Afficheurs à Sept Segments et Décodeurs Correspondants :
2. - LES AFFICHEURS
2. 1. - TUBES COMPTEURS
2. 1. 1. - LE DÉCATRON
Il était utilisé comme tube
compteur dans certains calculateurs électroniques.
Il comporte une anode centrale
entourée de dix cathodes.
A un instant donné, la décharge ne
se produit qu'entre une seule cathode et l'anode. Entre les cathodes adjacentes
se trouvent des électrodes de transfert auxquelles sont appliquées les
impulsions à compter. A chaque impulsion, la décharge est déviée d'une
cathode à la suivante. Lorsque la décharge a fait un tour complet du tube, une
impulsion de comptage est envoyée à un second tube similaire qui marquera par
exemple les dizaines. Il suffit d'ajouter d'autres tubes pour enregistrer les
centaines, les milliers, etc...
Ces tubes sont abandonnés, ils nécessitaient en effet une décharge de
200 volts
et
l'usage de transformateurs.
2. 1. 2. - TUBES COMPTEURS DÉCIMAUX «TROCHOTRON»
Le principe du tube compteur décimal
est donné à la figure 27.
Le faisceau électronique est émis
par une cathode chauffée (effet thermoélectronique).
Ce faisceau est concentré, accéléré
puis dévié au moyen de plaques de déviation. Il passe à travers l'anode
perforée après avoir traversé un système de grilles, puis vient frapper l'écran
fluorescent sur lequel sont inscrits les chiffres de
0
à 9
ou des caractères alphabétiques.
Ils sont utilisables jusqu'à
1 MHz maximum.
Ces tubes nécessitent un circuit de
commande comprenant une conversion digitale /
analogique afin d'alimenter les électrodes de déviation.
2. 1. 3. - TUBE D'AFFICHAGE «NIXIE» OU INDICATEUR NUMÉRIQUE
Il comprend dix cathodes en forme de
chiffres (ou de signes) superposées. Il est représenté figure 28.
L'affichage d'un chiffre lumineux
est obtenu par application de la tension convenable (environ 160 V) sur la cathode correspondante.
Bien qu'elle fut lancée dans les
années 60 par BURROUGHS
cette technologie, quoique ancienne, se rencontre encore.
2. 2. - AFFICHEURS
A SEPT SEGMENTS ET DÉCODEURS CORRESPONDANTS
Avec les décodeurs
4 vers 10 et 4 vers 16, il est possible de connaître l'état d'un compteur en reliant par exemple une LED
à chaque sortie et en inscrivant à côté de chacune d'elle le chiffre décimal
ou hexadécimal qu'elle représente.
La figure 29 montre un décodeur 4
vers 10 à sorties actives à l'état 0 avec son réseau de LED associé.
Cette méthode est cependant peu
pratique car elle nécessite l'usage de 10 ou de 16 LED et que la valeur numérique de
l'état du compteur n'est pas vraiment affiché en clair.
C'est pourquoi, il a été créé
des circuits plus complexes offrant la possibilité d'afficher directement les signes correspondants.
Ces circuits sont appelés
afficheurs ou en anglais «display».
Le terme afficheur ou «display» désigne
tout circuit permettant d'afficher en clair une valeur numérique ou alphanumérique.
La diode LED
est l'élément le plus simple
des afficheurs, il permet en effet de visualiser un seul bit.
Il existe également des afficheurs
spécialisés tels que les cadrans de montres numériques. Les écrans vidéo
permettent également d'afficher des informations.
Toutefois, il existe un type de
circuit permettant d'afficher des informations en code décimal ou hexadécimal
au moyen d'une matrice de 7 segments constitués de 7
diodes LED, c'est pourquoi nous appellerons ces afficheurs,
afficheurs 7 segments.
L'afficheur à
7 segments
permet de reproduire les signes
0
à 9
et A
à F, il comporte également un point appelé DP
(de «Decimal
Point»
en
anglais) qui n'est autre que l'équivalent de notre virgule décimale.
Chaque segment est désigné par une
lettre a, b, c, d, e, f, g
et le point par
D.P.
La figure 30 montre la disposition
de ces segments.
La figure 31 représente un
afficheur 7 segments complet dans son boîtier.
En commandant convenablement
l'allumage de certains segments, on visualise les nombres désirés.
Pour visualiser un
zéro,
on allumera les segments a, b, c, d, e, f.
Pour visualiser un
1, on allumera les
segments b, c
et pour un
2,
les segments a, b, g, e, d
par exemple.
Les combinaisons utiles sont représentées
pour un circuit décodeur décimal à la figure 32.
Le circuit interne d'un afficheur 7
segments est très simple.
La figure 33 illustre les deux cas existants.
Figure 33-a, les
8 LED
sont reliées entre elles par leur anode, il s'agit d'un
afficheur à anode commune, alors que la
figure 33-b, les 8 LED
sont reliées par leur cathode, l'afficheur est dit à
cathode commune.
Dans les afficheurs à
cathode commune
pour allumer un segment, il est nécessaire d'appliquer sur
les anodes correspondant au signe choisi une tension positive afin que les
diodes correspondantes s'allument.
A titre d'exemple, la figure 34
donne le brochage d'un afficheur à anodes communes de marque Monsato, ainsi que
sont schéma équivalent.
Il est clair que l'on ne peut
commander un afficheur de ce type directement avec les sorties d'un compteur
binaire ; en effet, celui-ci requiert une commande spéciale pour faire
apparaître le chiffre décimal choisi. Il convient donc d'intercaler entre ces
deux circuits un décodeur 4 vers 7
comme vous pouvez le voir dans le schéma synoptique de la figure 35.
Nous avons à faire à un
décodeur
4 vers 7 pour lequel nous pouvons dresser la table de vérité.
Sachant que les entrées
correspondant aux segments a, b, c, d, e, f, g
seront par exemple, à
0
(cas d'un afficheur
à anode commune) pour un segment illuminé et
1
pour un segment éteint, nous pouvons établir une correspondance entre le code
binaire représentatif du chiffre décimal choisi et la combinaison nécessaire
pour le visualiser.
Ainsi, par exemple pour afficher le
code 410
soit
01002,
il faut éclairer les segments
f, g, b, c.
Nous pouvons dire que dans ce cas,
les entrées d, e, a
sont égales à
0
et les entrées f, g, b, c
sont égales à
1.
La figure 36 représente la table de
vérité d'un décodeur BCD
vers 7 segments
nécessaires pour commander un afficheur à anodes communes (sortie active à l'état
0).
On note ici les sorties
ON
et
OFF
car ce sont
des sorties à collecteur ouvert (ON allume le segment, OFF l'éteint)d'où
l'usage de résistances extérieures.
Il existe également des décodeurs
(7448 TTL
par exemple) dont les sorties sont
actives à 1
pour commander les afficheurs
à cathode commune.
Généralement, les 4 bits du code
BCD
sont indiqués par les lettres
A, B, C, D
où
D
est le bit le plus significatif de poids
23,
tandis que celui le moins significatif a un poids de
20.
Nous
pouvons
voir figure 37 un décodeur
7447
commandant un afficheur 7 segments.
Ce décodeur dispose de sorties à
collecteurs ouverts autorisant une liaison directe avec des afficheurs à anode
commune. Des entrées supplémentaires sont aussi prévues :
LT
ou «lamp
test» qui permet de vérifier le fonctionnement de l'afficheur en
allumant tous les segments si BIest à l'état 1.
BI / RBO
ou «blanking
output» qui permet l'effacement des segments de l'afficheur quelque
soit l'état des autres entrées.
RBI
ou «ripple
blanking input» qui permet l'effacement des
0
à gauche si A, B, C, D sont à
0.
La table de vérité du décodeur
7447
est donnée figure 38 ainsi que son logigramme interne qui est un réseau
combinatoire, et son brochage.
La figure 39 montre comment on peut
utiliser les entrées
et les sorties
pour supprimer les 0 non significatifs sur un ensemble de décodage à 3 chiffres.
Le
du décodeur des centaines est à 0 en permanence. A chaque fois qu'un 0 se présente
sur le décodeur des centaines, ce 0 est
effacé et la sortie
passe à 0 validant
du décodeur suivant.
Si un 0
se présente sur le décodeur des dizaines, il est à son tour effacé et l'on
va valider
du décodeur des unités.
Afficheurs à 7 Segments
et Décodeurs correspondants
LT
ou «lamp
test» qui permet de vérifier le fonctionnement de l'afficheur en
allumant tous les segments si BI
est à l'état 1.
et les sorties 
pour supprimer les 0 non significatifs sur un ensemble de décodage à 3 chiffres.
passe à 0 validant 
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