Série S option : Science de l Ingénieur Communiquer les informations Adresse : irai.gotdns.com Port : 5003 Mot de passe : à demander au professeur Problème technique : Analyser le fonctionnement de l affichage alphanumérique. Mise en situation La communication avec l utilisateur se fait par un affichage numérique. 1-Identifier les 2 principaux types d affichage pour des caractères alphanumériques utilisés dont un qui va être étudié dans ce TD Pour vous aider, utiliser Internet (et compléter DR1). Principe de fonctionnement L afficheur est associé à un décodeur spécifique au code à visualiser e1 e2 e3 e4 L afficheur numérique est constitué de 7 segments à Leds, repérés «a» à «g». 4 entrées e1,e2,e3 et e4 permettent le codage du digit à afficher en binaire (code BCD). Le décodeur permet de commander les segments en fonction du digit à afficher. DIGITs à afficher Dossier élève
Série S option : Science de l Ingénieur 2-Compléter la table de vérité sur DR1. 3-Ecrire les équations de chaque segment sur DR1 tel le segment suivant : e2. e4 + e1. e3 + e2.e3 + e1.e3. e4 + e2. e3.e4 a 4-A l aide d Automgen, concevoir un décodeur BCD/7 segments qui a pour fonction de piloter l affichage d un chiffre décimal codé en binaire. Le programme des segments sera codé sous forme d équation logique pour chaque segment Entrées code binaire (BCD) e1 e2 e3 e4 Adresse Automgen i0 i1 i2 i3 Sortie (segments) a b c d e f g Adresse Automgen O0 O1 O2 O3 O4 O5 O6 Ouvrir un nouveau folio. Dossier élève
4.1-Dans un 1 er temps, saisir votre programme tout en équation logique. Enregistrer le sous AFF vos noms.agn. Compiler le programme en définissant le fichier des symboles. A l aide d Iris dans l arborescence, Ajouter un objet qui sera un afficheur 7 segments avec le clic droit de la souris dans les objets SI : choisir importer IRIS 2D et sélectionner AAF.AOF dans le dossier TD_affichage. Le récupérer sur clé USB. Simuler votre programme. Appliquer le code BCD sur les boutons e1, e2, e3 et e4 pour commander l'afficheur. Copier le programme et coller le dans votre compte rendu. Nouveau problème : vous disposez d afficheurs à 7 segments. Afficheurs 7 segments à Diodes Électroluminescentes 3
5-Relever dans la documentation constructeur les principales caractéristiques d'un segment (courant maximum I F et tension de seuil nominale V F ) et compléter DR1. Sur un montage électronique est utilisé un décodeur BCD/7 segments pour l affichage d un nombre. Le décodeur BCD/7 segments est alimenté avec une tension continue Vcc=5V. 6- Déterminer l intensité du courant sortant du décodeur BCD/7 segments et traversant un segment de l afficheur numérique de tension directe V F =2V. Voir exemple ci-dessous. 4
Remarque : Les sorties du décodeur BCD/7 segments est de type pull-up, c est à dire une sortie avec résistance dite de tirage limitant l intensité du courant dans le segment connecté. Exemple pour une sortie du décodeur : Ce composant appelé transistor fonctionne comme un interrupteur (ouvert ou fermé).voir ressource. Pour votre calcul, le transistor sera considéré comme ouvert et le courant qui sort de Vcc traverse la résistance de 2kΩ et le segment auquel la sortie du transistor est branchée. 5
Schéma électronique équivalent si l interrupteur est ouvert : 7- Indiquer en rouge la circulation du courant sur le schéma. Simulation sous Isis 6
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DR1 1-Identification des différents afficheurs utilisés Affichage numérique : 7 segments (voir 8 pour le point) ou LCD (cristaux liquides) 2-Table de vérité à compléter Code héxadécimale Code Segments e4(2 3 ) e3(2 2 ) e2(2 1 ) e1(2 0 ) a b c d e f g 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 2 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 3 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 4 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 5 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 6 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 7 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 8 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 9 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 A 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 B 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 C 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 D 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 E 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 F 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 3-Equation logique de chaque segment a = (e2./e4) + (/e1./e3) + (e2.e3) + (e1.e3./e4) + (/e2./e3.e4) b = (/e3./e4)+(/e3./e1)+(e1./e2.e4)+(e1./e4.e2)+(/e1./e2./e4) c = (e3./e4) + (/e3.e4) + (/e2./e4) + (e1./e4) + (e1./e2) d = (/e2.e4) + (e2./e3./e4) + (/e1.e2.e3) + (/e1./e3./e4) + (e1./e3.e4) + (e1./e2.e3) e = (e3.e4) + (/e1./e3) + (e2.e4) + (/e1.e2) f = (/e3.e4) + (e2.e4) + (/e2.e3./e4) + (/e1.e3./e4) + (/e1./e2./e4) g = e4 + (e2./e3) + (/e2.e3) + (/e1.e3) 8
Equation logique sous Automgen e2. e4 + e1. e3 + e2.e3 + e1.e3. e4 + e2. e3.e4 a ( e3. e4)+( e3. e1)+(e1. e2.e4)+(e1. e4.e2)+( e1. e2. e4) b e3. e4 + e3.e4 + e2. e4 + e1. e4 + e1. e2 c e2.e4 + e2. e3. e4 + e1.e2.e3 + e1. e3. e4 + e1. e3.e4 + e1. e2.e3 d (e3.e4) + ( e1. e3) + (e2.e4) + ( e1.e2) e ( e3.e4 + e2.e4) + ( e2.e3. e4) + ( e1.e3. e4) + ( e1. e2. e4) f e4 + (e2. e3) + ( e2.e3) + ( e1.e3) g 5 - Principales caractéristiques d'un segment Courant maximal I F Tension nominale V F 6 - Calcul de I F Loi des mailles V ALIM -V R1 -V D1 =0 Loi d Ohm V R1 = R 1 * I F D où I F = (V ALIM -V D1 )/R 1 A.N. : I F = (5-2)/2*10 3 = 1,5 ma Utilisation de Logicalc Segment «a» 9
Segment «b» Problème avec logical! Il faut simplifier à la main!!! Segment «c» Segment «d» 10
Segment «e» Segment «f» 11
Segment «g» 12
Ressources Le Décimal Codé en Binaire (DCB ou BCD en anglais) Si vous achetez un voltmètre numérique (10 en supermarché), la valeur mesurée est transmise à l'afficheur en numérique. Mais elle est auparavant transformée en décimal, chaque chiffre décimal est transmis à un afficheur en binaire naturel (sur 4 bits). C'est le BCD : la juxtaposition des valeurs binaires (sur quatre bits) des chiffres décimaux. Donc 583d se notera 0101 1000 0011bcd. Cette codification pose deux problèmes principaux : un certain nombre de combinaisons ne sont pas utilisées (celles qui correspondent à A à F en hexa). Sur 8 bits on représente les nombres de 0 à 99 au lieu de 0 à 255 en binaire. Sur 16 bits, on se limite à 9999 au lieu de 65535... les calculs sont compliqués : rien que pour faire un programme d'incrémentation (ajouter 1), il faut ajouter 1 aux 4 bits de droite, si on obtient 1010 (10d), on les remplace par 0000 et on ajoute 1 aux quatre bits suivants (dizaines), sans oublier de vérifier si l'on ne passe pas à la centaine suivante... Dès qu'il y a des calculs à effectuer, les systèmes numériques traduisent les nombres BCD en binaire dès leur acquisition, les résultats seront transformés en BCD au moment de leur sortie. On peut remarquer que pour transformer un nombre binaire en décimal (bcd), l'ordinateur est obligé de faire des divisions successives par 1010 (10 en binaire). Transistor bipolaire : présentation Le transistor bipolaire est un composant possédant trois pattes. C'est un composant actif contrairement aux résistances, inductances etc. Pour le transitor NPN, son symbole est le suivant: B est la base, C le collecteur et E l'émetteur. L'intensité Ic du collecteur est égale à béta x Ib: Ic est le courant qui circule dans le collecteur et Ib est le courant de base. Ic=β Ib Béta, β est le gain en courant. Une utilisation de ce transistor est la commutation: dans ce cas on place la charge entre l'alimentation et le collecteur. En appliquant un courant de base on modifiera le passage du courant dans la charge. C'est-à-dire le courant circule dans la charge (une DEL ou un segment par exemple) ou ne circule pas. Le transistor est commandé en courant sur sa base pour commuter en laissant passer ou pas le courant. Imaginer un robinet, la base correspond à la tête de commande du robinet. 13
1. Principe de l'affichage 2. Diode électroluminescente (DEL) 3. Affichage sept segments à DEL Dossier ressource Afficheurs Principe de l'affichage Pour utiliser un afficheur 7 segments il est nécessaire de disposer d'un décodeur qui traduit le code BCD en code d'allumage des segments de l'afficheur. Diode électroluminescente DEL (Light Emitting Diode : LED) 14
Afficheurs sept segments à diodes électroluminescentes 15
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