Compteur décimal à base d'un décodeur BCD et d'un afficheur sept segments

Après avoir réalisé un compteur binaire lors de notre activité intitulée réalisation d'un compteur binaire 2 bits à base de 2 bascules D, nous allons évoluer notre réalisation d'un affichage du système binaire, depuis les deux sorties Q₁ et Q₂, vers un affichage dans le système décimal. Pour cela, nous allons utiliser un décodeur BCD et un afficheur à afficheur 7 segments. Ce décodeur de référence 74LS48, doté de 4 entrées A, B, C et D, nous permettra ainsi le pilotage de notre afficheur à 7 segments à partir de l'information reçue sur ces deux pins A et B (les deux autres pins seront mises à la GND)

Schéma proposé d'un compteur biniare 2 bits

Pour réaliser notre compteur décimal, à partir d'un compteur binaire, nous allons utiliser principalement le circuit intégré 74LS48 qui nous permet de réaliser la conversion d'un mot binaire exprimé dans le système BCD vers l'information utile pour un affichage en décimal sur un afficheur à 7 segments. Le schéma de notre montage se résume ainsi comme ci-dessous :

Comme toute activité de découverte, nous découvrons la liste des composants nécessaires pour sa réalisation ensemble. Pour le montage proposé  ci-dessus, nous aurons besoin des composants électriques suivants :

• Une plaque d'essai,
• Un circuit intégré de référence 74LS48 (décodeur BCD)
• Des fils de connexion,
• Une résistance électrique d'une valeur chacune de 330 Ohm,
• Une source d'alimentation électrique de 5V.

Il est à noter que ce décodeur 74LS48 intègre 2 fonctions spéciales, soit une fonction par entrée, qui sont :

• Entrée LT (pour son appelelation en anglais Lamp Test) : elle permet d'allumer tous les segments. Cette entrée peut être utilisée comme une entrée de test pout vérifier le bon fonctionnement de notre afficheur à 7 segments visuellement. Pour ne pas activer cette entrée, il est demandé de connecter cette entrée à VCC.
• BI/RBO (pour son appelelation en anglais Test de bloking) : cette entrée permet de forcer l'afficher à 7 segments d'éteindre tous ces segments (fonction de mise à 0). Pour ne pas activer cette fonctionnalité, il est requis de connecter cette entrée à VCC.
• RBI (pour son appelelation en anglais Ripple Blanking Input) : cette entrée est utilisée lorsqu'on cascade plusieurs afficheurs à 7 segements pour éviter les zéros non significatifs. Pour exclure cette fonction, nous devons connecter cette pin numéro 5 à la GND.

 Ainsi, l'image ci-dessous nous détaille l'ensemble de ces composants requis pour notre suite :

Pour protéger notre afficheur à 7 segments, une résistance d'une valeur chacune de 330Ω sera connectée à la cathode commune de notre afficheur pour protéger les différents segments, qui ne sont que des diodes LED, contre tout courant fort possible.

Décodage du code couleur d'une résistance Pour confirmer la valeur de notre résistance, nous pouvons utiliser le décodeur de code couleur disponible sous la section outils. Cet outil vous permet de déterminer la valeur de n'importe quelle résistance à partir des différentes couleurs inscrites sur le corps de notre résistance céramique : Calculatrice de codes couleur des résistances Pour notre résistance en question, nous devons lire de gauche à droite, les 5 codes couleurs suivants pour bien confirmer que sa valeur est de 330Ω : orange, orange, noir, noir et marron pour la dernière bande.

Ainsi, une fois que nous avons préparé l'ensemble des composants nécessaires, nous pouvons commencer notre montage en respectant le schéma proposé en début de cette activité.

Réalisation du décodeur BCD et test de l'affichage

Câblage du décodeur BCD avec l'afficheur à 7 segments

En respectant le schéma de câblage de notre énoncé de cette activité, nous avons réalisé modélisé notre montage sur la plaque d'essai fournie. Si vous intégrez ce décodeur BCD avec son afficheur à 7 segments au montage de l'activité réalisation d'un compteur binaire 2 bits à base de 2 bascules D, notre montage en complet devra ressembler à la photo ci-dessous :

Comme toute activité pratique, nous vous recommandons de vérifier votre montage électrique une fois câblé avant d'allumer la source d'alimentation. Pour rappel, cette étape supplémentaire de vérification nous permettra de prévenir toute dégradation ou tout endommagement de nos composants.

Exécution et conclusion

Maintenant, une fois que nous avons lié les deux montages ensemble et nous avons bien vérifié notre câblage, nous pouvons allumer notre système en mettant en marche la source d'alimentation électrique de 5V (soit notre VCC). Et comme nous l'avons réalisé lors de la première activité intitulée réalisation d'un compteur binaire 2 bits à base de 2 bascules D, à chaque fois que nous actionnons l'interrupteur à deux positions vers la 5V et ensuite vers la position 0V, pour simuler un signal d'horloge à l'entrée de notre première bascule D de notre compteur binaire, la valeur affichée en décimale sur notre afficheur à 7 segments s'incrémente d'une valeur (soit en décimal +1). Pour vous expliquer cela, en image, nous vous détaillons ces différentes étapes ci-dessous une par une :

• La valeur 0 dans le système décimal s'affiche sur notre afficheur à 7 segments; ce chiffre représente la valeur 00 dans le système binaire reçue à la sortie de notre compteur binaire (soit donc Q₂ = 0 et Q₁ = 0). L'image ci-dessous vous le montre :

• La valeur 1 dans le système décimal s'affiche sur notre afficheur à 7 segments; ce chiffre représente la valeur 01 dans le système binaire reçue à la sortie de notre compteur binaire (soit donc Q₂ = 0 et Q₁ = 1). L'image ci-dessous vous le montre :

• La valeur 2 dans le système décimal s'affiche sur notre afficheur à 7 segments; ce chiffre représente la valeur 10 dans le système binaire reçue à la sortie de notre compteur binaire (soit donc Q₂ = 1 et Q₁ = 0). L'image ci-dessous vous le montre :

• La valeur 3 dans le système décimal s'affiche sur notre afficheur à 7 segments; ce chiffre représente la valeur 11 dans le système binaire reçue à la sortie de notre compteur binaire (soit donc Q₂ = 1 et Q₁ = 1). L'image ci-dessous vous le montre :

En conclusion, notre décodeur BCD vers un afficheur à 7 segments 74LS48, nous a permis de convertir l'information binaire de notre compteur binaire à 2 bits vers une information décimale lisible dans un système de numérotation usuel.