20Segmenti.it

Realizzare l’intero circuito descritto fino a questo momento, con la tecnica che ho scelto per questa tesina, sarebbe risultato troppo dispendioso.
Per questo ho realizzato un circuito formato da un solo display a 20 segmenti, in grado di mostrare pienamente le funzionalità e potenzialità di questo progetto.
Con un solo display, vengono eliminati alcuni dei problemi incontrati in fase di progettazione, e il circuito necessario si riduce quasi esclusivamente al punto 3, ossia il più complesso ed esteso.
Riporto di seguito lo schema logico del circuito che ho realizzato.
Questo circuito è in grado di identificare ogni possibile configurazione dei bit di ingresso, e risalire al carattere richiesto. Successivamente attiva tutti i segmenti necessari alla visualizzazione di quel carattere.

È con questo circuito che viene deciso come visualizzare le lettere sul display, quindi questi collegamenti dipendono dalle decisioni prese su come utilizzare i segmenti per l’aspetto dei caratteri.

Ho organizzato questo schema logico in forma di tabella per renderne comprensibile il funzionamento. Sulla sinistra è possibile vedere le 26 porte AND che riconoscono le diverse combinazioni degli ingressi, identificando il carattere.
Le loro uscite vengono collegate ai bus di tutti i segmenti necessari per la visualizzazione del carattere riconosciuto. In questo modo ogni segmento verrà acceso ogni volta che il carattere da scrivere lo comprende. Il funzionamento di questo componente è stato schematizzato utilizzando le tabelle seguenti che mettono in relazione tutti i caratteri ai segmenti necessari a comporli, ed ogni segmento ai caratteri che lo attivano.

È possibile vedere anche gli input ricevuti dal circuito, corrispondenti ad ogni carattere che verrà conseguentemente visualizzato.

Con questo progetto posso individuare al massimo 32 caratteri diversi, perché ho scelto di utilizzare 3 bit come segnali di controllo per le cancellazioni e per il clock, conservando solo 5 bit per le lettere; se questo progetto venisse prodotto a livello industriale, sarebbe possibile ampliare il circuito appena descritto, riuscendo a indicizzare fino a 240 diversi caratteri , conservando ben 15 combinazioni per altri eventuali segnali di controllo.

La logica di questo circuito non è stata volutamente semplificata, perché ne sarebbe risultato un circuito composto da meno collegamenti, ma un maggior numero di componenti attivi. Per riuscire a realizzarlo su breadboard, ho preferito mantenere basso il numero di componenti attivi, a discapito del numero di collegamenti necessari.

Nell’immagine seguente viene mostrato il circuito da me realizzato, che implementa il circuito appena descritto:

Per realizzare questo circuito sono stati necessari più di 400 collegamenti.
È formato da 45 componenti attivi, 24 transistor BC546, oltre 50 metri di cavo da breadboard, un cavo con porta parallela, 64 led ed un centinaio di resistenze. A causa del grande numero di collegamenti necessari, sono stato costretto a tagliare un tratto di filo della lunghezza adatta ad ognuno, per evitare che il circuito venisse coperto da centinaia di fili volanti.

L’utilizzo di transistor con corrente di CE di 100mA mi ha permesso di pilotare e accendere un segmento di 3 led in cascata, utilizzando l’informazione logica in uscita dai componenti attivi.

Se si volesse produrre questo dispositivo contenendo i costi di produzione, verrebbe utilizzato un PIC della serie 18, in grado si sostituire tutti i componenti che ho utilizzato, riducendo il lavoro di progettazione alla sola scrittura del programma che descrive il circuito su questo componente.

Questo circuito è stato fortemente modificato nel tempo, a causa della inesistenza di alcuni semplici componenti che avrebbero potuto semplificare questi collegamenti. Per esempio, non avendo trovato in commercio una porta logica AND a 5 ingressi, ne ho realizzata una utilizzando in cascata 2 porte AND da 3 ingressi.