Afficheur 7 segments

Les afficheurs 7 segments sont un type d’afficheur très présent sur les calculatrices et les montres à affichage numérique : les caractères s’écrivent en allumant ou en éteignant des segments, au nombre de sept.

Quand les 7 segments sont allumés, on obtient le chiffre 8.

L’objectif de l’exercice est de réaliser un décodeur dont la fonction est de convertir un chiffre hexadécimal (codé sur 4 bits a, b, c et d) en un caractère sur l’afficheur.

Analyse

Et tester avec l’application Geogebra ci dessous (cocher les cases et déplacer le curseur) :

Implémentation

L’objectif de cette partie est de réaliser 2 implémentations de ces expressions logiques, une en langage Python, l’autre en logigramme dans un modèle MATLAB/Simulink…

Python

Le programme Python suivant comporte :

• une fonction affiche_7s(A, B, C, D, E, F) qui affiche un caractère au format « 7 segments » à partir des valeurs booléennes A, B, C, D, E et F passées en argument.
• une fonction conversion_7s(n) qui réalise la conversion depuis le nombre n passé en argument, en un tuple des valeurs booléennes A, B, C, D, E et F de l’afficheur 7 segments.

def affiche_7s(A, B, C, D, E, F, G):
    """ Affiche un caractère au format "7 segments"
        à partir des valeurs booléennes des 7 segments A, B, C, D et F
    """
    l = [[False]*5 for _ in range(7)]

    if A: l[0][1] = l[0][2] = l[0][3] = True
    if B: l[1][-1] = l[2][-1] = True
    if C: l[4][-1] = l[5][-1] = True
    if D: l[6][1] = l[6][2] = l[6][3] = True
    if E: l[4][0] = l[5][0] = True
    if F: l[1][0] = l[2][0] = True
    if G: l[3][1] = l[3][2] = l[3][3] = True

    s = "\n".join(["".join(["#" if t else " " for t in c]) for c in l])
    print(s)

def conversion_7s(n):
    """ Convertit le nombre n (0<=n<=15)
        en une liste de booléens des 7 segments
        à allumer(True)/éteindre(False)
    """
    # conversion de n en code binaire naturel --> booléens a, b, c et d
    l = []
    while n > 0:
        l.insert(0, n % 2)
        n = n // 2
    while len(l) < 4:
        l.insert(0, 0)
    a, b, c, d = l

    A = 
    B = 
    C = 
    D = 
    E = 
    F = 
    G = 

    return A, B, C, D, E, F, G

Logigramme

Télécharger le modèle Simulink du convertisseur numérique → 7 segment : sept_segments_2021b.slx ou bien sept_segments.slx (R2018b)

Compléter le bloc « Conversion 7 segments » (accès par double-clic) en utilisant uniquement des blocs AND OR et NOT (3 exemplaires sont déjà fournis, faire autant de copier/coller que nécessaire). Tester le fonctionnement en lançant la simulation , puis en modifiant le bloc du nombre décimal.

Logique câblée

Les circuits intégrés proposant des portes logiques pour réaliser de la logique câblée ne comportent souvent qu’un seul type d’opérateur : soit NON-ET, soit NON-OU. Ces opérateurs étant complets, il est possible de réaliser n’importe quelle fonction avec un seul de ces types (voir activité dans Opérateurs logiques).