Gestion d'un tableau d'affichage à LED à 7 segments avec un minimum de broches

Dans ma vingtaine, je me vantais de ma capacité à faire plusieurs tâches à la fois. En un clin d'œil, je pouvais passer d'un projet à l'autre et endosser les rôles d'officier d'approvisionnement, d'ingénieur, de technicien, de responsable marketing et de spécialiste du support tout en gérant simultanément ma startup électronique. Je pensais que c'était une bénédiction de pouvoir multitâcher.

Une décennie plus tard, je réalise que le multitâche entraîne une baisse de la qualité du travail tout en tuant mon cerveau dans le processus. Pas étonnant que j'oublie tout en vieillissant ! Le multitâche était clairement une habitude non durable en ce qui concerne mon flux de travail. Cependant, en conception électronique, le fait de passer d'une tâche à l'autre, ou plutôt d'une broche à l'autre, rend possible le contrôle des tableaux à LED à 7 segments avec un minimum de broches.

Comment fonctionne un afficheur à LED à 7 segments

Un afficheur à LED à 7 segments est un indicateur numérique composé de sept LED disposées en forme rectangulaire. Le principe de fonctionnement d'un afficheur à 7 segments est le même que celui des LED classiques, qui nécessitent une tension directe pour s'allumer ainsi que des résistances limitatrices pour le courant traversant chaque LED.

Vous découvrirez qu'un afficheur LED à 7 segments contient 8 broches. Sept des broches contrôlent une extrémité du LED individuelle tandis qu'une broche commune contrôle la cathode ou l'anode du LED, selon le type d'affichage de segment. Le courant nécessaire pour allumer les LEDs varie également avec la taille des affichages à 7 segments.

En électronique, les affichages LED à 7 segments sont courants dans les compteurs et les minuteries, qui affichent des nombres ainsi que des alphabets en allumant le LED approprié. Ils sont facilement disponibles et plus faciles à mettre en œuvre que d'arranger plusieurs LEDs individuelles pour atteindre le même but.

Les affichages LED à 7 segments existent en différentes formes et tailles. Les tailles plus petites sont généralement pilotées directement par les broches de sortie d'un microcontrôleur ou d'un circuit logique. Les affichages LED qui sont plus grands et consomment plus de courant utilisent généralement des transistors pour absorber ou fournir le courant.

Contrôler des réseaux d'affichage LED à 7 segments avec un minimum de broches

Contrôler un seul afficheur LED à 7 segments est facile, car cela implique seulement sept broches et la connexion permanente du commun de l'affichage soit à la masse soit à l'alimentation positive. Cependant, un seul segment a une fonctionnalité limitée dans les applications réelles. Par exemple, les applications de minuterie ou de compteur nécessitent souvent de connecter deux afficheurs LED à 7 segments ou plus. Comme exemple, un compteur de véhicules dans un espace de stationnement nécessite au moins 4 segments pour une utilisation pratique.

Conduire des réseaux d'afficheurs LED à 7 segments peut impliquer de connecter chaque broche de contrôle à une sortie dédiée. Cependant, cela résulte en un niveau extrêmement élevé d'utilisation des broches sur un microcontrôleur ou un circuit intégré (CI) à verrou. En conséquence, cette configuration nécessite 28 broches pour des affichages à 4 segments.

Une meilleure manière de réduire le nombre de broches est de connecter toutes les sept broches de contrôle des segments au même ensemble de sorties et de connecter les broches communes de chaque segment individuel à une sortie spécifique. Ce mode de connexion permet d'activer seulement un seul afficheur à 7 segments à un moment donné.

Comment Utiliser le Firmware pour Conduire des Réseaux d'Afficheurs LED à 7 Segments

Alors, vous avez réussi à réduire le nombre de broches pour les affichages à 4 segments à 11 broches au lieu de 28. Bien joué ! Maintenant, comment allez-vous vous assurer que tous les segments affichent les bons chiffres ensemble ? Techniquement, c’est une tâche impossible mais vous pouvez y parvenir, grâce aux limitations de l'œil humain et à une programmation de micrologiciel ingénieuse.

L'œil humain ne peut détecter les changements de mouvements ou les scintillements jusqu'à 60Hz, bien que certains experts puissent argumenter différemment. Un microcontrôleur est tellement puissant qu'il peut activer chacun des affichages à LED à 7 segments séquentiellement et à une fréquence plus élevée. Le résultat final est l'illusion que les quatre affichages sont allumés ensemble et affichent les bons chiffres.

La clé ici est de stocker la valeur alphanumérique souhaitée dans un tableau de mémoire et d'activer les bonnes broches de sortie à un intervalle spécifique. Cette méthode peut être appliquée lorsque vous avez un plus grand nombre d'affichages à 7 segments à contrôler. Le seul facteur dont vous devez être conscient est la capacité du microcontrôleur à atteindre un taux de rafraîchissement plus rapide et donc de causer une interférence électrique potentielle avec la commutation à haute vitesse.

Conception de PCB pour Réduire le Nombre de Broches des Tableaux à LED à 7 Segments

Pour contrôler des tableaux de LED à 7 segments tout en minimisant le nombre de broches, il est nécessaire de surveiller attentivement l'agencement des LED et la connexion des broches. Respecter les règles de base de la conception de PCB est également crucial, surtout lorsque vous avez des signaux analogiques sensibles aux interférences.

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