Gestione di un array di display a LED a 7 segmenti con un numero minimo di pin

All'inizio dei miei vent'anni, ero orgoglioso della mia capacità di fare multitasking. Con un preavviso di un momento, potevo passare tra più progetti e indossare i cappelli dell'ufficiale di approvvigionamento, ingegnere, tecnico, responsabile marketing e specialista di supporto mentre gestivo contemporaneamente la mia startup di elettronica. Pensavo fosse una benedizione essere in grado di fare multitasking.

Un decennio dopo, mi rendo conto che il multitasking porta a una minore qualità del lavoro mentre distrugge il mio cervello nel processo. Non c'è da stupirsi se sto dimenticando tutto man mano che invecchio! Il multitasking, chiaramente, era un'abitudine insostenibile quando si trattava del mio flusso di lavoro. Nella progettazione elettronica, tuttavia, passare tra compiti, o meglio pin, rende possibile controllare array di LED a 7 segmenti con un numero minimo di pin.

Come Funziona un Display LED a 7 Segmenti

Un display LED a 7 segmenti è un indicatore numerico costituito da sette LED disposti in una forma rettangolare. La base del funzionamento di un display a 7 segmenti è la stessa del pilotaggio dei LED regolari, che richiedono una tensione diretta per accendersi così come resistori limitatori per la corrente che scorre attraverso ogni LED.

Scoprirai che un display a LED a 7 segmenti contiene 8 pin. Sette dei pin controllano un'estremità del LED individuale mentre un pin comune controlla il catodo o l'anodo del LED, a seconda del tipo di display a segmenti. La corrente necessaria per accendere i LED varia anche con la dimensione dei display a 7 segmenti.

In elettronica, i display a LED a 7 segmenti sono comuni in contatori e timer, che mostrano numeri così come alfabeti illuminando il LED appropriato. Sono facilmente reperibili e più semplici da implementare rispetto all'organizzazione di più LED singoli per ottenere lo stesso scopo.

I display a LED a 7 segmenti sono disponibili in varie forme e dimensioni. Le dimensioni più piccole sono tipicamente controllate direttamente da un microcontrollore o dai pin di uscita di un chip logico. I display LED che sono più grandi e consumano più corrente di solito utilizzano transistor per affondare o fornire la corrente.

Controllare gli array di display a LED a 7 segmenti con un numero minimo di pin

Controllare un singolo display a LED a 7 segmenti è semplice, poiché coinvolge solo sette pin e collega permanentemente il comune del display a terra o all'alimentazione positiva. Un singolo segmento, tuttavia, ha una funzionalità limitata nelle applicazioni reali. Ad esempio, applicazioni come timer o contatori spesso richiedono il collegamento di due o più display a LED a 7 segmenti. Come esempio, un contatore di veicoli in un parcheggio richiede almeno 4 segmenti per un utilizzo pratico.

Guidare array di display a LED a 7 segmenti può coinvolgere il collegamento di ogni pin di controllo a un'uscita dedicata. Tuttavia, ciò comporta un livello estremamente elevato di utilizzo dei pin su un microcontrollore o su un circuito integrato (IC) a latch. Di conseguenza, questa configurazione richiede 28 pin per display a 4 segmenti.

Un modo migliore per ridurre il numero di pin è collegare tutti i sette pin di controllo dei segmenti allo stesso gruppo di uscite e collegare i pin comuni di ogni segmento individuale a un'uscita specifica. Questa modalità di connessione permette di accendere solo un singolo display a 7 segmenti alla volta.

Come Utilizzare il Firmware per Guidare Array di Display a LED a 7 Segmenti

Quindi, sei riuscito a ridurre il numero di pin per i display a 4 segmenti a 11 pin invece di 28. Ben fatto! Ora, come farai a garantire che tutti i segmenti mostrino i numeri corretti insieme? Tecnicamente, è un compito impossibile ma puoi renderlo possibile, grazie ai limiti dell'occhio umano e ad alcuni ingegnosi programmi firmware.

L'occhio umano può rilevare cambiamenti nei movimenti o sfarfallii fino a 60Hz, anche se alcuni esperti potrebbero sostenere il contrario. Un microcontrollore è così potente che può accendere ciascuno dei display a LED a 7 segmenti sequenzialmente e ad una frequenza più alta. Il risultato finale è l'illusione che tutti e quattro i display siano accesi insieme e mostrino i numeri corretti.

La chiave qui è memorizzare il valore alfanumerico desiderato su un array di memoria e attivare i pin di uscita giusti a un intervallo specifico. Questo metodo può essere applicato quando si ha un numero maggiore di display a 7 segmenti da controllare. L'unico fattore di cui devi essere consapevole è la capacità del microcontrollore di raggiungere una velocità di aggiornamento più veloce e quindi causare una potenziale interferenza elettrica con la commutazione ad alta velocità.

Progettazione PCB per Ridurre il Numero di Pin degli Array di LED a 7 Segmenti

Per controllare gli array di LED a 7 segmenti minimizzando il numero di pin, è necessario monitorare con attenzione l'arrangiamento dei LED e la connessione dei pin. È anche critico attenersi alle regole di base della progettazione PCB, specialmente quando si hanno segnali analogici sensibili al rumore.

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