標準ＴＴＬだけ（！）でCPUをつくろう！（組立てキットです！）
(ホントは７４ＨＣ、ＣＭＯＳなんだけど…）
［第１２０回］

●「ＴＫ８０」の回路です

「つくるＣＰＵ」の試作２号基板に追加することになった（まだ予定ですけれど）、「ＴＫ８０」の７ｓｅｇＬＥＤ回路とキーマトリクス回路です。

このほかにメモリの回路（ＲＡＭおよびＲＯＭ）がありますが、それはまたこの次に説明することにします。

「つくるＣＰＵ」の回路の続きのように、説明をしてしまいますが、もちろんこの回路はＣＰＵの回路ではありません。
ＣＰＵの外に置く回路です。
その意味では「番外編」として、別稿で説明するべきものかもしれません。

まあしかし、なんといっても余りに有名な「ＴＫ８０」の回路ですし、ＣＰＵの外であろうとなかろうと、とにかくは「試作２号」基板の上にのってしまう（予定）の回路なのですから、この機会に説明をしてしまうことにいたします。

とは言っても、この回路は「ＴＫ８０」そのままではありません。
ずっと以前には、ＴＫ８０のマニュアルも持っていたはずなのですが、なにしろかすんでしまうほどのはるか昔のことですから、どこかへいってしまって、今手元には残っていません。
ですからＴＫ８０の回路と、この回路のどこが違うのか、違わないのかも正確には言うことができません。

でも、細部には相違があったとしても、それほど大きな違いはないはずです。

●まずは７ｓｅｇＬＥＤの説明から

さて、回路図の説明です。
７ｓｅｇＬＥＤは８桁あります。

たいていの方は、よくご存知とは思いますが、なかには、７ｓｅｇＬＥＤって何？って聞かれる方もみえるかも知れません。
そこで、７ｓｅｇＬＥＤの説明です。

７ｓｅｇｍｅｎｔ（セグメント）ＬＥＤはその名の通り、文字（数字の０〜９）を表示するために、８の字型にタテヨコに細長いＬＥＤを７個配置した構造になっています。
各要素（セグメント）にはａ〜ｇの名前がつけられています。



小数点（ｄｐ）は８番目の要素ですが、もともと数字を構成するセグメントではありませんから、７ｓｅｇＬＥＤを表示ドライブするためのＴＴＬＩＣには、ｄｐの表示機能はありません。通常、ｄｐの表示は７セグメントとは別の回路を使います。

下図は７ｓｅｇＬＥＤの構造です。


ｄｐを含めて８個のＬＥＤが図のように接続されています。
その接続の仕方によって、２通りのタイプに分かれます。
図の上側のＬＥＤはカソードが共通になっていますから、「カソードコモン」といいます。
下側のＬＥＤはアノードが共通になっていますから、アノードコモンです。

●ＴＴＬロジックではＬＥＤドライブには７４ＬＳ４７を使います

数字はＴＴＬの世界では普通はＢＣＤで扱います。
ＢＣＤ数については［第１０回］で説明しました。
ですけれど、もう一度簡単に説明をします。
ＢＣＤ数は２進数と同じように０と１だけを使って１０進数を表記する方法です。
０〜９の数字１桁を０と１の４桁（４ビット）で表します。

上の表を見る限りでは、ＢＣＤ数は２進数と全く同じです。
しかしＢＣＤ数と２進数は、１０（十進数の１０です）以上の数を表記するところから違ってきます。

参考までに、十進数の１０〜２０をＢＣＤ数と２進数で表記してみます。
４桁ごとに区切って示します。

ＢＣＤ数は４桁ごとに区切った表記が十進数の各桁にそれぞれ一致しています。
つまりＢＣＤ数は十進数の各桁の０〜９を桁ごとに、単純に２進数の００００〜１００１に置き換えただけです。
これに対して２進数は、十進数の桁ごとの数値とは無関係に、その数の値をそのまま０と１だけで表記しています。

以上でＢＣＤ数の説明は終わりです。７ｓｅｇＬＥＤのお話に戻ります。

７４ＬＳ４７はＢＣＤ数１桁４ビットを、７ｓｅｇＬＥＤのセグメクトを表示ドライブするデータに変換して出力するＩＣです。
１０進カウンタＩＣなどからの出力データを７ｓｅｇＬＥＤに表示するときなどに使います。
ＢＣＤ数を７ｓｅｇ表示用の信号データに変換してくれるのは、なかなかに便利なＩＣなのですが、しかし７４ＬＳ４７にはデータをラッチする機能はありませんし、また０〜９は表示できますが、Ａ〜Ｆを表示させることはできません（ＢＣＤ数ですからＡ〜Ｆは表示する必要はありません）。

ＴＫ８０の回路ではアドレス４桁、データ他で４桁、合計８桁の７ｓｅｇＬＥＤ表示が必要です。しかも１６進数表示なので、０〜９だけではなく、Ａ〜Ｆも表示しなければいけません。

●７ｓｅｇＬＥＤの表示を８ビットデータでおこなう

ＴＫ８０は７４ＬＳ４７を使って７ｓｅｇＬＥＤを表示するのではなくて、１６進数から７ｓｅｇＬＥＤの表示データへの変換をソフトウェアで行っています。


１バイト８ビットの各ビットに７ｓｅｇＬＥＤの各セグメントを割り当てています。
これなら７４ＬＳ４７では表現できなかった、Ａ〜Ｆの表示も可能です（かなり苦しい形になりますが）。

上で説明したように、ＴＫ８０の７ｓｅｇＬＥＤは８桁表示です。
すると、各桁にそれぞれ１バイト（８ビット）必要ですから、表示用の８ビットデータラッチも８個必要になります。
しかし最初にお見せした７ｓｅｇ表示回路には１個のデータラッチ（７４ＨＣ３７４）しかありません。
なお、７４ＨＣ２４４は７ｓｅｇＬＥＤをドライブするためのバッファとして使っています。

本日は時間が無くなってしまいました。この続きは次回にいたします。
２００８．１２．１ｕｐｌｏａｄ
２００８．１２．２追記

前へ
次へ
ホームページトップへ戻る