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Bases d'affichage à 7 segments, broches, types, contrôle et utilisations

Ce guide concerne le fonctionnement des affichages à 7 segments et comment vous pouvez les utiliser dans vos projets électroniques.Il explique les broches de l'écran, comment chaque segment s'allume et les deux types communs: cathode commune et anode commune.Vous apprendrez également à activer les segments sur l'utilisation d'un microcontrôleur, à contrôler la luminosité avec les résistances et à utiliser les transistors pour gérer en toute sécurité l'énergie.Le guide comprend des exemples, des diagrammes et montre comment les affichages à 7 segments sont utilisés dans des appareils réels comme les horloges, les thermomètres et les micro-ondes.Que vous commenciez ou que vous créiez déjà des projets, ce guide vous aidera à comprendre et à utiliser des affichages à 7 segments de la bonne façon.

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Épingle d'affichage à 7 segments

Un affichage typique à 7 chiffres à un chiffre à un chiffre a 10 broches.Chaque broche contrôle un segment spécifique, à l'exception des deux broches qui agissent comme des bornes communes pour la puissance.Par exemple, la broche 1 se connecte au segment «E» (en bas à gauche), tandis que la broche 2 contrôle le segment «D» (en bas).Les broches 3 et 8 sont les bornes communes, toutes connectées à la terre (cathode commune) ou à la puissance (anode commune).Le reste des épingles éclaire les segments «C», «B», «A», «F», «G» et le point décimal.

Figure 2. Configuration de la broche d'affichage à 7 segments

Numéro d'épingle	Nom de broche	Description
1	e	Contrôle la LED inférieure gauche de l'écran de 7 segments
2	d	Contrôle le bas de la LED de l'écran à 7 segments
3	Com	Connecté au sol / VCC en fonction du type d'affichage
4	c	Contrôle la LED inférieure droite de l'écran de 7 segments
5	DP	Contrône le point décimal LED de l'affichage à 7 segments
6	b	Contrôle la LED supérieur droit de l'écran de 7 segments
7	un	Contrôle le plus haut LED de l'écran de 7 segments
8	Com	Connecté au sol / VCC en fonction du type d'affichage
9	f	Contrôle la LED supérieure gauche de l'écran de 7 segments
10	g	Contrôle la LED centrale de l'écran à 7 segments

Caractéristiques des affichages à 7 segments

• Structure du segment: Un écran de 7 segments comprend sept barres légères disposées pour former des nombres, ressemblant à la forme d'un «8.»Ces segments sont étiquetés «A» à «G», avec un huitième segment en option, le point décimal (DP), généralement situé en bas à droite.En combinant ces segments dans différents modèles, l'écran peut représenter les chiffres 0 à 9 et quelques lettres simples comme a - f.Cette disposition simple le rend idéal pour les écrans numériques en raison de sa facilité d'utilisation.

• Technologie d'affichage: Ces affichages utilisent généralement des LED, où chaque segment s'allume lorsque le courant électrique le traverse.Les modèles basés sur les LED sont brillants, économes en énergie et visibles dans diverses conditions d'éclairage.Certaines versions utilisent la technologie LCD, qui consomme moins d'énergie et est bien adaptée aux appareils alimentés par batterie, bien que les LCD soient généralement plus sombres et moins visibles dans des paramètres lumineux.

• Types de configuration: Il existe deux méthodes de câblage principal: la cathode commune (CC) et l'anode commune (CA).Dans les écrans CC, toutes les bornes négatives sont connectées ensemble et les segments sont activés en fournissant une tension positive.Dans les écrans CA, tous les terminaux positifs sont connectés et les segments sont activés en mettant la mise en œuvre des cathodes individuelles.Le choix dépend de la conception du circuit et de la façon dont l'écran est entraîné.

• Représentation du caractère : Bien que principalement conçus pour les nombres, ces écrans peuvent également montrer une gamme limitée de lettres en particulier A à F, ce qui est utile pour les sorties hexadécimales.En raison d'avoir seulement sept segments, ils ne peuvent pas former avec précision la plupart des lettres ou des symboles complexes, mais ils suffisent pour les besoins alphanumériques de base.

• Contrôle et interfaçage: Chaque segment peut être activé ou désactivé individuellement, souvent contrôlé par des broches GPIO de microcontrôleur.Pour simplifier le contrôle, les circuits intégrés de décodeur / pilote comme le 7447 ou le CD4511 peuvent convertir les entrées binaires en combinaisons de segments appropriées, en réduisant le nombre de connexions nécessaires.

• Avantages: Leurs principales forces incluent le faible coût, la facilité de contrôle et la lisibilité.Les types de LED sont brillants et durables, tandis que les variantes LCD conservent la puissance.Ces traits les rendent populaires pour de nombreux appareils électroniques, en particulier lorsque la simple sortie numérique est suffisante.

• Limites: Le plus gros inconvénient est le jeu de caractères limité, ils ne peuvent pas afficher du texte intégral ou des graphiques complexes.Les modèles LED peuvent avoir des angles de vision étroits, tandis que les LCD peuvent lutter contre la visibilité dans la lumière vive.Ces limitations doivent être prises en compte lors de la sélection d'un type d'affichage pour un projet.

Modules d'affichage alternatifs

Afficher Taper	Description	Avantages	Limites
Affichages à 7 segments	Sept segments LED pour les chiffres et quelques personnages.	Très facile à utiliser	Affiche uniquement les chiffres et les caractères limités
Affichages de la matrice de points	Grille de LED (par exemple, 5x7 ou 8x8) formant personnalisable personnages et animations.	Bon marché et largement disponible	Pas adapté au texte ou aux graphiques
		Faible consommation d'énergie	Plus complexe à programmer
		Utilisé dans la signalisation, les horloges, etc.
LCD alphanumériques	LCD préformaté (par exemple, 16x2, 20x4) montrant des lignes de Caractères de taille fixe (généralement format de 5x8 points).	Simple à interface (protocoles standard)	Caractères de taille fixe
		Idéal pour les menus / affichages de statut	Capacités graphiques limitées
		Lisible dans divers éclairage	Rafraîchissement plus lent que les affichages graphiques
Écrans OLED	Affichages émettants avec un contraste élevé;disponible dans monochrome ou couleur pleine.	Contraste élevé et angles de vision larges	Coût plus élevé
		Mince et léger	Durée de vie plus courte (en particulier les pixels bleus)
		Faible puissance lors de la montre de contenu sombre	Besoin de plus de mémoire et de traitement
Écrans TFT	LCDS en couleur et haute résolution avec matrice active, Souvent compatible tactile.	Couleur et détail riches	Consommation d'énergie élevée
		Peut inclure le toucher	Nécessite plus de RAM / traitement
		Idéal pour les vidéos, les GUIS, les tableaux de bord	Costlier et complexe pour intégrer

Comment fonctionne un écran à 7 segments?

Le fonctionnement d'un affichage à 7 segments est basé sur le biais de diodes (LED) émettant de la lumière à l'intérieur de chaque segment.Lorsqu'une tension est appliquée dans la bonne direction, de l'anode à la cathode, le segment s'allume.Chaque segment peut être contrôlé indépendamment, généralement via les broches de sortie numérique d'un microcontrôleur ou un IC de pilote d'affichage spécialisé.Ces contrôleurs déterminent quels segments sont activés à tout moment en fonction du caractère souhaité.

Pour éviter d'endommager les LED d'un courant excessif, une résistance de limitation de courant est connectée en série avec chaque segment.Cette résistance garantit que le courant circulant à travers chaque LED reste dans une plage de sécurité, qui est généralement d'environ 20 à 30 milliampères (MA).Cependant, la valeur exacte peut varier en fonction du type de LED utilisé et de la luminosité requise.Il existe deux principaux modes opérationnels pour les écrans à 7 segments:

1. Mode statique: Dans ce mode, chaque chiffre et ses segments correspondants sont allumés en continu.Cette configuration nécessite une ligne de contrôle distincte pour chaque segment de chaque chiffre, qui peut devenir inefficace si de nombreux chiffres sont utilisés.Cependant, il offre une simplicité et une luminosité constante.

2. Mode multiplexé : Pour réduire le nombre de lignes de contrôle et la consommation d'énergie, les affichages sont souvent exécutés en mode multiplexé.Dans ce mode, un seul chiffre est allumé à la fois, mais le système bascule rapidement entre les chiffres à une vitesse suffisamment élevée pour percevoir tous les chiffres comme étant en permanence en continu.Cette commutation est souvent manipulée à l'aide de temporisateurs de microcontrôleurs ou de registres de décalage, qui permettent une synchronisation et un contrôle précis.

Figure 3. Mappage du segment dans un affichage LED à 7 segments

La figure ci-dessus illustre la structure et l'étiquetage d'un affichage à 7 segments.Il montre la disposition rectangulaire des sept segments (A, B, C, D, E, F et G) sur dix vues différentes de l'affichage.Dans chaque image, différents segments sont ombrés en vert pour représenter leur activation.Cela aide à visualiser comment chaque segment individuel contribue à la formation de chiffres.La figure met systématiquement en évidence diverses combinaisons, en aidant dans la compréhension de la façon dont la activité de segments spécifiques crée des caractères reconnaissables.

Afficher les codes binaires à 7 segments

Pour montrer un chiffre, le microcontrôleur envoie un code binaire qui tourne sur la bonne combinaison de segments.Par exemple, pour afficher «0», les segments A, B, C, D, E et F sont activés, et G est désactivé.Pour un affichage de cathode commun, il s'agit du binaire 0b00111111 (ou 0x3f en hexadécimal).Pour une anode commune, la logique est inversée 0B11000000 (0xc0).Le code doit correspondre au type d'affichage, ou les mauvais segments s'allumeront.L'utilisation de tables de recherche binaires permet de gagner du temps de traitement et assure des mises à jour rapides et précises, en particulier dans les applications dynamiques comme les compteurs ou les minuteries.

Le tableau ci-dessous illustre comment les nombres apparaissent sur un affichage à 7 segments avec une configuration d'anode commune:

Nombre	g f e d c b a	Code hexadécimal
0	1000000	C0
1	1111001	F9
2	0100100	A4
3	0110000	B0
4	0011001	99
5	0010010	92
6	0000010	82
7	1111000	F8
8	0000000	80
9	0010000	90

Le tableau ci-dessous affiche les chiffres tels qu'ils apparaissent sur un affichage à 7 segments à l'aide d'une configuration de cathode commune:

Nombre	g f e d c b a	Code hexadécimal
0	0111111	3f
1	0000110	06
2	1011011	5b
3	1001111	4F
4	1100110	66
5	1101101	6d
6	1111101	7d
7	0000111	07
8	111111	7f
9	1001111	4F

Dans cette configuration, chaque segment d'un affichage à deux chiffres à 7 segments est connecté à l'Arduino Uno via une résistance de limitation de courant (généralement 220Ω à 330Ω).Les segments étiquetés A à G (et le point décimal facultatif DP) sont câblés en parallèle sur les deux chiffres et connectés aux broches numériques D2 à D9 sur l'Arduino.Par exemple, le segment «A» est connecté à D2, «B» à D3, etc.Chaque chiffre a sa propre broche de cathode (CC) commune, qui contrôle si ce chiffre est activé.Ces broches courantes sont connectées aux broches Arduino D10 et D11 et sont utilisées pour le multiplexage: un seul chiffre est activé à la fois, mais la commutation entre elles assez rapidement (généralement> 50 Hz) fait apparaître les deux chiffres éclairés simultanément.Utilisez DigitalWrite () pour contrôler les segments et quel chiffre est actif.Une table de recherche dans vos nombres de cartes de croquis (0–9) à leurs combinaisons de segments correspondantes.Pour gérer efficacement plusieurs chiffres, utilisez le multiplexage dans votre code ou une bibliothèque qui le prend en charge.Cela réduit le nombre d'épingles d'E / S Arduino requises tout en activant les mises à jour de l'affichage dynamique.

Figure 4. Circuit d'affichage à 7 segments avec Arduino

Utilisation d'un affichage de segment cathode commun à 7

Dans un affichage à 7 segments de cathode commun (CC), toutes les bornes de cathode des LED individuelles qui forment les segments d'affichage sont connectées en interne et acheminées vers une ou plusieurs broches de cathode commune externes.Ces broches de cathode communes sont généralement connectées à la terre (GND) dans le circuit.Chacun des segments individuels, étiquetés de «A» à «G», ainsi que le point décimal facultatif (DP), a sa propre broche d'anode, qui est contrôlée indépendamment.

Pour éclairer un segment spécifique sur ce type d'affichage, une haute tension (généralement + 5V ou + 3,3 V, selon le système) doit être appliquée à la broche anode correspondante.Parce que les cathodes sont ancrées, le courant s'écoulera de l'anode vers la cathode, permettant au segment LED de s'allumer.L'utilisation d'une cathode commune simplifie l'interfaçage avec les microcontrôleurs, car le contrôleur peut activement proposer le courant vers les broches du segment individuel plutôt que de le couler.

Cette configuration est populaire dans les projets électroniques débutants en raison de sa logique de câblage et de programmation simple.Il permet de créer des caractères alphabétiques numériques ou limités en combinant différents segments.Par exemple, pour afficher le numéro «2», les segments A, B, D, E et G sont activés.Le microcontrôleur active chaque segment en réglant sa broche respective élevée.

Cependant, une considération survient lors de la tentative d'affichage des caractères comme «8», qui nécessitent que les sept segments soient sur la fois.Chaque segment LED attire une certaine quantité de courant (généralement autour de 10-20 mA), et l'éclairage de tous les segments peut s'ajouter jusqu'à 140 mA ou plus.La plupart des broches d'E / S microcontrôleur ne sont pas conçues pour trouver simultanément un courant total aussi important sur plusieurs broches.Si trop de courant est dessiné, il peut endommager le microcontrôleur ou le faire mal fonctionner.Pour atténuer cela, beaucoup utilisent des CI de pilote externe (comme l'ULN2003A), des réseaux de transistors ou des résistances de limitation de courant pour gérer en toute sécurité la charge sans surcluler le microcontrôleur.

Figure 5. Diagramme de circuit d'affichage à 7 segments commun

La figure montre le câblage interne et externe d'un affichage à 7 segments de cathode commun.L'affichage est étiqueté avec des segments A à G et un point décimal (DP).Chaque segment est connecté à un symbole de diode (D1 à D8), représentant les segments LED individuels.Tous les cathodes sont connectés ensemble et liés à la terre, indiquant la configuration commune de la cathode.L'application d'un signal élevé à l'anode de tout segment permet au courant de circuler dans le segment, en l'éclatant.

Utilisation d'un affichage d'anode commun à 7 segments

Dans un affichage à 7 segments d'anode commun (CA), toutes les bornes d'anode des segments LED sont connectées en interne et sont ramenées à une broche commune étiquetée comme l'anode commune (CA).Cette broche commune est connectée à une alimentation de tension positive, souvent + 5V.Chaque segment individuel de l'écran, étiqueté A à G (avec un point décimal facultatif étiqueté DP), a sa cathode exposée pour une connexion et un contrôle externes.

Pour éclairer un segment spécifique, sa cathode doit être connectée à la terre (faible) tandis que l'anode commune reste à + 5V (haut).Cela implique que la logique pour contrôler les segments est inversée contrairement à un affichage de cathode commun, où les segments sont activés avec un signal élevé, dans un affichage d'anode commun, ils sont activés avec un signal faible.En conséquence, votre code de contrôle doit inverser le modèle binaire utilisé pour un affichage de cathode commun.Par exemple, un motif qui allume le chiffre «0» dans un affichage de cathode commun peut utiliser une valeur hexadécimale comme 0x3f;Le même motif pour un affichage d'anode commun serait 0xc0, qui est l'inverse bitwise.

Les microcontrôleurs capables de couler le courant (c'est-à-dire tirer la broche de sortie à la terre) sont mieux adaptés à la conduite des écrans CA, car ils peuvent effectivement compléter le circuit pour tout segment qui doit être activé.Ces écrans sont également avantageux dans les systèmes où d'autres composants fonctionnent avec une logique active-bas, comme lors de l'utilisation de transistors NPN ou de certains types de portes logiques.Cependant, vous devez vous assurer que la logique du firmware ou du pilote est correctement configurée pour tenir compte de ce comportement inversé pour éviter les erreurs d'affichage.

Figure 6. Diagramme de circuit d'affichage à 7 segments commun

Le chiffre se compose de deux parties.À gauche, il y a un diagramme d'un affichage commun à 7 segments indiquant les étiquettes de segment interne (A à G et DP) et comment elles sont disposées pour former des chiffres.Une seule broche d'anode commune est affichée en haut.À droite, un schéma de circuit simplifié illustre comment chaque segment (A à G, DP) est connecté à sa diode correspondante (D1 à D8), avec toutes les anodes liées à une haute tension courante (CA).Chaque cathode peut être contrôlée individuellement par la mise à la terre pour allumer le segment correspondant.

Aperçu de l'affichage de la trempette à 7 segments

Figure 7. Affichage de la trempette à 7 segments

Le diagramme ci-dessus illustre les dimensions standard pour un affichage à 7 segments dans un format à double package en ligne (DIP), couramment utilisé pour les installations de PCB à travers.L'affichage mesure 19,00 mm de haut de la base en haut, avec des chiffres mesurant 14,20 mm (0,56 pouces) de hauteur, une taille largement utilisée qui garantit une bonne visibilité dans les environnements intérieurs et extérieurs.Les segments sont inclinés vers l'intérieur à 8 °, améliorant la lisibilité d'un point de vue aérien.

Le corps d'affichage mesure environ 12,60 mm de large et a une épaisseur optimisée pour les dispositions de PCB standard.L'espacement des broches suit le pas conventionnel de 2,54 mm, chaque ligne contenant quatre broches et mesurant 10,16 mm de longueur totale.Les lignes sont espacées de 15,24 mm à travers le paquet.Chaque broche a un diamètre de 0,51 mm, compatible avec des prises de trempette standard ou des dimensions à travers le trou.L'affrontement entre la surface du PCB et la base d'affichage varie de 6,3 mm à 8,0 mm, offrant un dégagement suffisant pour la soudure et le flux d'air.

Comment choisir le bon affichage à 7 segments?

Pour choisir le bon affichage de 7 segments, commencez par décider de la bonne taille.Les plus petits fonctionnent bien pour les appareils portables, tandis que les plus grands améliorent la lisibilité dans les mètres ou les écrans publics.Ensuite, pensez à la couleur.Les LED rouges sont courantes car elles sont économes en énergie et ont besoin d'une tension plus faible.D'autres couleurs comme le vert ou le bleu utilisent plus de puissance et nécessitent une tension plus élevée.

Vous devrez également faire correspondre le type de l'écran (anode commune ou cathode commune) à votre circuit.Par exemple, si votre microcontrôleur peut fournir un courant (source), un affichage de cathode commun est un meilleur ajustement.S'il ne peut que couler le courant, optez pour une anode commune.Vérifiez toujours la fiche technique des cotes actuelles, de la luminosité et des affectations de broches.Cela garantit que votre affichage fonctionne comme prévu et évite les dommages causés par des tensions ou des courants incorrects.

Applications des affichages à 7 segments

Horloges et montres numériques

L'une des utilisations les plus courantes des écrans à 7 segments est les horloges numériques et les montres-bracelets.Ces écrans sont idéaux pour montrer le temps en heures, minutes et secondes en raison de leur clarté et de leur simplicité.Qu'il s'agisse d'un réveil sur une table de chevet ou d'une horloge de bureau murale, les écrans de 7 segments offrent un moyen rapide et facile de lire l'heure à distance.Leur éclairage brillant les rend également visibles dans des environnements à faible luminosité ou sombres.

Thermomètres numériques

Dans les environnements à domicile et médicaux, les thermomètres numériques utilisent souvent des écrans à 7 segments pour montrer les lectures de température.Ils sont utilisés dans les thermomètres intérieurs / extérieurs, les thermomètres corporels et les systèmes de CVC.Parce qu'ils n'ont qu'à afficher les nombres, généralement deux ou trois chiffres, les écrans à 7 segments sont un ajustement parfait, offrant une sortie rapide et facile à lire sans nécessiter un affichage graphique complet.

Voltmètres et multimètres

Les affichages à 7 segments sont une fonctionnalité standard dans les voltmètres numériques et les multimètres, qui sont des outils utilisés pour mesurer la tension, le courant et la résistance.Ces écrans permettent de voir instantanément des lectures numériques précises.Leur temps de réponse et leur lisibilité rapide les rendent bien adaptés aux tests électroniques et au dépannage.

Pompes à gaz et distributeurs de carburant

Dans les stations-service, les distributeurs de carburant utilisent de grands écrans de 7 segments robustes pour montrer la quantité de carburant distribuée, le coût par gallon / litre et le coût total.Leur capacité à rester lisible au soleil et à des conditions de plein air dues les rend idéales pour cet environnement.Ils sont également robustes et durables, ce qui réduit les besoins de maintenance.

Micro-ondes et appareils de cuisine

De nombreux appareils de cuisine, en particulier les micro-ondes, utilisent des écrans à 7 segments pour afficher le temps de cuisson, le compte à rebours ou les paramètres d'alimentation.L'affichage est intuitif et facile à interpréter, même vous ne vous inclinez pas technologiquement.Parce qu'ils nécessitent une puissance et un espace minimal, ce sont des solutions rentables pour les fabricants d'appareils.

Échelles de pesée (personnel et industriel)

Les échelles de salle de bain à domicile et les systèmes de pesage de qualité industrielle utilisent des écrans à 7 segments pour présenter les valeurs de poids.Ces écrans sont souvent choisis pour leur fiabilité et leur lisibilité.Dans des contextes industriels, les affichages peuvent être suffisamment grands pour être vus à distance dans les entrepôts ou les planchers de production.

Équipement industriel et de laboratoire

Dans les paramètres professionnels, des écrans à 7 segments se trouvent fréquemment sur les instruments de mesure, les alimentations et les systèmes de surveillance.Ils sont utilisés pour montrer les données numériques clés comme la fréquence, la pression, la tension ou le temps de fonctionnement.Ces écrans offrent une durabilité, une précision et une facilité d'intégration dans les systèmes montés sur panneau.

Systèmes intégrés à faible coût

Dans de nombreuses applications intégrées où seuls les nombres sont requis, tels que les compteurs, les minuteries, les tableaux de bord ou les outils de diagnostic de base, les affichages à 7 segments offrent une alternative à faible coût aux interfaces graphiques plus complexes.Ils consomment peu d'énergie et sont faciles à programmer, ce qui les rend adaptés aux systèmes alimentés par batterie ou aux ressources.

Comment utiliser des résistances avec un écran à 7 segments?

Un moyen facile de contrôler un affichage à 7 segments consiste à mettre une résistance devant chaque segment.Cela aide à protéger les minuscules lumières à l'intérieur de l'écran, appelées LED, de l'obtention trop d'électricité.Trop de courant peut rendre les LED surchauffer ou cesser de fonctionner.Ces résistances aident également à maintenir le niveau de lumière même dans tous les segments.La valeur de chaque résistance se situe généralement entre 220 ohms (Ω) et 470 ohms (Ω).Le nombre exact dépend de deux choses: la tension d'alimentation et la brillance que vous voulez que l'écran soit.Par exemple, si vous utilisez une alimentation de 5 volts et que chaque segment utilise environ 2 volts, une résistance de 150 ohms laissera environ 20 milliampères (mA) de courant.C'est une bonne quantité de courant pour rendre l'écran suffisamment brillant mais toujours sûr pour les LED.

Si vous utilisez des résistances plus grandes, moins de courant coulera et l'affichage aura l'air de gradateur.Mais cela peut aider les LED à durer plus longtemps et à utiliser moins de puissance.Si vous utilisez des résistances plus petites, plus de flux de courant et l'affichage semble plus lumineux, mais il peut s'user plus rapidement et devenir plus chaud.Dans des configurations plus avancées, comme lorsqu'une résistance est partagée entre plusieurs segments (appelés multiplexage), la luminosité peut sembler inégale.En effet, différents segments peuvent tirer différentes quantités de courant.Dans ces cas, il est préférable d'utiliser une résistance pour chaque segment ou d'utiliser des puces spéciales qui contrôlent automatiquement le courant.Ces méthodes rendent l'affichage plus beau et fonctionnent plus de manière fiable.

Figure 8. Diagramme d'affichage à 7 segments basé sur la résistance de base

La figure illustre un diagramme de circuit de base pour conduire un seul affichage LED à 7 segments en utilisant des résistances individuelles pour chaque segment.Chacun des segments de l'affichage (étiqueté A, B, C, D, E, F, G et DP (point décimal)) est connecté en série avec une résistance de 220Ω, ce qui limite le courant à des niveaux sûrs.Ces résistances sont contrôlées à travers des commutateurs qui basculent l'entrée entre la logique "élevée" et la logique "bas", permettant à chaque segment d'être activé ou désactivé de manière indépendante.La broche commune de l'affichage à 7 segments est connectée à une source de tension partagée, permettant le fonctionnement des LED individuelles dans l'écran en fonction des signaux de logique d'entrée.Cette configuration illustre le moyen le plus simple et le plus direct de tester et de faire fonctionner un affichage à 7 segments manuellement.

Comment utiliser des transistors avec un écran à 7 segments?

Les transistors sont comme de minuscules interrupteurs électroniques qui aident à contrôler les parties d'un affichage à 7 segments.Dans une configuration de «cathode commune», toutes les extrémités négatives (cathodes) des LED sont réunies et liées à la terre.Pour éclairer un segment, le microcontrôleur envoie un signal à l'extrémité positive (anode).Étant donné que le sol doit être activé et désactivé pour contrôler chaque chiffre, les transistors NPN sont utilisés.Le microcontrôleur envoie un petit signal à la base (jambe du milieu) du transistor, ce qui permet au courant de le traverser, éclairant le segment.

Dans une configuration «anode commune», toutes les extrémités positives (anodes) sont connectées et connectées à la puissance (généralement 5V).Ici, vous pouvez utiliser des transistors PNP ou des interrupteurs spéciaux comme les MOSFET à N-canal pour contrôler les extrémités négatives (cathodes).L'affichage s'allume lorsque le microcontrôleur envoie un signal pour tirer la cathode bas (près de 0V).Pour les écrans avec plus d'un chiffre, le multiplexage est utilisé.Cela signifie que le microcontrôleur tourne sur un chiffre à la fois très rapidement, si rapidement qu'il semble que tous les chiffres se déroulent en même temps.Chaque chiffre utilise son propre transistor, que le microcontrôleur continue et éteint en ordre, tout en envoyant les bons signaux aux segments.

Pour protéger le microcontrôleur et assurer que les transistors fonctionnent correctement, une petite résistance (généralement environ 1 000 ohms) est placée entre le microcontrôleur et la base du transistor.Cela limite la quantité de courant qui circule. De plus, il est important de choisir des transistors qui peuvent gérer la quantité de courant nécessaire par les LED.Si les transistors sont trop faibles, ils peuvent surchauffer ou cesser de fonctionner et l'affichage peut ne pas avoir l'air bien.Le choix des bonnes pièces et la gestion de la chaleur aident soigneusement à bien fonctionner l'affichage et à durer plus longtemps.

Figure 9. Contrôle basé sur le transistor d'un diagramme d'affichage à 7 segments

Le diagramme illustre une méthode simple pour conduire un affichage à sept chiffres à un chiffre à l'aide de huit commutateurs (SW1 à SW8), chacun connecté via une résistance de 220Ω aux segments individuels de l'écran.Les lignes de commande de segment sont acheminées vers les entrées d'affichage, qui sont alimentées via un commutateur de transistor (Q1).Une résistance de 1kΩ (R9) relie la base du transistor à la ligne de commande 5V, permettant à l'affichage d'être activé lorsque le transistor est activé.Cette configuration garantit un contrôle de courant approprié et un fonctionnement efficace de l'écran.

Conclusion

Un segment à 7 segments est un moyen simple et utile de montrer les nombres dans les appareils électroniques.Chaque segment est comme une petite lumière, et en allumant les bons, vous pouvez afficher n'importe quel chiffre de 0 à 9. Vous pouvez utiliser un affichage de cathode ou d'anode commun, selon votre circuit.Pour protéger l'affichage et votre microcontrôleur, vous devez utiliser des résistances ou des transistors.Si vous avez plus d'un chiffre, vous pouvez utiliser une méthode appelée Multiplexing pour les allumer un à la fois très rapidement, donc ils ont tous l'air allumés.Ces écrans sont utilisés dans de nombreuses choses comme les horloges numériques, les échelles, les mètres et les appareils de cuisine, car ils sont bon marché, faciles à utiliser et clairs à lire.Avec les conseils de ce guide, vous pouvez ajouter en toute sécurité et facilement des écrans à 7 segments à vos propres projets.