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 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 BI est à l'état 1.

      BI / RBO ou «blanking input» 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.

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