Tendo o circuito gerador de clock ( que já foi mostrado antes ) funcionando , passamos aos contadores. Mas antes uma visão geral sobre displays de led usados para a visualização das horas.
O display de 7 segmentos
Indicadores visuais com leds podem ser obtidos de várias formas e uma delas é no formato do display de 7 segmentos. No caso específico dos displays que vamos usar, temos um conjunto formado por 8 leds, sendo 7 deles em forma de segmentos retos e o último em forma de ponto, tudo encapsulado dentro de uma peça única e com os terminais dos leds acessíveis externamente . A cor pode variar . Veja abaixo:
Os segmentos são nomeados com letras de "a" até " g " e o ponto por "dp". Dependendo de quais segmentos estão acesos no momento, temos a visualização dos número de 0 a 9, ou a formação de caracteres rudimentares.
Uma característica importante em um display de 7 segmentos é o seu tipo de polarização . De acordo com as ligações internas eles podem ser do tipo anodo comum ou catodo comum. Muito cuidado ao adquirir os displays porque esta polarização precisa ser respeitada na ligação ao circuito já que estamos trabalhando com leds comuns, só que encapsulados juntos. Importante observar que externamente são idênticos e a pinagem é a mesma para os dois modelos apesar das polarizações serem diferentes.
Se for do tipo anodo comum o pino comum deve ser conectado ao Vcc para que os leds fiquem corretamente polarizados. A partir daí basta aplicar tensão negativa nos catodos de cada led para que eles se iluminem. Se for um display do tipo catodo comum o pino comum deve ir ao Gnd e os acionamentos serão potenciais positivos nos anodos dos leds.
De uma forma mais clara , o arranjo elétrico dos leds seria assim:
Resumindo:
Se for anodo comum cada led é ativado com nível positivo ( nível 1 )
Se for catodo comum cada led é ativado em nível negativo (nível 0 )
Veja o vídeo para compreender melhor:
Para um brilho uniforme cada led precisa ter sua própria resistência limitadora , mas se for utilizado apenas um resistor no pino comum funcionará da mesma forma , apenas com pequenas variações na luminosidade , conforme a quantidade de segmentos acesa.
Como se pode ver , acionamentos manuais de displays são perfeitamente possíveis mas limitam enormemente seu uso. Na prática, circuitos controladores especiais ( chamados drivers) são usados para excitar os leds internos do display de modo a se iluminarem formando os números.
Neste ponto entram em cena circuitos integrados bastante conhecidos como 4511 (família CMOS ) ou o 7447 ( TTL). Estes controladores geralmente possuem 4 entradas que recebem os dados binários vindos de um outro circuito ( contadores e/ou codificadores) , convertem os dados recebidos para decimal e enviam para os displays de leds a informação decodificada.
No nosso circuito precisaremos utilizar circuitos contadores, que recebem os pulsos de 1Hz em sua entrada , fazem a contagem destes pulsos e geram na sua saída os valores devidamente codificados que poderão agora serem aplicados aos circuitos decodificadores e drivers.
Normalmente são usados circuitos integrados separados para a contagem e acionamento dos displays ,
mas queremos a maior simplicidade possível. A solução será o uso do Ci 4026 que engloba as funções de contador e driver para display de 7 segmentos. Com isso diminuímos a quantidade de componentes , reduzindo o custo e a complexidade da montagem.
O CD4026
Tecnicamente falando, o CD 4026 é um contador de década Johnson de 5 estágios e um decodificador de saída que converte o código Johnson em uma saída decodificada para 7 segmentos.
Simplificadamente falando, ele conta cada pulso que recebe em seu pino de entrada ( pino 1 ) e converte internamente para decimal de modo que agora possa ser visualizado o resultado num display . Ou seja, em um único componente temos o contador, o decodificador e o driver para o display.
O nível ativo na saída do 4026 é alto, então usamos displays com catodo comum.
Descrição rápida dos pinos que vamos usar :
- Pino 1 - É por onde entrarão os pulsos digitais de contagem, ou seja, os sinais de clock .
- Pino 2 - É quem habilita o pino 1 . Se ligado ao positivo o pino 1 não recebe sinal de clock . Se ligado ao Gnd pode receber os pulsos e a contagem ocorre normalmente.
- Pino 3 - Este pino habilita os pinos de saída ao display. Para o display funcionar normalmente este pino deve estar em nível alto.
- Pino 4 - Este pino é sempre alto e é usado para conectar múltiplos Ci's em cascata.
- Pino 5 - Este pino vai apresentar um pulso alto a cada dez contagens de entrada pelo pino 1. Na passagem do 9 para 0 , temos um pulso saindo pelo pino 5 . Este pulso é utilizado para cascatear vários ci's e obter contagens maiores.
- Pinos 6, 7, 9, 10, 11, 12, 13 são saídas que devem ser conectadas aos pinos correspondentes aos segmentos do display de leds.
- Pino 15 - Está encarregado de resetar (reinicializar o display) . Por exemplo se a contagem estiver indicando 7 no display e aplicarmos um pulso positivo neste pino a indicação volta a zero. Para contar normalmente, este pino precisa estar aterrado.
- Pinos 8 e 16 são os pinos de alimentação
- Pino 14 não será usado nesta aplicação.
Vamos ver em toda sua simplicidade, o circuito padrão de um contador de 1 dígito baseado no CD 4026 .
No pino 1 deve ser conectada a saída do gerador de clock para ser feita a contagem e o pino 5 é a saída para o próximo módulo contador. A cada dez pulsos na entrada do contador é gerado um pulso no pino 5. Veremos isso na próxima parte.
O pino de reset está aterrado via resistor de 100K . Para usar o módulo como um simples contador ele poderia estar conectado direto ao Gnd mas como aplicaremos pulsos positivos ao pino 15 futuramente, ele está aí para evitar curtos nestes momentos.
No diagrama foi utilizado apenas um resistor no pino comum do display. Se desejar maior uniformidade no brilho , pode ser usado um resistor em cada segmento.
Uma vez terminada a montagem , vamos interligar o módulo contador ao módulo gerador de clock como mostrado abaixo e poderemos observar a contagem subir de 0 a 9 unidades à razão de um digito por segundo.
Na próxima parte agregaremos um contador a mais para indicar as dezenas. Faremos o mesmo processo deste primeiro. A mudança será conectar o pino 5 do primeiro contador ao pino 1 do segundo.
Até lá.
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