Tento článek popisuje jednoduchý modul se sedmisegmentovou číslovkou, určený pro nepájivá pole při tvorbě a testování zapojení a také vhodný pro výuku. Vznikl ve své podstatě jako vedlejší produkt při vyvíjení aplikací na nepájivém poli, kdy je potřeba zapojit sedmisegmentový displej, osm omezovacích odporů a dekodér kódu BCD na kód sedmisegmentového displeje. Zapojení jednoho displeje není na nepájivém poli obvykle problém, ale pokud je potřeba zopjit dva a více displejů (zvláště pokud se nejedná o multiplexni zapojení) bývá to obvykle problém a zapojení čtyř displejů je na poli o běžné velikosti takřka nemožné.

Samozřejmě, že by bylo možno použít některý z displejů s integrovaným dekodérem jako např. TIL311 od firmy Texas Instruments (100 - 250 Kč/ks - eBay) nebo HDSP-076x/086x/096x od Agilent Technologies (v cenové ralaci od 35 €/ks bez DPH, Mouser), nicméně tyto typy displejů jsou určeny pro průmyslové aplikace, jsou obtížně sehnatelné a drahé. Tento modul sice není tak elegantní jako displej s integrovaným dekodérem, nicméně cena sestaveného modulu kolem 30,- Kč včetně plošného spoje se jeví jako slušná alternativa výše uvedeným displejům. Další výhodou je i to, že lze tento modul použít také v multiplexním módu, kdy je číslo zaznamenáno do paměti dekodéru a vysvíceno je staticky, z čehož vyplývá že jas není závislý ani na obnovovací (zapisovací) frekvenci, ani na počtu zobrazovaných segmentů. Modul je navržen pro nízkou spotřebu a proto je použit červený nízkopříkonový sedmisegmentový displej firmy VISHAY TDSR1350, který má při pracovním proudu 1 mA propustné napětí přibližně 2 V. Jako dekodér jsem zvolil můj oblíbený obvod CMOS 4543 a aby se vlezl pod displej bylo nutné zvolit variantu v pouzdře TSSOP-16 s roztečí vývodů 0,65 mm a dále jsem použil SMD odpory velikosti 0603 pro segmenty. Celkové schéma je ve své podstatě katalogové zapojení dekodéru, bez ošetření vstupů na logickou úroveň a je znázorněno na obrázku níže.

Schéma zapojení modulu číslovky

Možná si někdo všimnul, že na schématu nejsou uvedeny hodnoty omezovacích odporů, nicméně je to záměr. Pravý důvod je ten, že pokud budete pracovat s různými napájecími napětími (TTL/CMOS) tak je také potřeba zvolit jiné hodnoty odporů tak aby nedošlo ke zničení číslovky či přetížení výstupů budiče. Já většinou pracuji s technikou s napájecím napětím 5V (technologie LS/ALS/HCT/HC) a pro toto napětí je hodnota omezovacího odporu v rozmezí 1,5 kΩ do 2,7 kΩ a to v závislosti na potřebě svítivosti (proud segmentem cca 1,3 mA až 0,7 mA). V případě, že je zámysl použít tyto segmentovky pro obvody napájené vyšším napětím je nutné hodnoty omezovacích rezistorů přepočítat podle následujícího vzorečku R=(VCC-3)/0,001 [Ω,V]. Na dalších obrázcích jsou předlohy desek plošných spojů a jejich osazovací plány.

Deska plošných spojů strana spojů (vlevo) strana součástek (vpravo)
Osazovací plán strana spojů (vlevo) strana součástek (vpravo)

Výsledné zapojení modulu displeje a jeho reálné vyobrazení je na posledních obrázcích. Na piny Vcc a GND se přivádí napájecí napětí, desetinná tečka se rozsvěcuje přivedením logické nuly na vstup DP, vstupy A,B,C,D slouží jako vstupy BCD informace a logickou jedničkou na vstupu LD se zapisuje hodnota do střadače dekodéru.

Čtyři moduly displeje na nepájivém poli

Seznam součástek: