pe 2025/06/30 31,805

Afișare cu 7 segment: configurația PIN, tipurile și principiul de funcționare

Acest ghid explică totul despre afișaje cu șapte segmente.Vorbește despre modul în care funcționează, despre cele două tipuri principale (anod comun și catod comun) și cum sunt aranjate piesele din interior.Veți învăța cum să le conectați și să le controlați folosind microcontrolere precum Arduino și cum să faceți circuite simple cu jetoane de șofer precum 4511. Ghidul acoperă, de asemenea, acolo unde aceste afișaje sunt utilizate în viață, punctele lor bune și unele lucruri pe care nu le pot face.

Catalog

Figura 1. Afișare cu șapte segmente

Ce este un afișaj cu șapte segmente?

Un afișaj cu șapte segmente este o componentă electronică concepută pentru a afișa numere și câteva litere folosind șapte segmente de emisie a luminii aranjate într-o cifră de opt.Fiecare segment, etichetat A până la G, se aprinde individual pentru a forma cifre de la 0 la 9. Un segment al optulea mic, de obicei un punct în colțul din dreapta jos, poate fi, de asemenea, inclus pentru a reprezenta puncte zecimale.

Fiecare segment este un LED care emite lumină atunci când este alimentat.Ecranul funcționează prin aplicarea tensiunii pe terminalele LED -ului, ceea ce face ca lumina să fie produsă prin electroluminescență.

Ecranele cu șapte segmente au devenit populare în anii ’60 -’70, deoarece LED-urile au înlocuit tehnologiile de afișare anterioare precum tuburile Nixie și indicatorii mecanici.Aceste afișaje noi au fost mai ușor de condus, au folosit mai puțină putere și au fost mai durabile.Până la sfârșitul anilor '70, acestea erau standard în calculatoare, ceasuri și dispozitive de măsurare.

Chiar și astăzi, aceste afișaje sunt utilizate pe scară largă în dispozitivele care au nevoie de o ieșire numerică simplă, fiabilă.Acestea oferă un consum redus de energie, o vizibilitate puternică și o logică de control simplă.Materialele LED îmbunătățite le -au făcut, de asemenea, mai luminoase și mai durabile, ceea ce ajută la menținerea rolului lor atât în ​​gadgeturi compacte, cât și în sisteme industriale mari.

Tipuri de afișaje cu șapte segmente

Afișările cu șapte segmente vin în două tipuri principale, pe baza modului în care sunt conectate LED-urile interne: anod comun (CA) și catod comun (CC).Diferența constă în modul în care segmentele LED partajează conexiuni electrice.

Anod comun (CA)

Într -un afișaj de anod comun, toate laturile pozitive (numite anoduri) ale LED -urilor sunt conectate între ele.Acest grup de conexiuni pozitive este legat de sursa de alimentare pozitivă.

Pentru a porni un segment (o parte a afișajului numărului), trimiteți un semnal scăzut (ceea ce înseamnă o conexiune la sol sau 0 volți) la partea negativă (numită catod) a acelui segment.Acest lucru permite să curgă electricitatea și segmentul se aprinde.

Acest tip de afișaj funcționează bine cu anumite tipuri de circuite digitale, în special cele care sunt concepute pentru a trage curentul la sol.Un exemplu este circuitele TTL (tranzistor-transistor).

Figura 2. Configurația comună a anodului

Figura 3. Tabel de adevăr

Catod comun (CC)

Într -un afișaj comun de catod, toate laturile negative (catodele) ale LED -urilor sunt conectate între ele și legate de sol.

Pentru a lumina un segment, trimiteți un semnal ridicat (o tensiune, precum 5V) către partea pozitivă (anod) a acelui segment.Acest lucru face ca energia electrică să curgă din pinul pozitiv prin LED la pământ, iar segmentul se aprinde.

Afișajele comune ale catodului sunt de obicei mai ușor de utilizat cu microcontrolere, cum ar fi Arduino sau Raspberry Pi, deoarece aceste dispozitive pot trimite semnalul înalt necesar direct de la pinii de ieșire.

Figura 4. Configurația comună a catodului

Figura 5. Tabel de adevăr

Structura unui afișaj de șapte segmente

Figura 6. Vizualizarea de sus a șapte segment afișare

Fiecare cifră de afișare cu șapte segmente este formată din șapte LED-uri individuale aranjate într-un model dreptunghiular care seamănă cu un „8”.Segmentele sunt etichetate A până la G, cu trei segmente orizontale (A, G, D) și patru verticale (B, C, E, F).Unele afișaje includ, de asemenea, un punct zecimal, situat lângă colțul din dreapta jos.

Figura 7. Punctul zecimal sau punct

Afișajele moderne folosesc de obicei LED-uri montate la suprafață încorporate în plastic sau rășină.Carcasa de afișare include adesea bariere ușoare pentru a preveni sângerarea strălucirii în segmentele vecine.Carcasa este de obicei nuanțată sau înghețată pentru a ajuta la difuzarea luminii și la îmbunătățirea contrastului.

Afișajele standard cu o singură cifră au zece pini: unul pentru fiecare dintre cele șapte segmente, unul pentru punctul zecimal și unul sau două pentru terminalul comun comun.În interiorul carcasei, firele subțiri sau urmele conectează fiecare segment la știftul respectiv.

Unele afișaje includ rezistențe încorporate pentru a controla curentul, în timp ce altele necesită rezistențe externe.Design termic bun ajută afișarea să funcționeze în mod fiabil pe perioade lungi, chiar și în medii provocatoare.

Figura 8. Vizualizarea de jos a șapte segment afișat

PIN Configurarea unui afișaj cu șapte segmente

Figura 9. Diagrama pinului

Numărul PIN	Conectat Segment	Funcţie
Pin 1	E	Segmentul controlează e
Pin 2	D.	Controlează segmentul d
Pinul 3	Com (Pin comun)	Anod comun sau catod
Pinul 4	C.	Controlează segmentul c
Pinul 5	DP	Controlează punctul zecimal (DP)
Pinul 6	B	Controlează segmentul b
Pinul 7	O	Controlează segmentul a
Pinul 8	Com (Pin comun)	Anod comun sau catod
Pinul 9	F	Controlează segmentul f
Pinul 10	G	Controlează segmentul g

Cum funcționează un afișaj cu șapte segmente?

Un afișaj cu șapte segmente funcționează prin iluminarea unor segmente specifice pentru a forma numere sau litere simple.Fiecare segment este un LED individual care strălucește când curentul curge prin el în direcția corectă.

Figura 10. Numere de afișare

Pentru a arăta un număr, sistemul activează combinația corectă de segmente.De exemplu, pentru a afișa „0”, toate segmentele, cu excepția lui G, sunt aprinse.A „1” se luminează doar B și C. Aceste combinații sunt păstrate în memoria microcontrollerului sau manipulate de un cip de decodare.

Figura 11. Șapte caractere alfabet segment

Unele litere precum A, C, E și F pot fi afișate, dar multe altele sunt greu de reprezentat din cauza numărului limitat de segment.Literele precum Q sau R sunt dificil de afișat clar.

În sistemele cu mai mult de o cifră, afișajele folosesc multiplexarea.Aceasta înseamnă că o singură cifră este aprinsă la un moment dat, dar sistemul se schimbă între cifre atât de repede (de obicei de 60 de ori pe secundă sau mai mult), încât toate apar aprinse simultan.Aceasta economisește puterea și reduce numărul de conexiuni necesare.

Punctul zecimal poate fi utilizat pentru fracții, separarea timpului sau ca indicator special.Unele ceasuri folosesc chiar și puncte zecimale ca coloane clipite.

Figura 12. Afișare timp de ceas cu LED de șapte segment

Coduri de afișare cu șapte segmente

Pentru a afișa numere pe un afișaj cu șapte segmente, fiecare cifră luminează un set unic de segmente.Aceste modele sunt stocate ca coduri binare.Codurile sunt diferite pentru tipurile comune de catod și anode comune, în funcție de modul în care se pornesc segmentele.Tabelul de mai jos prezintă codurile pentru cifrele 0 până la 9.

Cifră	Segmente aprinse (A - G)	Cod binar (Catod comun)	Cod hex (CC)	Cod binar (Anod comun)	Cod hex (CA)
0	A, b, c, d, e, f	0B0011111	0x3f	0B11000000	0xc0
1	B, c	0B00000110	0x06	0B11111001	0xf9
2	A, b, d, e, g	0B01011011	0x5b	0B10100100	0xa4
3	A, b, c, d, g	0B01001111	0x4f	0B10110000	0xb0
4	B, C, F, G	0B01100110	0x66	0B10011001	0x99
5	A, c, d, f, g	0B01101101	0x6d	0B10010010	0x92
6	A, c, d, e, f, g	0B01111101	0x7d	0B10000010	0x82
7	A, b, c	0B00000111	0x07	0B11111000	0xf8
8	A, b, c, d, e, f, g	0B0111111	0x7f	0B10000000	0x80
9	A, b, c, d, f, g	0B01101111	0x6f	0B10010000	0x90

Cum se controlează un afișaj cu șapte segmente?

Există câteva moduri comune de a controla un afișaj.Să trecem prin ele de la cele mai simple la cele mai avansate.

Conexiune directă la microcontroller

Figura 13. Diagrama circuitului de conectare directă a unui afișaj cu șapte segmente la un microcontroller

Cel mai simplu mod de a controla o singură cifră este conectarea fiecărui segment la propriul pin de pe microcontroller.Acest lucru funcționează bine pentru proiecte mici care arată doar un număr.

Pentru un afișaj de anod comun, toate laturile pozitive (anodii) ale LED -urilor sunt conectate la putere (cum ar fi 3.3V sau 5V).Partea negativă (catod) a fiecărui segment trece printr -un rezistor și apoi la un pin de pe microcontroller.Când microcontrolerul trimite un semnal scăzut, segmentul se pornește.

Această configurație vă oferă un control complet al fiecărui segment, astfel încât să puteți face orice număr.Dar folosește o mulțime de pini, șapte pentru segmente și încă unul dacă utilizați punctul zecimal.De exemplu, s -ar putea să conectați pinii PA0 prin PA7 pe un Arduino sau STM32 la fiecare segment.Rezistențele (în jur de 220-330 ohmi) protejează LED -urile de prea mult curent.

Această metodă este simplă, dar dacă doriți să arătați mai mult de o cifră, nu funcționează bine, veți rămâne fără pini.Atunci este mai bine să utilizați multiplexarea sau un cip de driver de afișare.

Multiplexare pentru mai multe cifre

Figura 14. Circuitul șoferului tranzistorului pentru două afișaje de șapte segmente

Dacă doriți să utilizați mai multe cifre, conectarea fiecărui segment la microcontroller ar avea nevoie de prea mulți pini.Multiplexarea este un truc care vă ajută să controlați multe cifre folosind mai puțini pini.

În multiplexare, toate cifrele partajează aceleași fire de segment.Dar o singură cifră se aprinde la un moment dat.Microcontrolerul comută între cifre foarte repede, astfel încât se pare că toate cifrele sunt aprinse simultan.

Fiecare cifră este pornită folosind un tranzistor.Microcontrolerul trimite date pentru cifră și își activează tranzistorul.Apoi se mută la următoarea cifră și așa mai departe.Acest lucru se repetă rapid, astfel încât ochii să vadă întregul număr dintr -o dată.

Aveți nevoie doar de șapte fire de segment și un fir pentru tranzistorul fiecărei cifre.Puteți utiliza, de asemenea, un cip precum SN74HC595 Shift Register.Vă permite să trimiteți date cu mai puțini și controlează segmentele folosind doar câțiva pini microcontroler.Acest lucru face ca cablarea să fie mai ușoară și vă ajută să construiți afișaje mai mari.

Cabluri manuale cu Arduino

Figura 15. Sear segment afișează interfața cu Arduino

Când înveți sau construiești un prototip, este obișnuit să controlezi afișajul manual cu un Arduino.Un afișaj de șapte segmente are opt LED-uri în formă de „8.Segmentele sunt numite A la G, cu un plus pentru punctul zecimal (DP).

Conectați fiecare segment printr -un rezistor la un știft de pe Arduino.Dacă utilizați un afișaj comun de catod, știftul comun merge la sol.Pentru a lumina un segment, Arduino trimite un semnal ridicat către pinul segmentului.

În afișajele comune ale catodului, High pornește segmentul.În afișajele anodelor obișnuite, în schimb, aveți nevoie de un semnal scăzut.Este important să știți ce tip de afișaj utilizați, astfel încât să scrieți codul corect.

De exemplu, pentru a afișa numerele 0 până la 9, codul Arduino activează combinația potrivită de segmente pentru fiecare număr.Această metodă este excelentă pentru practică, dar nu funcționează bine pentru mai mult de o cifră decât dacă adăugați multiplexare sau un cip de șofer.

Folosind un cip de șofer de 4511 BCD până la șapte segmente

Figura 16. Folosind un șofer 4511

Pentru a facilita lucrurile și pentru a salva pinii microcontroler, puteți utiliza un cip precum CD4511.Acest cip ia un număr binar pe 4 biți și luminează segmentele corecte pentru a afișa cifrele 0 până la 9.

Puteți oferi cipului intrarea sa de la comutatoare sau de la un microcontroler.Când intrarea se schimbă, cipul luminează numărul corect de pe afișaj.Rezistențele protejează în continuare LED-urile, iar rezistențele derulante mențin intrarea constantă atunci când întrerupătoarele nu sunt apăsate.

Cipul 4511 simplifică cablarea și codul.În loc să controleze fiecare segment, microcontrolerul trimite doar un număr, iar cipul are grijă de restul.

În proiecte mai avansate, microcontrolerele pot vorbi pentru a afișa drivere folosind metode de comunicare precum I2C sau SPI.Acest lucru face mai ușor să controlați multe cifre fără a folosi mulți pini.

Cum se construiește un circuit de afișare cu 7 segmente?

Construirea unei configurații de afișare cu șapte segmente din piese de bază este o modalitate excelentă de a învăța electronice.Veți avea nevoie de un modul de afișare, un cip de decodificator (cum ar fi 4511), rezistențe, comutatoare de scufundare (sau butoane) și o bordură.

Pasul 1 ： Puneți 4511 pe tabla de pâine și conectați știftul 16 la Power și Pin 8 la sol.

Pasul 2 ：Pinii de sârmă 1, 2, 6 și 7 (intrări BCD) pentru a comuta prin rezistențe de derulare de 10k.Acest lucru vă permite să introduceți valorile binare manual.

Pasul 3 ：Conectați LT (Test LAMP) și LE (activarea blocajului) la VCC și împământați BI (intrare de golire).

Pasul 4 ：Conectați pinii 9-15 (ieșiri A - G) la afișaj prin rezistențe 220–470Ω.

Pasul 5 ：Legați pinii catodici comuni ai afișajului la pământ.

Acum, flipping comutatoarele modifică intrarea BCD și actualizează afișajul.Puteți adăuga funcții precum puncte zecimale sau o a doua cifră pentru practică.Utilizarea unui microcontroller în loc de comutatoare DIP vă permite să explorați multiplexarea și controlul dinamic al afișajului.

Avantaje și dezavantaje ale afișajelor de șapte segmente

Avantaje

• Ușor de utilizat: un afișaj cu șapte segmente este foarte simplu.Are șapte lumini mici (numite LED -uri) aranjate într -un mod care poate arăta orice număr de la 0 la 9. Pur și simplu porniți luminile din dreapta pentru a face fiecare număr.Acest lucru îl face excelent pentru începători și proiecte mici, cum ar fi ceasuri digitale sau contoare.

• Cost redus: aceste afișaje sunt ieftine de făcut și de cumpărat.Deoarece sunt simple și folosesc tehnologie de bază, nu costă mult.Acest lucru le face perfecte pentru proiecte sau produse cu buget redus care trebuie să rămână accesibile.

• Utilizează foarte puțină putere: afișajele cu șapte segmente nu au nevoie de multă energie electrică pentru a lucra în special cele LCD.Chiar și versiunile LED nu folosesc prea multă putere dacă le utilizați așa cum trebuie.Acesta este motivul pentru care sunt bune pentru dispozitivele care rulează pe baterii.

• Ușor de citit: Numerele de pe un afișaj cu șapte segmente sunt luminoase și clare.Tipurile LED strălucesc puternic și pot fi văzute chiar și în întuneric sau de departe.Acesta este motivul pentru care le vedeți în ceasuri de alarmă și dispozitive de măsurare de bază.

• Puternic și de lungă durată: aceste afișaje nu au piese mobile, astfel încât nu se rup ușor.Luminile din interior (LED -uri) pot dura foarte mult timp.De asemenea, funcționează bine chiar și atunci când este cald, rece sau dacă dispozitivul este lovit.

• Economisirea spațiului mic: afișele cu șapte segmente sunt mici și se potrivesc bine în spații strânse.Puteți pune mai multe cot la cot pentru a arăta un număr mai lung, fără a avea nevoie de mult spațiu.Sunt perfecte pentru dispozitive compacte.

Dezavantaje

• Nu pot afișa cuvinte sau simboluri complete: aceste afișaje sunt făcute pentru a afișa numere, nu litere sau simboluri complete.Ele pot arăta câteva litere simple (cum ar fi A, B, C), dar nu toate.Deci nu sunt bine pentru a arăta cuvinte sau propoziții complete.

• Nu este flexibil în proiectare: forma segmentelor este fixată, astfel încât nu puteți schimba modul în care arată numerele.De asemenea, nu puteți afișa imagini sau pictograme speciale.Acest lucru limitează opțiunile de proiectare pentru produse mai elegante sau mai moderne.

• Greu de văzut din unele unghiuri: cu tipuri LED, poate fi greu să citiți numerele dacă nu le priviți direct.Dacă te uiți din lateral sau dacă este foarte luminos afară, numerele ar putea fi greu de văzut.

• Tipurile cu LED -uri pot utiliza mai multă putere: afișajele LED folosesc mai multă energie electrică decât cele LCD, mai ales dacă multe segmente sunt tot timpul.Aceasta poate fi o problemă pentru gadgeturile alimentate cu baterii, unde este importantă economisirea puterii.

• Dacă o parte se rupe, este greu de citit: dacă una dintre lumini (segmente) nu mai funcționează, poate face ca un număr să pară greșit.De exemplu, numărul 8 ar putea arăta ca un 0 dacă un segment de mijloc nu reușește.Acest lucru îi poate confunda pe ceilalți.

• Cablarea se complică pentru multe cifre: Afișarea mai multor cifre înseamnă mai multe fire și piese.S -ar putea să aveți nevoie de jetoane speciale și de muncă suplimentară pentru a conecta totul.Acest lucru poate îngreuna proiectarea și programarea, în special pentru începători.

Concluzie

Afișajele cu șapte segmente sunt instrumente simple și utile pentru afișarea numerelor.Ele luminează anumite părți (numite segmente) pentru a forma cifre de la 0 la 9. Există două tipuri, pe baza modului în care segmentele sunt conectate.Aceste afișaje sunt ușor de conectat, nu folosesc multă putere și sunt excelente pentru dispozitivele de bază precum ceasurile, contoarele și aparatele de bucătărie.Puteți să le controlați în moduri diferite, de la cablarea directă până la utilizarea jetoanelor care economisesc spațiu și facilitează lucrurile.Chiar dacă nu pot arăta cuvinte complete sau imagini fanteziste, acestea sunt încă o alegere bună atunci când aveți nevoie de afișări clare și simple.