디지털 회로 실험 및 설계 - 74LS47 Driver를 이용한 7-Segment 실험 1

소개글

디지털 회로 실험 및 설계 - 74LS47 Driver를 이용한 7-Segment 실험 1에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험목표
2. 관련이론
3. 데이터 시트
4. PSpice 시뮬레이션

본문내용

7 디코더의 동작을 살펴본다.
7-segment
- 위의 사진은 7-segment로, 7개의 마디와 1개의 점 및 10개의 핀을 가지고 있다.
- 7-segment는 애노드 공통형과 캐소드 공통형이 있으며, 애노드 공통형이 주로 사용된다.
- 위의 사진은 애노드 공통형 7-segment의 마디와 점 사이의 연결이다. 모든 LED의 애노드가 공통으로 연결되어 있으며, 가운데 있는 두 개의 VCC 단자도 이들과 연결되어 있다. 이때 VCC 단자가 두 개인 이유는 필요에 따라 선택적으로 사용하기 위함이다.
- 위 사진에 주황색 ①로 표시한 LED와 같이 VCC 단자에 전원을 인가하고 캐소드를 접지시키면 해당 LED가 ON 된다.
- 위 사진은 7-segment의 핀 배열로, 각 핀에는 해당 핀과 연결된 마디가 표시되어 있다. 예를 들어 3번이나 8번 핀에 전원을 인가하고, 4번과 6번을 접지하면, ‘b\'와 ’c‘의 마디가 on 되어 10진수 ’1‘이 표시된다.
7447 디코더
- 7447 디코더는 BCD 코드를 10진수로 바꾸어 7-segment에 표시해 준다. 아래의 사진은 7447 디코더의 핀 다이어그램으로, 1, 2, 6, 7번 핀은 BCD 코드 입력 단자이고, 9 ~ 15번 핀은 출력 단자이다.
- 출력 단자는 7-segment의 7개의 마디(a~g)와 연결한다.
- 7447 디코더는 출력 단자로 ‘low\'를 출력하여 7-segment의 각 마디를 온/오프한다.
- 7447 디코더의 3~5번 핀은 제어 단자로, 7-segment를 점검하거나 표시 상태를 제어할 때 사용한다. 제어 단자는 모두 \'active low\'이므로 사용하지 않을 때는 ‘high\'를 연결해 둔다.
- 3번 단자 (LT : Lamp Test) : 모든 출력 단자로 Low를 출력하여 7-segment의 모든 마디를 ON시킨다. (점검용)
- 4번 단자(BI/RBO) : 이 제어 단자에 \'Low‘를 연결하면 BI로 동작하며, ’High‘ 또는 ’Open\' 상태에서는 RBO로 동작한다. BI 상태에서는 모든 출력 단자로 ‘High\'를 출력하며 7-segment를 오프시킨다. RBO 상태에서는 RBI 제어 단자에 의해 7-segment가 오프되는 경우에 ’Low\'를 출력한다.
- 5번 단자(RBI) : 데이터 0의 표시 여부를 제어할 때 사용한다. 이 단자에 ‘Low\'를 연결하면, 표시할 데이터가 0인 경우 모든 출력 단자로 \'High\'를 출력하여 7-segment 전체를 오프시킨다.
※ F1 ~ F3은 7-segment이고, D1 ~ D3은 7447 디코더이다.
- 예를 들어 ‘123’을 표시할 때, F1은 ‘1’을 표시하고, F2와 F3은 각각 ‘2’와 ‘3’을 표시한다. 다른 예로 두 자리 10진수를 표시하는 경우, 숫자의 앞쪽은 0을 표시하지 않으므로 F1은 오프되어야 하며, 이를 위해 D1의 ‘RBI’ 단자에는 \'Low\'가 연결되어 있다.
- 더 나아가 한 자리 10진수를 표시하는 경우에는 F1과 F2가 모두 오프되어야 한다. 이를 위해 D1의 ‘RBO\' 단자를 D2의 ’RBI\' 단자에 연결한다. 그러면 데이터가 ‘0’이므로 RBI 제어 단자에 의해 F1이 오프될 때 D1의 ‘RBO\' 단자로 \'Low\'가 출력되어 F2도 오프된다. D2의 ’RBO\' 단자도 D3의 \'RBI\' 단자와 연결되어 있다.
- 한편, ‘103’과 같이 두 번째 자리만 ‘0’인 10진수는 ‘0’을 표시해야 한다. 이 경우 F1에는 ‘1’이 표시되므로 D1의 ‘RBO\' 제어 단자로 ’High\'가 출력된다. 그러면 D2의 ‘RBI\' 단자에도 ’High\'가 입력되므로 F2는 데이터 ‘0’을 표시한다.
3. 데이터시트
※ 이번에 사용한 소자는 74LS47입니다.
데이터 시트 분석
- 1, 2, 6, 7번 핀은 BCD 코드 입력 단자이고, 9 ~ 15번 핀은 출력 단자이다. 8번은 그라운드, 16번은 VCC이다.
- 출력 단자는 7-segment의 7개의 마디(a~g)와 연결한다.
- 4.75정도의 전압이 인가되어야 ON이 된다.
4. PSpice 시뮬레이션 회로도 및 결과
실험1) Display의 기본 소자인 LED 구동방식과 디지털소자에 대한 이해
실험절차 1) Sink, Source 구동방식의 위 회로 2개를 구성한다.
2) 1번과 2번 단에 전압과 전류를 측정하여 기록한다.
※ 1번 단 전압
※ 1번 단 전류
※ 2번 단 전류
※ 2번 단 전압
실험1 결과)
Voltage
Current
1
2
1
2
Source
1.65V
5V
5.51mA
5.51mA
Sink
3.35V
0V
5.51mA
5.51mA
실험 2) 74LS47 Decoder Driver와 7-Segment Display 소자에 대한 이해
실험절차 1) 각 핀에 VCC(5V) or GND(0V)를 물려 숫자 0~4까지를 Display하여 본다.
※ 초기화면 ※ 표시 0일 때 ※ 표시 1일 때
※ 표시 2일 때 ※ 표시 3일 때 ※ 표시 4일 때
2) 74LS47을 이용하여 아래의 회로를 구성하시오.
※ 실험 2 기본사진
※ 표시 0일 때 ※ 표시 1일 때
※ 표시 2일 때 ※ 표시 3일 때
※ 표시 4일 때 ※ 표시 5일 때
※ 표시 6일 때 ※ 표시 7일 때
※ 표시 8일 때 ※ 표시 9일 때
5) 그림 1의 실험방법과 그림 2의 실험방법에 대해 비교하여 설명하시오.
- 그림 1은 디스플레이와 7-segment의 핀에 연결되어 있는 전선을 하나씩 끊거나 이어주며 직접적으로 그 숫자의 형태를 만드는 실험을 한 것에 비해, 그림2는 0과 1로 이루어진 스위치만을 이용하여 2진수를 표현하고, 그 2진수를 조합하여 수를 표현하는 실험을 했다.
6) BCD to 7-Segment Decoder Driver를 사용함으로써 얻어지는 효과에 대하여 설명하시오.
- 그림 1은 디스플레이와 7-segment의 핀 배열을 일일이 비교해가며 핀에 연결되어 있는 전선을 하나씩 끊거나 이어줬어야 하는 번거로움이 있었는데, 그림 2는 2진수를 이용하여 0일 때는 0001, 2일 때는 0010 등등 0과 1 스위치 하나로 쉽게 표현하고자 하는 수를 조절할 수 있다는 장점이 있다.

키워드

디지털회로실험및설계,   74LS47,   7-Segment,   PSpice