Display a 7 segmenti e codifica BCD – Parte 1

Un display a 7 segmenti (seven-segment display) è uno dei più classici e datati dispositivi elettronici capace di visualizzare le 10 cifre decimali.

 

Esso è formato da 7 led disposti nella classica struttura ad 8. Essendo disposti ad 8, è facile capire come sia possibile visualizzare tutti i numeri da 0 a 9 a seconda dei led alimentati.

 

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Display a 7 segmenti

Display a 7 segmenti – Struttura ad 8

 

Ad esempio, alimentando i led identificati con le lettere “a”, “b” e “c” verrà visualizzato il numero 1.

Normalmente i diplay a 7 segmenti sono dotati anche di un ottavo led denominato “Digital Point – DP” che viene utilizzato per accendere il punto in basso a destra solitamente utilizzato per rappresentare cifre con virgola o per la separazione dei decimali.

Ricapitolando, un display a 7 segmenti è composto da 7+1 led è, quindi, facilmente intuibile come il numero di pin totali di cui esso è dotato sia pari a 9. Da cosa deriva proprio 9? Facile, basta osservare la figura sottostante.

 

Display a 7 segmenti - Logica

Display a 7 segmenti – Logica interna

 

Ognuno degli 8 led ha l’anodo in comune mentre il catodo è direttamente connesso al pin d’uscita. In realtà, i display a 7 segmenti in commercio hanno 10 pin totali poiché il pin in comune dei led è replicato (in realtà in commercio si possono trovare anche display a 7 segmenti in cui il led DP non ha pin in comune con gli altri led e quindi l’anodo ed il catodo del led DP sono direttamente esposti all’utente tramite 2 pin). A seconda se in comune vi sono gli anodi o i catodi dei led, si hanno display ad anodo comune o a catodo comune. I display ad anodo comune hanno, come già scritto, gli anodi dei vari led connessi insieme ed esposti all’utente tramite 2 pin. Tali pin devono essere connessi alla tensione di alimentazione Vcc. Un led si accende quando il rispettivo catodo viene connesso a massa. Viceversa, i display a catodo comune hanno i catodi dei vari led connessi insieme ed esposti all’utente tramite 2 pin. Tali pin devono essere connessi a massa Gnd. Un led si accende quando il rispettivo anodo viene connesso alla tensione di alimentazione.

La figura sottostante chiarisce quanto appena scritto.

 

Display a 7 segmenti ad anodo e catodo comune

Display a 7 segmenti ad anodo e catodo comune

 

Una domanda a questo punto sorge spontanea…come utilizzare un tale tipo di display? Sembrerebbe abbastanza facile. Basta infatti alimentare i led opportunamente in modo da far visualizzare il numero desiderato. Se volessimo visualizzare un numero statico, ovvero che non cambia mai, sarebbe sufficiente alimentare i led desiderati con la tensione di alimentazione osservata nel datasheet (forward voltage). Se invece volessimo modificare a piacimento il numero visualizzato, magari anche molto rapidamente, per fare, ad esempio, un conto alla rovescia?

In questo caso sarebbe necessario utilizzare un microcontrollore (es. Arduino, STM32, ATMEL, ecc.) così da pilotare i led del display direttamente dai pin di I/O del micro. Ovviamente, per poter connettere i pin del microcontrollore ai pin del display a 7 segmenti, è necessario adattare la tensione tramite il dimensionamento di una resistenza opportuna (una resistenza per ogni led).

Così facendo, però, andremo ad utilizzare ben 8 pin del microcontrollore. Se volessimo utilizzare 3 display a 7 segmenti per visualizzare tutti i numeri da 0 a 999 avremmo necessità di ben 24 pin!!! Un bel numero. E se volessimo diminuire il numero di pin da utilizzare? Ci viene in aiuto la codifica BCD come vedremo nella parte 2.

 

Alla prossima!!!

 


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