Décodage d’affichage et afficheurs à 7 segments
Un décoder d’affichage est un circuit combinatoire qui décode une valeur d’entrée n bits en un certain nombre de lignes de sortie pour contrôler un affichage.
Un circuit intégré de décodeur numérique est un dispositif qui convertit un format numérique en un autre, et l’un des appareils les plus couramment utilisés pour cela est appelé le décodeur de code décimal binaire (BCD) vers affichage à 7 segments.
Les afficheurs LED (diode électroluminescente) ou LCD (écran à cristaux liquides) à 7 segments fournissent un moyen très pratique d’afficher des informations ou des données numériques sous la forme de chiffres, de lettres ou même de caractères alphanumériques.
Typiquement, les afficheurs à 7 segments consistent en sept diodes LED colorées individuelles (appelées segments) intégrées dans un seul boîtier d’affichage. Pour produire les chiffres requis ou les caractères HEX de 0 à 9 et de A à F, les bonnes combinaisons de segments LED doivent être illuminées et les décodeurs BCD vers afficheurs à 7 segments comme le 74LS47 le font.
Un afficheur LED à 7 segments standard dispose généralement de huit (8) connexions d’entrée, une pour chaque segment LED et une qui fait office de terminal commun pour tous les segments internes de l’affichage. Certains affichages uniques ont également une broche d’entrée supplémentaire pour afficher un point décimal dans le coin inférieur droit ou gauche.
Types d’afficheurs à 7 segments
En électronique, il existe deux types importants de l’affichage numérique LED à 7 segments.
- 1. Affichage à Cathode Commune (ACC) – Dans l’affichage à cathode commune, toutes les connexions de cathode des LED sont reliées à la logique “0” ou à la terre. Les segments individuels sont illuminés par l’application d’un signal “HAUT”, logique “1” aux bornes anodiques individuelles.
- 2. Affichage à Anode Commune (AAC) – Dans l’affichage à anode commune, toutes les connexions d’anode des LED sont reliées à la logique “1” et les segments individuels sont illuminés en connectant les bornes de cathode individuelles à un signal “BAIS”, logique “0”.
Format d’Affichage à Cathode et Anode Commune
Les connexions électriques des diodes individuelles pour un affichage à cathode commune et un affichage à anode commune permettent d’afficher une variété de chiffres ou de caractères en illuminant chaque diode électroluminescente individuellement.
Format du Décodeur d’Affichage à 7 Segments
Pour afficher le chiffre “3”, par exemple, les segments a, b, c, d et g devraient être illuminés. Si nous souhaitions afficher un autre chiffre ou lettre, un autre ensemble de segments devrait être illuminé. Pour un affichage à 7 segments, nous pouvons produire une table de vérité indiquant les segments à illuminer pour produire le caractère désiré.
Table de Vérité pour un Affichage à 7 Segments
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Éléments d’affichage à 7 segments pour tous les chiffres.
Il peut être observé que pour afficher un chiffre unique de 0 à 9 en binaire ou des lettres de A à F en hexadécimal, nous aurions besoin de sept connexions de segment séparées plus une connexion supplémentaire pour la connexion “commune” des LED. Également, comme les segments sont essentiellement une diode électroluminescente standard, le circuit de commande devrait fournir jusqu’à 20 mA de courant pour illuminer chaque segment individuel, et pour afficher le chiffre “8”, tous les sept segments devraient être allumés, résultant en un courant total d’environ 140 mA (8 x 20 mA).
Évidemment, l’utilisation de tant de connexions et la consommation d’énergie sont peu pratiques pour certains circuits électroniques ou à base de microprocesseurs. Par conséquent, pour réduire le nombre de lignes de signal nécessaires pour contrôler un seul affichage, des décodeurs d’affichage tels que le décodeur et le pilote BCD vers affichage à 7 segments sont utilisés à la place.
Code Décimal Binaire
Le Code Décimal Binaire (BCD ou “8421” BCD) est constitué de 4 bits de données (un nibble ou moitié d’octet) semblables aux nombres hexadécimaux vus dans le tutoriel binaire. Contrairement aux nombres hexadécimaux qui vont de 0 à F, les nombres BCD ne varient que de 0 à 9, les motifs de nombres binaires allant de 1010 à 1111 (A à F) étant des entrées invalides pour ce type d’affichage.
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Décodeurs BCD vers Affichage à 7 Segments
Un décodeur BCD vers affichage à 7 segments tel que le TTL 74LS47 ou 74LS48 a 4 entrées BCD et 7 lignes de sortie, une pour chaque segment LED. Cela permet d’utiliser un nombre binaire plus petit (nibble de 4 bits) pour afficher tous les nombres décimaux de 0 à 9. En ajoutant deux afficheurs ensemble, une gamme complète de nombres de 00 à 99 peut être affichée avec un simple octet de huit bits de données.
Décodeur BCD vers Affichage à 7 Segments
L’utilisation du BCD compressé permet de stocker deux chiffres BCD dans un seul octet de données (8 bits), permettant à un seul octet de données de contenir un numéro BCD dans la plage de 00 à 99.
Un exemple d’entrée BCD 4 bits ( 0100 ) représentant le nombre “4” est donné ci-dessous.
Exemple de Décodage d’Affichage No1
Dans la pratique, des résistances limitant le courant d’environ 150Ω à 220Ω seraient connectées en série entre le décodeur/pilote et chaque segment d’affichage LED pour limiter le courant maximum. Différents décodeurs et pilotes d’affichage sont disponibles pour les différents types d’affichages disponibles, qu’ils soient LED ou LCD. Par exemple, le 74LS48 pour les types LED à cathode commune, le 74LS47 pour les types LED à anode commune, ou le CMOS CD4543 pour les types d’affichage à cristaux liquides (LCD).
Les affichages à cristaux liquides (LCD) présentent un avantage majeur par rapport aux types LED similaires, car ils consomment beaucoup moins d’énergie, et de nos jours, les affichages LCD et LED sont souvent combinés pour former de grands affichages alphanumériques matriciels qui peuvent afficher des lettres et des caractères ainsi que des chiffres en sorties standards rouges ou tricolores.