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[教學文] 快說!怎樣不用Arduino也能做出電子鐘!!(顯示器篇)

站在火車站大廳,抬頭仰望就可看見有一個大大的時鐘,醒目地提醒旅客們現在的時刻;在電梯門前,望著旁邊的指示器,看看電梯現在位在哪個樓層。這種分成七節,外觀很像方形的8的東西,就是我們的七段顯示器。

本文就是要帶大家一窺七段顯示器的奧秘!

作者/攝影

CAVEDU實習生 陳俊霖

文章分類教學技術文
時間

1hr

成本

約60元

難度**(1-10)
材料表
  • 指撥開關(4位元) *1

  • 三用電表 *1

  • 杜邦線or單心線

  • 555 *1

  • 7490 *1

  • 7447 *1

  • 220Ω *11

  • LED *4

  • 七段顯示器 *1

  • 1kΩ *4

  • 51kΩ *1

  • 47kΩ *1

  • 10u電解電容 *1

  • 0.1u陶瓷電容 *1

(若想購買相關材料,請洽機器人王國商城)

上一篇文章  [教學文] 不用Arduino做出電子鐘?!(計數器篇) 中,我們介紹怎麼使用7490,接下來,就讓我們把計算的數字「視覺化」吧!

 

我們使用最常見的七段顯示器(7-segment display)作為數字顯示器。

圖1 七段顯示器外觀

 

下圖是七段顯示器,以及7447接腳圖和連接範例:

圖2 七段顯示器接腳圖

 

圖3 七段顯示器連接範例

 

原廠datasheet 網址(RS Components ): 7-segment-display 圖中的顯示器是共陽極。

 

Step1:在選擇驅動IC時,要先確認自己使用的七段顯示器是共陰極或共陽極。

先拿出我們的三用電表,若是數位型的三用電表,先將檔位調整至歐姆檔的X1。接下來,將紅棒放在七段顯示器的正中央接腳(COM)上。黑棒則隨意置於其它不是COM的腳位,以測試這個顯示器是否有字節故障。數位電表中,紅棒是正極,黑棒是負極。

圖4 數位電表七段顯示器測試

 

若使用指針型三用電表的讀者們,一樣將檔位調整至歐姆檔的X1,但這次我們將黑色棒放置於七段顯示器的中央接腳(COM)上,紅色隨意置於其他不是COM的腳位,測試這個顯示器是否有字節故障。指針電表中,黑棒是正極,紅棒是負極

圖5 指針電表七段顯示器測試

 

數位型電表與指針型電表接腳相反的原因,是因內部結構不同,剛好兩種電表在歐姆檔時,兩隻探棒內部連接至電池的極性相反。比較好記的方法是,記得數位型電表紅色就是正(比較直觀),指針型則與數位型相反。這部分在許多場合需要判讀零件的正負接腳時非常重要,若因不小心買錯零件而需重新設計整個電路將會得不償失。

 

確認好自己的七段顯示器規格後,就來選擇驅動IC吧!

 

Step2:常見的驅動七段顯示器專用IC有7447與7448。7447是驅動共陽極的七段顯示器;而7448則是驅動共陰極。我們這次使用共陽極的七段顯示器,因此使用7447進行解說。下圖是7447的腳位圖:

圖6 74LS47腳位圖

 

74LS47 datasheet 原廠網址(TI):  74LS47 BCD to seven segment decoder
將IC放置於麵包版上後,如圖7連接電路。

圖7 指撥開關和七段顯示器

 

電路說明:

LT、BI、RBI 三隻腳位是用來控制7447的,功能如同上次的7490的RST接腳,因此全部接至電源正極即可。若想更了解這幾隻腳位的用途,可參考上方的datasheet連結。

 

A、B、C、D 是我們的資料輸入腳位,輸入二進制資料(BCD碼)至7447後,會轉換成對應的顯示器輸出。

 

a~g則是七段顯示器的LED腳位。

 

最左邊的圖示是指撥開關,每一個開關接一個下拉電阻到地,以確保開關未動作時不會浮接。

圖8 麵包板接線參考圖

 

圖9 實體圖

 

若接線皆正確,那麼讀者的七段顯示器應該可以工作了!若有不亮或顯示亂碼的狀況,可以檢查一下指撥開關的地方是否接觸不良,或是LT、BI、RBI 三隻腳是否接至正極,又或是七段顯示器的規格用錯了。

 

Step3:我們將四個指撥開關撥出我們想要的數字,0往下撥,1往上撥。我們若輸入十進制的5,轉換成二進制就是「0101」,那麼七段顯示器就會對應輸出5了!

 

Step4:我們把上一次接好的555與7490計數電路(Q0~Q3)接至7447解碼電路上。7490的數字輸出對應接入7447資料輸入,如下面電路圖所示:

圖10 自動計數電路

 

接好後,接上電源,專屬的0~9計數時鐘就完成了!實體電路圖如圖11,看起來稍微有點複雜,但還是可以完成的。

圖11 自動計數實體電路圖

 

 

看著它自己從0數到9,還有一旁LED相對應的跳動,是不是很有趣呢!只要把兩個7490串在一起,甚至可做出從0數至99的計數器呢!有這個應用,就可組合出專屬的時鐘了。

 

不僅如此,若讀者也可以自己做開發板的相關應用。除可利用它來顯示溫度、電壓、電流之外,還可將開發板連上網路,顯示網頁的瀏覽次數、貼文的按讚次數,甚至是Youtube的訂閱者數目喔!

 

小小的七段顯示器配合Maker的創意,可以產生出眾多應用,從小小的零件變成如此重要的工具呢!

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