Projet : décodeur 7 segments
L'afficheur 7 segments
L'afficheur 7 segments est omniprésent dans les appareils électroniques : montres digitales, calculatrices, compteurs industriels. Il est composé de 7 LED arrangées en forme de chiffre "8", chacune nommée de a à g :
Afficheur 7 segments — segments a à g. Tous allumés = chiffre 8
Table de vérité complète : chiffres 0 à 9
Pour chaque chiffre BCD (Binary Coded Decimal, 4 bits d'entrée : D, C, B, A avec D = MSB), on note quels segments sont allumés (1) :
| Chiffre | D | C | B | A | a | b | c | d | e | f | g |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 2 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 3 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 4 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 5 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 6 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 7 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 8 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 9 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
Expression booléenne du segment "a"
Le segment "a" est à 1 pour les chiffres : 0, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9 — soit tous sauf 1 et 4. En somme de minterms (les cas où a=1) :
Après simplification par algèbre de Boole et factorisation :
Expression du segment "d" — plus simple
Le segment "d" est actif pour 0, 2, 3, 5, 6, 8 (tous sauf 1, 4, 7, 9). Après simplification :
Synthèse du circuit pour les segments a et d
Architecture du décodeur : 7 blocs de logique combinatoire, un par segment
Dans la vraie vie : le CI 74HC4511
Bien sûr, personne ne dessine des dizaines de portes pour un simple décodeur 7 segments. Le circuit intégré 74HC4511 intègre toute cette logique dans un boîtier DIP-16 :
- 4 entrées BCD (D, C, B, A)
- 7 sorties pour les segments (a à g)
- Entrées de contrôle : LT (lamp test), BL (blanking), LE (latch enable)
- Compatible afficheurs à cathode commune
- Prix : environ 0,50 €
Récapitulatif du module
Tu as parcouru les bases de l'électronique numérique en 8 leçons :
| Leçon | Concept clé |
|---|---|
| 01 | Analogique vs numérique, le bit |
| 02 | Binaire, hexadécimal, complément à 2 |
| 03 | 7 portes logiques, tables de vérité |
| 04 | Algèbre de Boole, De Morgan, simplification |
| 05 | Encodeurs, décodeurs, MUX, half adder |
| 06 | Full adder, additionneur 4 bits, overflow |
| 07 | Bascules SR/D/JK, horloge, registres |
| 08 | Projet décodeur 7 segments |
La suite ?
Ce module te donne les fondations pour aller vers :
- FPGA et VHDL/Verilog : programmer des circuits numériques reconfigurables
- Microcontrôleurs : le module Arduino applique ces concepts en pratique
- Architecture des processeurs : ALU, bus, pipelines, caches
- Électronique embarquée : capteurs, communication I2C/SPI (module Arduino)
- Un afficheur 7 segments est un décodeur combinatoire : 4 bits BCD → 7 sorties de segments.
- On dérive les expressions booléennes depuis la table de vérité (somme de minterms), puis on simplifie.
- La table de Karnaugh permet une simplification systématique à 4 variables.
- En pratique, on utilise un CI intégré (74HC4511) ou un microcontrôleur.
- Ce module couvre les bases universelles : tout ordinateur, du plus simple au plus puissant, repose sur ces mêmes briques.