Um problema na excitação de diversos displays de 7 segmentos por circuitos como microcontroladores, microprocessadores, circuitos digitais comuns, é a quantidade de linhas de ligação a esses componentes. Uma técnica para se reduzir esse número de linhas consiste em se utilizar um processo de multiplexação. Nesse artigo, baseado no Application note da Maxim (www.maxim-ic.com), mostramos como excitar displays de 4 1/2 dígitos usando os drivers MAX6958/59.
Na prática esses componentes são dispositivos de 4 dígitos excitando 9 drivers de segmentos de LEDs, proporcionando assim indicações numéricas de -3999 a 3999.
Na tabela 1 temos as conexões típicas dos MAX6958/59.
No entanto, com a técnica que descreveremos, é possível excitar um quinto dígito, mantendo as 10 linhas de controle, e com isso expandir a contagem para valores de -39999 a 39999.
A técnica usada, entretanto, sacrifica o ponto decimal (dp) de modo que, se a aplicação exigir esse elemento, o sistema não se aplica. O processo, entretanto é interessante para contagens simples e não medidas decimais.
Os MAX6858/59 usam quatro ciclos de multiplexação, conforme mostrado na tabela 1. Com isso, trata-se de uma boa solução para se usar quatro dígitos ou quatro a 8 LEDs discretos, conforme mostra a figura 1. Nela temos um exemplo desses componentes excitando dígitos de 7 segmentos e 8 LEDs.
Se bem que a figura mostre 4 displays separados, nada impede que sejam usados dois displays duplos.
Os quatro LEDs discretos (SEG0 a SEG3) são ligados ao driver de uma maneira convoluta. Como eles não são ligados com anodo comum ou catodo comum não é possível excitá-los diretamente de um dígito de um sétimo segmento em lugar de quatro LEDs discretos. No entanto, pela tabela 1, vemos que os segmentos de sEG0 a sEG3 são excitados durante ciclos diferentes de multiplexação.
Isso significa que tudo o que temos a fazer para excitar o quinto dígito é assegurar que o catodo desse quinto dígito seja sempre excitado pelo driver apropriado de catodo durante cada abertura do ciclo de tempo. A figura 2 mostra como fazer isso com quatro diodos.
O circuito dado como exemplo, serve para um contador de 4 e meio dígitos em que o quinto dígito deve apresentar os número 1, 2 ou 3. Também é possível acrescentar um segmento adicional para mostrar negativo. O último segmento pode ser parte do quinto dígito ou pode ser um LED discreto.
O esquema ORing discutido antes deixa os quatro segmentos (SEG0 a SEG30 para serem usados para excitar o quinto dígito. Entretanto, precisamos excitar 7 segmentos, todos, menos o segmento f do quinto dígito (para mostrar numerais de 1 a 3) mais uma indicação negativa.
Os MAX6958/59 são SEG4 a SEG9 que devem normalmente operar os quatro segmentos dp, que não são usados aqui. Infelizmente, esses quatro segmentos são excitados pelos mesmo pino dos MAX6958/59, apesar de haver uma discriminação nos ciclos de multiplex. Assim, podemos excitar quatro segmentos, mas eles devem ser ligados em paralelo.
Segundo o Application Note da Maxim, isso não consiste num problema. Quando um dígito 2 ou 3 são mostrados, os segmentos a,g e d devem ser acionados, e no dígito 1 eles devem estar desligados (veja na figura 3 a disposição desses segmentos).
O digito 3 também necessita dos segmentos b e c e o dígito 2 precisa do segmento e. Assim, o esquema de conexão usa os SEG4 a SEG6 para alimentar os segmentos a,g e d em paralelo e SEG0 a SEG3 para alimentar os segmentos negativos b e c, e de forma independente.
O SEG7 não é usado, e deve ser mantido desativado para assegurar que o bit d7 no registrador 0x24 está sempre em 0. se D7 for a 1, os três segmentos a,g e d vão acender durante o quarto período de multiplexação.
Os segmentos a,g e d devem aparecer levemente acesos (se eles forem ajustados para ficar apagados D6=D5=D4=0) ou com muito pouco brilho, se todos os três segmentos estiverem ligados durantes os três primeiros períodos da multiplexação e desligados durante o quarto ciclo.
Os três segmentos, a, g e d são ligados em paralelo, dividindo a corrente, de modo que cada um terá 1/3 da corrente normal,mas durante três ciclos de multiplexação, em lugar de apenas 1. Assim cada um desses segmentos terão a mesma corrente média do que os outros segmentos do display e o brilho será uniforme para todos eles.
Cada um dos quatro diodos do esquema conduz uma corrente máxima de 46 mA, sendo a corrente de dois segmentos de 23 mA, e apenas durante apenas metade do tempo, devido à multiplexaação.
Diodos de uso geral como o 1N4148 ou equivalentes como os BAW56 podem ser usados. Deve ser considerada a queda de tensão nesses diodos quando conduzem no sentido direto.
Na tabela temos os códigos para mostrar os números do quinto dígito.
