تعلم استخدام IC 7447 و IC 7448 والفرق بينهما

وصف المشروع

سوف نستخدم هذه الدائرة لعرض رقم من 0 حتى 9 بالصيغة العشرية decimal على شاشة أرقام 7segment باستخدام أربعة أزرار فقط يُعبر عنها بالكود الثنائي binary.

الهدف من المشروع

تطبيق مفهوم Binary Coded Decimal ويعرف اختصاراً بـ BCD.

جدول المكونات

توصيل الدائرة

شرح المكونات

• المقاومة 150 أوم Resistor 150 ohm

المقاومة هى عنصر كهربى فائدته إعاقة مرور التيار بقدر معين يتناسب مع قيمة المقاومة، فالتيار المار في مقاومة 100 أوم يكون أكبر من التيار المار في مقاومة 10 كيلو أوم عند تطبيق نفس قيمة الجهد عليهما.
تقاس المقاومة بوحدة الأوم (ohm) ويرمز له بهذا الرمز: وشكل المقاومة في الدوائر كالتالي:

أو

وللمقاومة ألوان يتم من خلال ترتيب الألوان هذه تحديد قيمة كل مقاومة، والجدول التالي يوضح القيم الخاصة بكل لون:

ونحتاج في دائرتنا مقاومة واحدة صغيرة قيمتها تتراوح من 150 أوم حتى 330 أوم لتوصيلها مع شاشة الأرقام 7Segment وذلك لتخفيض الإضاءة وحمايتها من التلف.

من خلال هذا الرابط يمكنك حساب قيمة المقاومة بالألوان أو من هذا الرابط، وللمزيد من الشرح فى هذا الرابط.

• شاشة الأرقام Segment 7

شاشة صغيرة مكونة من مجموعة مصابيح LED بالداخل كل مصباح يضييء خط من الخطوط المكونة للرقم 8 كما بالشكل التالي:

شرط أن يتم توصيل الأطراف بالطريقة الصحيحة، فيوجد نوعان هما: common anode أو common cathode

فالنوع common anode له طرف مشترك يوصل بمصدر الجهد Vcc وباقي الأطراف توصل بالأرضي للتحكم في أي رقم تريد عرضه، ونستخدمه مع الدائرة المتكاملة رقم: 7447

أما النوع common cathode فالطرف المشترك فيه يوصل بالأرضي GND وباقي الأطراف توصل بالجهد الموجب للتحكم في أي رقم تريد عرضه، ونستخدمه مع الدائرة المتكاملة رقم: 7448

وهناك شاشة مكونة من رقمين أو أكثر:

الصور التالية توضح كيفية اختبار وتجربة الشاشة 7segment من النوع common anode وعرض الأرقام عليها عن طريق إدخال القيم decimal بجهود موجبة أو صفر على أطراف الدخل:

فمثلاً لعرض رقم صفر 0 على شاشة من نوع common anode فنوصل طرف ال common للشاشة بالجهد الموجب، ثم نوصل أطراف الشاشة أرقام 1 – 2 – 3 – 4 – 5 – 6 بالأرضي لتفعيل الليدات: A – B – C – D – E – F

ولعرض رقم واحد 1 نوصل الأطراف 2 – 3 بالأرضي

ولعرض رقم اثنان 2 نقوم بتوصيل الأطراف 1 – 2 – 4 – 5 – 7 بالأرضي

وهكذا حتى نصل للرقم 9

تذكر أن التجربة السابقة للنوع common anode، أما النوع common cathode فسيتم عكس القطبية فقط وتبقى الأرقام كما هي كما فى الشكل التالي:

يمكنك تجربة هذه فى موقع المحاكاة من هنا، وهذه صور أثناء المحاكاة:

ولك هذه الصورة للمساعدة:

لتحميل ورقة البيانات datasheet الخاصة بالشاشة 7segment من هنا.

• الدائرة المتكاملة IC7447

رمزها SN74LS47 واختصاراً تعرف فقط برقم 7447، واسمها العلمي BCD to 7-Segment Decoder وهذة الدائرة سوف تقلص عدد الأزرار من ثمانية إلي أربعة فقط توصل بالأطراف أرقام 7 و 1 و 2 و 6 حيث رقم 7 هي A القيمة الأولى و 6 هي D القيمة الرابعة، حيث سنستخدم الجدول التالي المكون من أربعة خانات من النوع الثنائى binary 0 أو 1 للتعبير عن الأرقام العشرية decimal 0:9

فمثلاً لعرض الرقم 0 نحتاج إلي إدخال الأربعة أكواد المعبرة عنه بالقيمة الثنائية binary وهى 0000، ولعرض رقم 5 نحتاج لإدخال الكود 0101، كما يوضح الجدول، والصفر يعني توصيل الطرف بالأرضي والواحد يعني توصيل الطرف بجهد موجب.

خرج الدائرة المتكاملة على 7 أطراف أرقامها 13 – 12 – 11 – 10 – 9 – 15 – 14 توصل بالشاشة 7Segment بالأطراف A ثم B حتى G بالترتيب، والأطراف 3 و 4 و 5 توصل بالموجب، وتغذية الدائرة المتكاملة على الطرفين 8 جهد سالب و 16 جهد موجب.

لتحميل ورقة البيانات datasheet الخاصة بالدائرة المتكاملة SN74LS47 من هنا أو من هنا.

• المفتاح DIP switch

وهي مفاتيح فتح/إغلاق ON-OFF مكونة من عدة أزرار صغيرة لكل زر نقطتين إما متصلتين على الوضع ON أو منفصلتين على الوضع الآخر، وشكل المفتاح المكون من 8 أزرار فى الدائرة هكذا:

ومنها مفاتيح تحتوى على زرين

أو ثلاثة

أو أربعة

أو ستة

أو ثمانية

نحتاج فى دائرتنا هذه مفتاح مكون من 4 أزرار فقط للتعبير عن كود ثنائى Binary يبدأ من 0000 وحتى 1000.

وللمزيد حول أنواع المفاتيح الكهربية يرجى زيارة هذا الرابط.

• البطارية 9 فولت Battery

وهي مصدر الجهد أو مصدر تغذية الدائرة بالتيار اللازم للعمل، وهي منتشرة بكثرة في الأسواق بالشكل التالي:

وتستخدم هذه التوصيلة وتوضع على البطارية لتوصيل أطرافها بالدائرة.

للمزيد عن البطاريات وأنواعها اضغط هنا.

• لوحة اختبار الدوائر Bread board

هذه اللوحة مفيدة جداً في التجارب، يمكنك توصيل عناصر دائرتك عليها للتأكد من عملها بالشكل السليم وعمل التعديلات عليها قبل صناعتها على لوحة نحاسية مطبوعة، أو لمجرد التجربة فقط وذلك لسهولة التوصيلات كما سنرى.

تحتوي معظم اللوحات هذه على صفين على الجوانب أحدهما أحمر والآخر أزرق كما بالصورة بالأسفل (A  و D)، وكل النقاط في طول هذا الصف متصلة ببعض.

باقي النقاط في المنتصف يمين ويسار الفراغ المنتصف (B و C) مقسمة طولياً وليس أفقياً كما بالأحمر والأزرق، والصورة التالية توضح لك النقاط المتصلة ببعضها:

ويتم تركيب العناصر بإدخال الأطراف المعدنية في الفراغات، والعناصر المراد توصيلها معاً يتم إدخال الأطراف في نفس العمود (حيث كل 4 نقاط رأسية متصلة ببعض).

ملحوظة: الصفين الموجب يمين ويسار اللوحة غير متصلين ببعض، والصفين الأرضي أيضاً لذا عليك توصيلهم بهذا الشكل:

يمكنك تتبع الصورة في بداية الشرح لإتمام توصيل العناصر ببعضها، وللمزيد عن كيفية استخدام لوح التجارب (Breadboard) اضغط هنا.

• مجموعة أسلاك التوصيل Connecting wires

ينصح بالحصول على مجموعة أسلاك للتوصيل مثل التي بالصورة وتستخدم في توصيل العناصر ببعضها أو التوصيل بأجزاء خارجية مثل لوحة الأردوينو والحساسات وغيرها.

وللمزيد عن استخدام الأسلاك (wires) اضغط هنا.

تجربة وتشغيل الدائرة

الصورة التالية ببرنامج المحاكاة Proteus، يمكنك تحميل ملف الدائرة الخاص بالعنصر 7447 من هنا  وملف الدائرة الخاص بالعنصر 7448 من هنا (يشترط وجود إصدار البرنامج 8 لديك للتشغيل)، وكما نرى يوجد صورتين الصورة العلوية باستخدام DIP switch والسفلية باستخدام مفاتيح SPDT، وكلاهما لعرض رقم 8:

للتعبير عن رقم 5:

الجدول التالى يوضح التحويل من القيمة العشرية decimal إلى القيمة الثنائية Binary (للأرقام من صفر حتى تسعة)

والقيم الثنائية سنعبر عنها بالمفتاح DIP switch فإذا كانت القيمة 0 سيكون الزر ناحية الفصل OFF وإذا كانت القيمة 1 سيكون الزر ناحية الوصل ON، أما القيم العشرية فسوف تترجم بواسطة الدائرة المتكاملة وتظهر على شاشة 7segment.

يرجى مراعاة توصيل الأطراف بدقة خاصة مع الدوائر المتكاملة فهي حساسة وقد تحترق بسبب التوصيل الخطأ، فلابد من مراجعة أطراف العنصر PIN diagram جيداً لمعرفة رقم واسم كل طرف وأين سيتم توصيله هل إلى جهد موجب أم إلى الأرضي أم إلى عنصر آخر.

يمكنكم تحميل رسم وتصميم الدائرة ببرنامج Fritzing من هنا.

ولتحميل برنامج Fritzing المجاني من خلال الموقع الخاص اضغط هنا.

ويمكنك أيضاً البحث في الموقع عن تصميمات ورسومات لدوائر مختلفة واسعة المجال وتطبيقات متنوعة ورائعة (جربها الآن).

أتمنى أن يكون الدرس مفيداً لكم.