der Schaltung Anschluss Nr. 4, mit dem die Anzeige ein- und ausgeschaltet wird.
Der Schaltplan für die gesamte Schaltung zeigt folgende Abbildung:

Schaltplan

Schaltplan

Mit den Schaltern S5(D0), S1(D1), S2(D2) und S4(D3) wird die gewünschte Zahl (Ziffer) im BCD-Code eingestellt. Der 7-Segment-Decoder wandelt sie in eine passen Ausgangskombination um und schickt sie zu der 7-Segment-Anzeige. Mit dem Schalter S3 kann die Anzeige ein- und ausgeschaltet werden.
Die aufgebaute Schaltung:

Testschaltung

Testschaltung

In dem Kurzvideo werden alle 10 Ziffern mit den Codierschaltern eingestellt und auf der Anzeige angezeigt.

Kurzvideo


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