LED bảy đoạn và kỹ thuật hiển thị trên led bảy đoạn

1. Led bảy đoạn

Led bảy đoạn là bảy con led đơn ghép lại với nhau tạo thành một con số 8. Bảy con led này nối chung với nhau Anode hoặc Catode. Mỗi thanh led có một chân đưa ra để điều khiển.

Ví dụ led loại A chung có chân chung được nối lên mức cao khi hiển thị. Các thanh led muốn sáng thì chân điều khiển phải có mức áp thấp. Nếu sáng số 3 thì chân chung câu lên Vcc, các chân còn lại có mức áp tương ứng: abcdefg = 0000110 (mức 0 là thanh led sáng).
Led loại K chung tương tự nhưng khi chọn led thì chân chung nối xuống GND, thanh led sáng tương ứng tín hiệu điều khiển có mức thấp.



2. Một số phương pháp hiển thị bằng led bảy đoạn.

Có hai cách chính để đưa thông tin ra bảng led bảy đoạn: Chốt và quét. Tuy nhiên phương pháp kết hợp cả chốt và quét là tối ưu nhất và được dùng nhiều hiện nay, đặc biệt là trong các mạch hiển thị bảng báo tỉ giá. Các bạn vui lòng đọc kỹ để hiểu căn bản các phương pháp này trước khi xem đến phần phân tích mạch và lập trình, xin nhắc lại, nếu chưa hiểu về quét và chốt thì đừng phân tích mạch hay lập trình.

2.1 Phương pháp quét:

Dựa trên độ lưu ảnh của mắt, một hình ảnh mắt ta thấy nhưng phải mất 40ms mới xử lý xong (cỡ 24-25 hình trong 1 giây), do đó nếu các hình xuất hiện trước mắt ta mà chớp tắt nhanh hơn 25 hình/ giây thì ta không thấy nó chớp nữa, có thể hiểu như mắt ta bị thừa thông tin.

Như vậy nếu bằng cách nào đó ta cho một con led đơn chớp tắt thật nhanh (trên 25 Hz, nhanh hơn nữa càng tốt, vài trăm Hz, thậm chí vài KHz càng tốt miễn là con led có thể chớp tần số đó) ta sẽ thấy con led sáng luôn, mà thực chất là nó đang sáng_ tắt_sáng_tắt…. rất nhanh.

Bây giờ ta điều khiển một led bảy đoạn (loại A chung), cho chân chung lên nguồn, điều khiển sáng tắt nhanh cho hai thanh b,c của nó (5 thanh còn lại nhớ tắt) ta thấy nó sáng lên số 1, thực chất là đang chớp số 1.

Bằng cách cho luân phiên nhiều led hiển thị thông tin khác nhau ta có cảm giác nhiều led bảy đoạn đang sáng đồng thời, với cách này ta chỉ cần một bus dữ liệu nối song song cho tất cả các led (gồm 7 dây a,b,c,d,e,f,g) mỗi led được điều khiển bằng một tín hiệu khác sao cho tại một thời điểm chỉ có duy nhất một led bảy đoạn được phép hiển thị và lúc này bus cũng đang truyền dữ liệu ứng với Led này. Nếu có quá nhiều led bảy đoạn ta phải kết hợp thêm các IC giải mã chọn kênh như 74138, 74154…

Đôi khi để đơn giản trong lập trình người ta không dùng vi xử lý điều khiển trực tiếp cho led bảy đoạn mà dùng thêm IC giải mã từ BCD sang 7 đoạn (loại A chung) là 74247 cũng rất tốt. (Lúc này chỉ cần dùng 4 chân của vi xử lý để đưa mã BCD cho IC 74247 thay vì dùng 7 chân để cấp tín hiệu a,b,c,d,e,f,g cho led 7 đoạn )

Xem các hình dưới, nếu cho các led luân phiên sáng tắt, thời gian mỗi led khá lâu (lâu hơn thời gian lưu ảnh của mắt) ta sẽ thấy từng led một sáng như sau:



Nếu tăng tần số quét (giảm thời gian dành cho mỗi led) ta sẽ thấy kết quả 4 led cùng sáng như sau:



Phương pháp này tiện dụng ở phần cứng lẫn phần mềm, tuy nhiên nếu số lượng led quá nhiều thì thời gian sáng trung bình dành cho mỗi led là T lại giảm đi (T =1/n với là số led bảy đoạn, số đối tượng được quét ), Điều này kéo theo các led sẽ suy giảm độ sáng. Mặt khác phải tích hợp thêm IC giải mã, nhiều việc phát sinh cho thiết kế mạch lẫn lập trình. Tóm lại, phương pháp này ứng dụng cho các hiển thị thông tin ít ít, cỡ 20 led bảy đoạn trở xuống thì tuyệt vời nhưng thông tin nhiều như bảng tỉ giá ngoại tệ cần vài trăm led thì không ổn.

2.2 Phương pháp chốt:

Vẫn chia sẻ bus dữ liệu cho tất cả các led như phương pháp quét , đồng thời các led đều có chân A chung nối sẵn lên nguồn (lúc nào cũng sẵn sàng hiển thị). Mỗi led bảy đoạn kết hợp với 1 IC chốt, vi xử lý điều khiển chốt dữ liệu cho chính xác. Dữ liệu cho từng led sẽ lần lượt đưa lên Bus, ứng với dữ liệu của led nào thì IC chốt của led đó sẽ chốt dữ liệu lại, động tác này do vi xử lý thực hiện. Sau một lượt dữ liệu sẽ xuất hiện đầy đủ trên tất cả các led bảy đoạn, kể từ đó vi xử lý không cần mất công hiển thị nữa, các led sẽ sáng liên tục chứ không như phương pháp quét. Như vậy hình ảnh của phương pháp chốt sáng hơn và không nhấp nháy.

Hạn chế của phương pháp này là tốn nhiều IC chốt, mạch điều khiển chốt phức tạp (có thể dùng IC giải mã 74138, 74154 như phương pháp quét)
Một mô phỏng chốt 4 led như sau:



Phương pháp phối hợp

Đơn giản nhất là dùng IC ghi dịch 74595 hoặc 4094.
IC ghi dịch thực chất là các D. Flip Flop mắc nối tiếp với nhau,các IC ghi dịch có thêm một tầng công suất ra. Dữ liệu đưa vào IC ghi dịch theo kiểu nối tiếp, khi xuất ra có hai kiểu vừa nối tiếp, vừa song song.

Đối với led bảy đoạn thì kiểu ghi dịch không cần đến động tác quét, dữ liệu cứ đưa ra tuần tự và chốt lại là xong. Vi xử lý chỉ cần 3 chân (1 cho dữ liệu nối tiếp serial data, 1 cho xung nhịp clock và 1 để điều khiển xuất + chốt dữ liệu ra song song strobe)
Một mạch ví dụ:



Sử dụng IC tương đối phức tạp, có các bước như sau:
- Chuẩn bị byte cần dịch ra.
- Cho chân strobe về 0.
- Đưa bit đầu tiên ra chân serial data
- Tạo một sườn lên trên chân clock
- Cứ thế cho đến khi hết byte thì tiếp tục byte khác.
- Sau khi đã đưa hết các byte ra ngoài ta tạo một sườn lên trên chân strobe để xuất và chốt dữ liệu trong 74595 ra ngoài song song.
Lặp lại quá trình trên cho lần xuất dữ liệu mới tiếp theo.

[You must be registered and logged in to see this link.]