DISPLAY 7 SEGMENTOS CIRCUITOS DIGITALES
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Este documento describe un proyecto de estudiantes de ingeniería electrónica para visualizar un texto en un display de 16 segmentos utilizando una tarjeta FPGA Basys 2. El proyecto incluyó definir una tabla de verdad, simplificar las ecuaciones lógicas, programar el diseño en VHDL, mapear los pines físicos y cargar el bitstream en la FPGA para mostrar exitosamente el texto en el display. El proyecto permitió a los estudiantes reforzar sus conocimientos en diseño digital, programación VHDL y tarjetas FPGA
DISPLAY 7 SEGMENTOS CIRCUITOS DIGITALES
- 1. UNIVERSIDAD DE LOS LLANOS FACULTAD DE CIENCIAS BASICAS E INGENIERIA PROGRAMA DE INGENIERIA ELECTRONICA FRANKLIN JANCOVICK VARON HUERTAS-161003027 DANIEL ORLANDO PINZON CONDE-161003017 CRISTIAN AMAURY TELLEZ MALAGON-161003025 VILLAVICENCIO-META MARZO DE 2013
- 2. VISUALIZACION DE DISPLAY DE 16 SEGMENTOS BASYS 2 - SPARTAM3E100CP132 FPGA CIRCUITOS DIGITALES I ING.CESAR ROMERO UNILLANOS VILLAVICENCIO-META 2013
- 3. “EN ESTE MUNDO DE PLASTICO Y DE RUIDO PREFIERO SER DE BARRO Y SILENCIO” “LA RIQUEZA VERDADERA ESTA EN QUIEN POSEE EL CONOCIMIENTO” “EL FINAL DE LA EXPLORACION SERA LLEGAR AL LUGAR Y DARNOS CUENTA QUE EN REALIDAD NO HAY NADA”
- 4. 1-IMPLEMENTACION DE TABLA DE VERDAD Inicialmente se define que son seis variables a manejar y por consiguiente los valores de entrada serán 64, que van desde 0 hasta 63 , tendrá una estructura continua como la siguiente: FIGURA 1: Luego de poseer la tabla de verdad procedimos a observar el texto que se nos pide mostrar por el display de 16 segmentos, el cual era “digitales uno 2013facultatdeingenieria electronicax1234567890987654”. Es indispensable tener en cuenta esto para determinar que led del display se deben encender para mostrar cada letra : FIGURA 2:DISPLAY DE 16 SEGMENTOS
- 5. FIGURA 3: Seguidamente procedimos a definir el nombre de cada segmento del display el cual manejaba las siguientes consonantes :A1,A2,B,C,D1,D2,,E,F,G,H,J,K,M,N,R,P. ubicadas en el display de la siguiente manera : 1=a1,2=a2,3=b,3=c,5=d1,6=d2,7=e,8=f,9=h,10=k,11=r,13=n,14=g,15=m, 16=j,17=k. Luego entonces se pretendió ,`para cada letra formar la tabla de valores para cada segmento durante el proceso de muestreo para la observación continua del texto , esto se hizo teniendo en cuenta que los led encendían con 1 y se suspendían con 0.
- 6. Entonces luego de tener la tabla estructurada se observa la necesidad de simplificarla para facilitar su integración al programador xilinx. Para simplificarla se usó la herramienta de “logic converter” de multisim el cual brindaba la posibilidad de simplificar la ecuación con solo ingresar su tabla de valores. En la parte inferior del conversor se observa la ecuación simplificada: Realizamos este proceso con cada valor de salida: A1:
- 7. A2: B: C:
- 9. G: H: J: K:
- 10. M: N: R: P:
- 11. Luego de obtener cada ecuación simplificada por el programa simulador, procedíamos seguidamente a incorporarlas al programador para transmisión a basys 2 en VHDL”XILINX”. Para agregar un proyecto orientado a la programación del display seguimos el siguiente método XILINX,FILE, NEW PROJECT, de lo que nos saldría la siguiente ventana : Definimos nuestro proyecto como proyectodisplay-22-03-3013. Y clic en siguiente, luego nos mostrara una pantalla con las cualidades a programar de tarjeta, esta contenía las características de la basys 2 por ya haber utilizado este programador orientado a esta tarjeta, esta información queda almacenada como predeterminada para el new Project. Por ultimo nos muestra de manera de código los daos que debemos tener en cuenta para una correcta programación del proyecto. Y damos finish, y tenemos entonces nuestro nuevo proyecto. Seguidamente ingresamos la nueva fuente de programación para iniciar el proceso .nos paramos sobre el objeto a programar y con clic contrario new source. Nos saldrá la definición del tipo de archivo a crear, damos VHDL MODULE, seguidamente nos saldrá una ventana pidiendo ingresar sus entradas y salidas , ingresamos las 6 variables de la tabla de verdad como entradas , y las 15 variables de los led del display como salidas, luego nos mostrara en una nueva ventana la información mas organizada y luego clic en finalizar.
- 12. Ya luego de todo esto tendremos en nuestro proyecto algo como lo siguiente: Ahora debemos ingresar las ecuaciones producto de la simplificación para cada salida. Esto se realiza entre el bejín y el final del proyecto. Tendremos algo de la siguiente manera: Luego procedimos hacer la asignacion de pines de entrada :
- 13. Aquí ya esta realizada la asignacion de pines para luego poder pasarla al programa : Ya aquí tenemos la asignación de pines en el programa y asi poder correr el programa :
- 14. Ahora pasamos a trabajar con el display inicialmente debemos definir la denominación si es de anodo o de catodo común, en este caso se deja como referente el nefativo por lo que se deduce que es de anodo común, ahora debemos despejar la variable de cada segmento para asignar asi a cada segemnto su salida de la BASYS correspondiente. Esto se realiza con uso del multímetro en la sección de diodos. - Luego de establecer cada segmento asu pin correspondiente se procede a cablear, este procedimiento se realiza en tres faces : -la inicial se realiza de los pines de entrada al display a otra ubicación de la protoboard de , siempre de la manera mas estética posible : -luego se le incorpora a cada cable en su extremo una resistencia de 220 ohmios, para evitar la sobrecarga del display y asi mismo cambios en èl que limiten su esto optimo de servicio .
- 15. -finalmente se para los terminales del extremo libre de las resistencias a la BASYS según sus pines correspodientes , que los indicaba la asignación hecha en la programación del xilinx. También debíamos en una ubicación libre implementar todos los positivos de cada grupo de salidas , y al pin negativo del display los GND de cada una de las mismas. Observemos la estructura: Ahora debíamos encender la BASYS Y cargar la codificación para lo cual debíamos conectarla al PC :
- 16. Seguidamente se exploraba el archivo de programación credo con este fin y se creaba el archivo de tipo .BIT de la siguiente manera . -Click en ADEPT; -“debemos tener la BASYS encendida para que nos de las obciones necesarias de caragar la programacion. Tenemos dos opciones-FPGA, Y ROM ; seleccionamos la opción de “programar FPGA” , damos browser (navegar) , vamos a la ubicación del archivo entramos y el .bit, ahora programamos y aceptamos la confirmación que nos pide. Seguidamente la tarjeta en su indicador de encendido (led rojo) , ara una intermitencia y los datos estarán cargados, listos para comprobar con uso de los pines en este caso de los interruptores. Nota: nuestra implementación de muestra en el display que en este caso fue el texto”DIGITALESUNO2013FACULTADDEINGENIERIAELECTRONICAX123456789098765 4”, se realizo tal cual se muestra anteriormente ,en mayúscula , y de manera correcta cada una de las letras, es decir sin error perceptible, por lo que se permite concluir a la hora de presentarlo que la metodología (código,cableado,carga,presentacion)utilizada fue correcta , claro esta cabe remembrar que durante el proceso de formación del poyecto se le realizaron cambios u enmendaduras en repetidas ocasiones con el fin de obtener como resultado las mejores características posibles.tambien se debe resaltar que el proyecto fue resultado de el deseo y esfuerzo por el aprendizaje de los estudiantes participantes de su implementación, los cuales cumpleron con su objetivo.
- 17. CONCLUCIONES Con la realización de este proyecto podemos sacar como conclusión e información empírica comprobable u experimentada lo siguiente: Utilizando la lógica se pudo diseñar un circuito combinacional capaz de mostrar por medio de un display digital una serie de letras y números y combinación de estos. Se aprendió a programar a través código VHDL tarjetas FPGA. A través del diseño y programación del anterior proyecto se afianzó los conocimientos aprendidos en el aula de clase sobre codificación y programación en VHDL, generándonos los conocimientos y experiencias que nos ayudaran en un futuro como Ingenieros Electrónicos.