エンベデッドシステムスペシャリスト 2012年午前2 問17

問題文

マイコンを使用し、図に示す回路で8桁の7セグメントLEDを、ダイナミック駆動によって表示する場合、ポートの使い方として適切なものはどれか。ここで、各LEDはカソードコモンとする。

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ア：

イ：

ウ：

エ：（正解）

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表示器はカソードコモンなので、各桁に共通するカソードをLowにすると、その桁が選択されます。したがって、桁選択信号はポートBから出力し、信号レベルはLowとします。

一方、ポートAからは、各桁に表示するセグメントのパターンを出力します。この役割分担に当てはまるのはエです。

カソードコモンを確認します。
各LEDのカソードが桁ごとに共通化されています。
桁の選択に必要な信号を考えます。
選択した桁のカソードをLowにすると、電源側から抵抗とLEDを通って電流が流れ、その桁が点灯します。よって、桁選択信号はLowで有効です。
ポートの役割を分けます。
ポートBは各桁のカソードにつながっているため、桁選択に使います。ポートAは各桁に共通するセグメント配線につながっているため、表示パターンの出力に使います。
選択肢を照合します。
「桁選択はポートB、Lowで有効」「表示パターンはポートA」という組合せなので、エが適切です。

カソードコモンではHighで桁を選ぶと思い込むこと
LEDを点灯するには、アノード側がカソード側より高い電位である必要があります。共通カソードをLowにすると電位差ができ、電流が流れます。
桁選択信号と表示パターン信号を混同すること
桁選択は「どの表示器を点灯させるか」、表示パターンは「その表示器のどのセグメントを点灯させるか」を指定します。
ダイナミック駆動では全桁を同時に点灯すると考えること
実際には桁を順番に切り替えて点灯します。切替えを十分速くすることで、複数の桁が同時に点灯しているように見えます。

ダイナミック駆動では、表示パターンをポートAに出力し、ポートBで点灯対象の桁を選びます。次に別の桁の表示パターンへ切り替えて同じ処理を繰り返します。

この回路のように桁ごとにカソードを選択する構成では、選択中のカソードをLowにします。また、抵抗はLEDに流れる電流を制限し、過電流によるLEDや回路の損傷を防ぎます。

Q. なぜ8桁を同時に点灯させなくてもよいのですか？
A. 桁を高速に切り替えると、人間の目には残像効果によって連続点灯しているように見えるためです。

Q. ポートAからは何を出力しますか？
A. その時点で選択している桁に表示するセグメントのパターンです。図の回路では抵抗群が電源側につながっているため、点灯するセグメントの制御はポートA側で電流を流す経路を作るように行います。

Q. アノードコモンの場合も桁選択はLowですか？
A. いいえ。アノードコモンでは共通アノードをHighにする構成が基本です。共通電極の種類によって、桁選択の有効レベルが変わります。

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