Gerenciando um Array de Display de LED de 7 Segmentos Com Mínimos Pinos

Em meus primeiros 20 anos, eu me orgulhava da minha capacidade de multitarefa. Com um aviso prévio, eu conseguia alternar entre múltiplos projetos e assumir os papéis de oficial de compras, engenheiro, técnico, gerente de marketing e especialista de suporte enquanto, simultaneamente, gerenciava minha startup de eletrônicos. Eu achava que era uma bênção poder fazer multitarefas.

Uma década depois, percebo que a multitarefa resulta em uma qualidade de trabalho inferior enquanto destrói meu cérebro no processo. Não é à toa que estou esquecendo tudo à medida que envelheço! Claramente, a multitarefa era um hábito insustentável quando se tratava do meu fluxo de trabalho. No entanto, no design de eletrônicos, alternar entre tarefas, ou melhor, pinos, torna possível controlar arranjos de LEDs de 7 segmentos com um mínimo de pinos.

Como Funciona um Display de LED de 7 Segmentos

Um display de LED de 7 segmentos é um indicador numérico composto por sete LEDs organizados em uma forma retangular. A base para operar um display de 7 segmentos é a mesma que acionar LEDs regulares, que requerem uma tensão direta para ligar, assim como resistores limitadores para a corrente que flui através de cada LED.

Você descobrirá que um display LED de 7 segmentos contém 8 pinos. Sete dos pinos controlam uma extremidade do LED individual, enquanto um pino comum controla o cátodo ou ânodo do LED, dependendo do tipo de display de segmento. A corrente necessária para acionar os LEDs também varia com o tamanho dos displays de 7 segmentos.

Em eletrônica, os displays LED de 7 segmentos são comuns em contadores e temporizadores, que mostram números, bem como alfabetos, acendendo o LED apropriado. Eles estão facilmente disponíveis e são mais fáceis de implementar do que organizar múltiplos LEDs individuais para alcançar o mesmo propósito.

Os displays LED de 7 segmentos vêm em várias formas e tamanhos. Tamanhos menores são tipicamente controlados diretamente por um microcontrolador ou pelos pinos de saída de um chip lógico. Displays de LED que são maiores e consomem mais corrente geralmente utilizam transistores para drenar ou fornecer a corrente.

Controlando Arrays de Display LED de 7 Segmentos Com Mínimos Pinos

Controlar um único display de LED de 7 segmentos é fácil, pois envolve apenas sete pinos e a conexão permanente do comum do display ao terra ou à alimentação positiva. No entanto, um único segmento tem funcionalidade limitada em aplicações reais. Por exemplo, aplicações de temporizador ou contador muitas vezes requerem a conexão de dois ou mais displays de LED de 7 segmentos. Como exemplo, um contador de veículos em um espaço de estacionamento requer pelo menos 4 segmentos para uso prático.

Conduzir arranjos de displays de LED de 7 segmentos pode envolver a conexão de cada pino de controle a uma saída dedicada. No entanto, isso resulta em um nível extremamente alto de uso de pinos em um microcontrolador ou em um circuito integrado (CI) de trava. Como resultado, essa configuração requer 28 pinos para displays de 4 segmentos.

Uma maneira melhor de reduzir a contagem de pinos é conectar todos os sete pinos de controle de segmento ao mesmo conjunto de saídas e conectar os pinos comuns de cada segmento individual a uma saída específica. Esse modo de conexão permite que apenas um display de LED de 7 segmentos seja ligado a qualquer momento.

Como Usar Firmware para Conduzir Arranjos de Display de LED de 7 Segmentos

Então, você conseguiu reduzir a contagem de pinos para displays de 4 segmentos para 11 pinos em vez de 28. Parabéns! Agora, como você vai garantir que todos os segmentos estejam mostrando os números corretos juntos? Tecnicamente, é uma tarefa impossível, mas você pode torná-la possível, graças às limitações do olho humano e a uma programação de firmware engenhosa.

O olho humano só pode detectar mudanças em movimentos ou cintilações até 60Hz, embora alguns especialistas possam argumentar de forma diferente. Um microcontrolador é tão poderoso que pode ligar cada um dos displays de LED de 7 segmentos sequencialmente e em uma frequência mais alta. O resultado final é a ilusão de todos os quatro displays estarem ligados juntos e mostrando os números corretos.

A chave aqui é armazenar o valor alfanumérico desejado em um array de memória e ligar os pinos de saída corretos em um intervalo específico. Este método pode ser aplicado quando você tem um número maior de displays de 7 segmentos para controlar. O único fator que você precisa estar ciente é da capacidade do microcontrolador de alcançar uma taxa de atualização mais rápida e, portanto, causar uma potencial interferência elétrica com a comutação de alta velocidade.

Design de PCB para Reduzir a Contagem de Pinos de Arrays de LED de 7 Segmentos

Para controlar arranjos de LEDs de 7 segmentos minimizando o número de pinos, é necessário monitorar diligentemente o arranjo dos LEDs e a conexão dos pinos. Adotar as regras básicas de design de PCB também é crítico, especialmente quando você tem sinais analógicos que são sensíveis a ruídos.

Quando você precisar acessar uma ferramenta de layout de PCB fácil de usar que inclui tudo o necessário para construir placas de circuito de alta qualidade e fabricáveis, não procure além do CircuitMaker. Além do software de design de PCB fácil de usar, todos os usuários do CircuitMaker têm acesso a um espaço de trabalho pessoal na plataforma Altium 365. Você pode fazer upload e armazenar seus dados de design na nuvem, e pode facilmente visualizar seus projetos através do seu navegador web em uma plataforma segura.

Comece a usar o CircuitMaker hoje e fique atento para o novo CircuitMaker Pro da Altium.