Quản lý Mảng Hiển Thị LED 7 Đoạn Với Số Chân Tối Thiểu

Ở đầu tuổi 20, tôi tự hào về khả năng làm nhiều việc cùng một lúc của mình. Chỉ trong một khoảnh khắc, tôi có thể chuyển đổi giữa nhiều dự án và đảm nhận vai trò của người mua hàng, kỹ sư, kỹ thuật viên, quản lý tiếp thị, và chuyên viên hỗ trợ trong khi đồng thời điều hành startup điện tử của mình. Tôi nghĩ rằng khả năng làm nhiều việc cùng một lúc là một phước lành.

Một thập kỷ sau, tôi nhận ra rằng làm nhiều việc cùng một lúc dẫn đến chất lượng công việc thấp hơn trong khi giết chết não bộ của tôi trong quá trình đó. Không lạ gì mà tôi quên mọi thứ khi tôi già đi! Rõ ràng, làm nhiều việc cùng một lúc là một thói quen không bền vững khi nói đến quy trình làm việc của tôi. Tuy nhiên, trong thiết kế điện tử, việc chuyển đổi giữa các nhiệm vụ, hay nói đúng hơn là các chân, làm cho việc kiểm soát mảng LED 7 đoạn với số chân tối thiểu trở nên khả thi.

Cách Một Màn Hình LED 7 Đoạn Hoạt Động

Một màn hình LED 7 đoạn là một chỉ báo số gồm bảy LED được sắp xếp theo hình chữ nhật. Cơ sở của việc vận hành một màn hình 7 đoạn giống như việc điều khiển các LED thông thường, yêu cầu một điện áp tiến để bật cũng như các điện trở giới hạn cho dòng điện chảy qua mỗi LED.

Bạn sẽ thấy rằng một màn hình LED 7 đoạn chứa 8 chân. Bảy trong số các chân điều khiển một đầu của LED riêng lẻ trong khi một chân chung điều khiển catốt hoặc anốt của LED, tùy thuộc vào loại màn hình đoạn. Dòng điện cần thiết để bật các LED cũng thay đổi tùy theo kích thước của màn hình 7 đoạn.

Trong điện tử, màn hình LED 7 đoạn phổ biến trong bộ đếm và bộ hẹn giờ, hiển thị số cũng như chữ cái bằng cách bật các LED phù hợp. Chúng dễ tìm và dễ triển khai hơn so với việc sắp xếp nhiều LED đơn lẻ để đạt được mục đích tương tự.

Màn hình LED 7 đoạn có nhiều hình dạng và kích thước khác nhau. Các kích thước nhỏ hơn thường được điều khiển trực tiếp bởi chân ra của vi điều khiển hoặc chip logic. Màn hình LED lớn hơn và tiêu thụ nhiều dòng điện hơn thường sử dụng transistor để hút hoặc cung cấp dòng điện.

Điều khiển Mảng Màn hình LED 7 Đoạn Với Số Chân Tối Thiểu

Điều khiển một màn hình LED 7 đoạn đơn giản là dễ dàng, vì nó chỉ liên quan đến bảy chân và kết nối vĩnh viễn chung của màn hình với mặt đất hoặc nguồn cung cấp dương. Tuy nhiên, một đoạn đơn lẻ có chức năng hạn chế trong các ứng dụng thực tế. Ví dụ, ứng dụng hẹn giờ hoặc đếm thường yêu cầu kết nối hai hoặc nhiều màn hình LED 7 đoạn. Ví dụ, một bộ đếm xe trong bãi đậu xe yêu cầu ít nhất 4 đoạn để sử dụng thực tế.

Điều khiển mảng màn hình LED 7 đoạn có thể liên quan đến việc kết nối mỗi chân điều khiển với một đầu ra riêng biệt. Tuy nhiên, điều này dẫn đến mức sử dụng chân cực kỳ cao trên hoặc là một vi điều khiển hoặc một mạch tích hợp (IC) chốt. Kết quả là, cấu hình này yêu cầu 28 chân cho màn hình 4 đoạn.

Một cách tốt hơn để giảm số lượng chân là kết nối tất cả bảy chân điều khiển đoạn với cùng một bộ đầu ra và kết nối các chân chung của mỗi đoạn riêng lẻ với một đầu ra cụ thể. Chế độ kết nối này chỉ cho phép một màn hình LED 7 đoạn được bật tại bất kỳ thời điểm nào.

Cách Sử Dụng Firmware để Điều Khiển Mảng Màn Hình LED 7 Đoạn

Vậy là bạn đã quản lý để giảm số lượng chân kết nối cho màn hình 4 phân đoạn xuống còn 11 chân thay vì 28. Làm tốt lắm! Bây giờ, làm thế nào bạn đảm bảo rằng tất cả các phân đoạn đều hiển thị đúng số cùng một lúc? Về mặt kỹ thuật, đây là một nhiệm vụ bất khả thi nhưng bạn có thể thực hiện được, nhờ vào giới hạn của mắt người và một số lập trình firmware sáng tạo.

Mắt người chỉ có thể phát hiện sự thay đổi trong chuyển động hoặc nhấp nháy lên đến 60Hz, mặc dù một số chuyên gia có thể tranh luận khác đi. Một vi điều khiển mạnh mẽ đến mức nó có thể bật từng màn hình LED 7 phân đoạn một cách tuần tự và với tần số cao hơn. Kết quả cuối cùng là ảo giác của việc tất cả bốn màn hình được bật cùng một lúc và hiển thị đúng số.

Chìa khóa ở đây là lưu trữ giá trị chữ số và ký tự mong muốn trên một mảng bộ nhớ và bật các chân đầu ra đúng tại một khoảng thời gian cụ thể. Phương pháp này có thể được áp dụng khi bạn có một số lượng lớn màn hình 7 phân đoạn để kiểm soát. Yếu tố duy nhất bạn cần lưu ý là khả năng của vi điều khiển để đạt được tốc độ làm mới nhanh hơn và do đó gây ra sự can thiệp điện từ tiềm ẩn với việc chuyển đổi tốc độ cao.

Thiết kế PCB để Giảm Số Lượng Chân của Mảng LED 7 Phân Đoạn

Để kiểm soát mảng LED 7 đoạn mà vẫn giảm thiểu số lượng chân, cần phải chú ý theo dõi cách sắp xếp LED và kết nối chân một cách cẩn thận. Việc tuân thủ những quy tắc cơ bản của thiết kế PCB cũng rất quan trọng, đặc biệt là khi bạn có tín hiệu analog nhạy cảm với nhiễu.

Khi bạn cần truy cập vào công cụ thiết kế bố trí PCB dễ sử dụng bao gồm mọi thứ cần thiết để xây dựng các bảng mạch có chất lượng cao, có thể sản xuất, không cần tìm đâu xa hơn CircuitMaker. Ngoài phần mềm thiết kế PCB dễ sử dụng, tất cả người dùng CircuitMaker đều có quyền truy cập vào không gian làm việc cá nhân trên nền tảng Altium 365. Bạn có thể tải lên và lưu trữ dữ liệu thiết kế của mình trên đám mây, và bạn có thể dễ dàng xem các dự án của mình qua trình duyệt web của mình trên một nền tảng an toàn.

Bắt đầu sử dụng CircuitMaker ngay hôm nay và chờ đón CircuitMaker Pro từ Altium mới.