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Afficheurs à LED : Circuits de pilotage - Page 2

1) Mettre en place un câblage direct

Pour ne piloter qu'un seul afficheur à cathode commune, à l'aide d'un composant numérique, il est possible de relier de façon permanente son point commun à la masse
Les anodes de ses LED, en séries avec des résistances de limitation du courant, sont alors reliées à des broches de sorties.

1-1) Avec un CD4511

La « Série 4000 », qui est une vieille connaissance parmi les références de circuits intégrés logiques, comporte plusieurs composants qui sont destinés au pilotage d'afficheurs 7 segments à LED.

Le CD4511 permet le décodage vers un afficheur 7 segments à LED, ainsi que la mémorisation des données à décoder, l'extinction de l'afficheur, et l' test de l'afficheur.
Le test de l'afficheur consiste à l'allumage de tous ses segments, afin de repérer d'éventuels segments défectueux, qui ne s'allumeraient pas, ou moins bien.

La datasheet du décodeur BCD vers 7 segments CD4511, adapté aux afficheurs à LED :

 http://www.ti.com/lit/ds/symlink/cd4511b.pdf

Décodage possible d'un afficheur 7 segments à cathodes communes : Schéma électronique
Logiciel de dession de schémas électroniques : EAGLE 6.4.0
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1-2) Avec un CD4543

A titre d'information, un composant similaire permet de piloter des afficheurs 7 segments à cristaux liquides - LCD.
Il est prévu pour pouvoir gérer les caractéristiques de ces afficheurs, qui sont, entre autres, la nécéssité d'inverser en permanence la tension qui est appliquée aux bornes des segments, accompagné de l'envoi et de l'absorbtion de courants électriques modérés.
Ils ne peut pas être utilisé de façon directe pour le pilotage d'afficheurs à LED, qui ne nécéssitent pas d'inversion de la tension, et qui consomment plus de courant électrique.

La datasheet du décodeur BCD vers 7 segments CD4543, adapté aux afficheurs LCD :

 http://www.ti.com/lit/ds/symlink/cd4543b.pdf

1-3) Avec un CD4033

Le CD4033 est un circuit intégré qui intègre un compteur de type BCD et un décodeur BCD vers 7 segments.

La datasheet du compteur BCD et décodeur BCD vers 7 segments CD4033, adapté aux afficheurs à LED :

 http://www.ti.com/lit/ds/symlink/cd4033b.pdf

2) Mettre en place un multiplexage

Pour piloter plusieurs afficheurs à cathode commune, il est préférable de mettre en place un multiplexage.
Cela nécéssite de pouvoir relier à tour de rôle, pour chaque afficheur, son point commun à la masse.
Cette opération peut s'effectuer à l'aide de transistors, commandés par une broche du composant qui contrôle l'ensemble.

Les connexions des cathodes et des anodes sont à inverser si ce sont des afficheurs à anodes communes qui sont utilisés.

Affichage multiplexé, sans décodeur BCD vers 7 segments

1) Présenter la donnée qui correspond au symbole à afficher sur l'afficheur sélectionné.
Les données sont envoyées sur les connexions « A_a » à « A_g », pour les symboles, et « A_P » pour le point décimal.
Ces connexions sont reliées aux anodes des afficheurs 7 segments.
2) Activer l'afficheur sélectionné. Cela consiste à relier sa cathode à la masse.
Pour ce faire, il faut envoyer un « 1 » logique sur la broche de sélection de la cathode correspondante, nommées « C_1 » à « C_4 ».
Un seul afficheur doit être sélectionné, au maximum, à chaque instant.
3) Laisser l'afficheur activé pendant un délai suffisament long pour que son allumage soit perçu par les yeux.
4) Désactiver l'afficheur sélectionné.
5) Revenir au point 1), pour l'afficheur suivant.
6) Une fois que tous les afficheurs ont été sélectionnés, revenir au point 1), pour le premier chiffre.

Multiplexage possible, sans décodeur, de 4 afficheurs 7 segments à cathodes communes : Schéma électronique
Logiciel de dession de schémas électroniques : EAGLE 6.4.0
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Affichage multiplexé, avec décodeur BCD vers 7 segments

1) Présenter la donnée BCD et la donnée du point décimal qui correspondent au symbole à afficher sur l'afficheur sélectionné.
La donnée BCD est envoyée sur les connexions « A » à « D », pour les symboles BCD, et sur « P » pour le point décimal.
Le bit de poids fort se trouve sur la broche « A ».
Le circuit intégré CD40511 se charge d'envoyer des données cohérentes aux anodes des afficheurs 7 segments destinées à former des symboles.
Seule la connexion dédiée au point décimal est reliée aux anodes correspondantes des afficheurs 7 segments.
2) Mémoriser la donnée BCD en agissant sur l'entrée « LE ».
3) Activer ou non le point décimal.
4) Activer l'afficheur sélectionné.
Cela consiste à relier sa cathode à la masse.
Pour ce faire, il faut envoyer un « 1 » logique sur la broche de sélection de la cathode correspondante, nommées « C_1 » à « C_4 ».
Un seul afficheur doit être sélectionné, au maximum, à chaque instant.
5) Laisser l'afficheur activé pendant un délai suffisament long pour que son allumage soit perçu par les yeux.
6) Désactiver l'afficheur sélectionné.
7) Revenir au point 1), pour l'afficheur suivant.
8) Une fois que tous les afficheurs ont été sélectionnés, revenir au point 1), pour le premier chiffre.

L'entrée « LE » est aussi appelée « ~STROBE ».

L'entrée « ~BL » - « Blanking » , qui est active à l'état bas, sert à éteindre tous les segments pilotés par le circuit intégré CD4511.

L'entrée « ~LT » - « Lamp Test », qui est également active à l'état bas, et qui est prioritaire sur l'entrée « ~BL » , sert à tester tous les segments pilotés par le circuit intégré CD4511 en les allumant.
Cela peut être utile pour réaliser un clignotement de symboles ou une modulation de l'intensité lumineuse perçue de ceux-ci.

Multiplexage possible, avec décodeur, d'un afficheur 7 segments à cathodes communes : Schéma électronique
Logiciel de dession de schémas électroniques : EAGLE 6.4.0
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Il est recommandé de ne pas dépasser le nombre limite de 8 afficheurs multiplexés.
Cela risquerait de produire un effet de scintillement des afficheurs, qui s'ajouterait à une baisse de luminosité trop importante de ces derniers.

Il existe des microcontrôleurs qui intègrent un, ou même plusieurs périphériques de pilotages d'afficheurs LCD ou à LED.
Cela permet d'éviter de devoir gérer le multiplexage dans la programmation, car celui-ci est alors pris en charge par le périphérique.

3) Mettre en place un charlieplexage

Le charlieplexage nécessite, pour qu'il soit efficace en terme de restriction du nombre de broches utilisées, la possibilité de placer celles-ci dans l'état de haute impédance.