Figura 1: Afișare LED cu șapte segmente
Un afișaj LED cu șapte segmente este format din opt părți: șapte segmente etichetate de la „A” la „G” și un punct zecimal (DP).Fiecare segment este un LED mic configurat pentru a forma părți din cifre și unele litere atunci când este iluminat în combinație.Iată o privire detaliată asupra fiecărui segment și a funcției sale:
Acest segment orizontal este situat în partea de sus a afișajului.Se aprinde pentru a forma partea superioară a cifrelor și literelor precum 0, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, a, e și F.
Găsit în partea dreaptă sus, acest segment vertical este bun pentru formarea părții din dreapta a multor cifre și litere.Apare în 0, 1, 2, 3, 4, 7, 8, 9, a, b, d și E.
Situat în partea dreaptă jos, acest segment vertical funcționează cu segmentul „B” pentru a completa partea dreaptă a caracterelor.Este utilizat în 0, 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 și a, D.
Acest segment orizontal se află în partea de jos a afișajului.Formează baza majorității numerelor și a unor litere, iluminând în 0, 2, 3, 5, 6, 8, 9, a, d, e și G.
Găsit în partea stângă jos, acest segment vertical ajută la formarea părții inferioare din stânga a caracterelor.Se aprinde în 0, 2, 6, 8, E și F.
Situat în partea stângă sus, acest segment vertical se împerechează cu segmentul „E” pentru a completa partea stângă a caracterelor.Este activ în 0, 4, 5, 6, 8, 9, E și F.
Acest segment orizontal din mijloc traversează afișajul.Adăugă lovituri pentru a forma numere și litere în mod eficient, apărând în 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, a, e și G.
Poziționat în dreapta jos a segmentelor și punctul zecimal este utilizat pentru a afișa valorile zecimale.Acest lucru îmbunătățește capacitatea afișajului de a afișa valori numerice precise, cum ar fi cantitățile monetare sau măsurători.
Fiecare segment poate fi controlat individual sau în combinație pentru a reprezenta o gamă largă de date numerice și unele alfabetice.Acest lucru face ca afișajul cu șapte segmente să fie cel mai bun pentru citiri digitale simple.
Figura 2: Piese de afișare LED cu șapte segmente
Afișări LED: Folosiți mai multă putere, deoarece emit lumină direct din diode.Sunt foarte vizibile, chiar și în locuri luminoase.
LCD -uri: Folosiți mai puțină putere, deoarece nu emit lumină direct.Au nevoie de iluminare de fundal sau de o suprafață reflectorizantă, ceea ce le face mai eficiente din punct de vedere energetic și bune pentru dispozitivele alimentate cu baterii.
Afișajele LED: foarte luminos și clar, bun pentru zonele exterioare și bine luminate.Ei rămân clar din unghiuri diferite, fără a pierde calitatea.
• LCD -uri: cele moderne sunt mai bune cu vizibilitate și luminozitate datorită luminilor și culorii îmbunătățite, dar adesea au unghiuri de vizualizare limitate și luminozitate mai mică în comparație cu LED -urile.
Afișajele LED: design simplu, mai ușor și mai ieftin pentru a face prezentarea unor numere și caractere limitate.
LCD -uri: mai complexe cu straturi și piese suplimentare precum filtrele și celulele cu cristal lichid.Acest lucru le face mai scumpe, dar capabile să arate imagini și texte detaliate.
Afișajele LED: durabile și de lungă durată, pot gestiona condiții dificile.Mai puțin afectat de lucruri precum temperatura și umiditatea.
LCD-uri: durabile, dar pot avea probleme în temperaturi extreme și ar putea suferi de retenție de imagine sau de „ardere” în timp.
Figura 3: Afișe LED și LCD -uri
Într -o configurație comună a anodului, anodii tuturor LED -urilor (sau diode) sunt conectate la un punct partajat, de obicei, alimentarea pozitivă de tensiune.Fiecare catod al fiecărui LED sau diodă este apoi conectat la circuitul de control sau la sol printr -un rezistor individual.Pentru a ilumina un LED specific, aplicați o tensiune joasă (lângă sol) pe catodul său.Aplicarea unei tensiuni mai mari (lângă alimentarea pozitivă) la catod oprește LED -ul.
Când utilizați un afișaj anod comun cu un microcontroller, segmentele individuale se aprind prin împământarea catodilor respectivi.Microcontrolerul trimite un semnal scăzut (0V sau sol) către catodul segmentului pentru a fi iluminat.Acest lucru permite curentului să curgă de la anodul comun prin segment la sol, aprinzându -l.Pentru a opri un segment, microcontrolerul trimite un semnal ridicat (aproape de tensiunea de alimentare) și oprirea fluxului curent și menținând segmentul întunecat.
Într-un afișaj comun de șapte segmente anodului, toate conexiunile anodice ale segmentelor LED sunt conectate la un singur pin comun și apoi legate de alimentarea de tensiune pozitivă (logica "1").Drept urmare, toate anodii au un potențial ridicat.Pentru a ilumina un anumit segment, se aplică o tensiune joasă (logică „0”) la catodul său și să -l împământească.Aceasta completează circuitul dintre potențialul ridicat la anod și potențialul scăzut de la catod, determinând aprinderea segmentului.
ANODE Afișează funcționează bine cu circuite logice pozitive în care o ieșire ridicată (logica 1) înseamnă că segmentul este oprit, iar o ieșire scăzută (logică 0) înseamnă că segmentul este pornit.De asemenea, acest lucru este simplu pentru mulți designeri digitali.Cu anodul conectat la un singur punct de alimentare pozitiv, cablarea este simplă și reduce complexitatea generală a circuitului.
Circuitul de microcontroller sau driver trebuie să sursa curent pentru a lumina segmentele care pot fi dificile pentru aplicații sau controlere cu putere redusă cu capacități de aprovizionare cu curent limitat.
Figura 4: Anod comun și catod comun
O configurație comună a catodului conectează catodurile tuturor LED -urilor la un punct partajat și legat de sol sau de alimentare negativă de tensiune.Anodii sunt conectați la alimentarea pozitivă prin rezistențe individuale.Pentru a lumina un LED, aplicați o tensiune înaltă (aproape de alimentarea pozitivă) pe anodul său.Coborârea tensiunii anodului până la nivelul solului aproape oprește LED -ul.
Când utilizați un afișaj comun de catod cu un microcontroller, segmentele individuale se aprind aplicând un semnal ridicat pe anodii lor respectivi.Microcontrolerul trimite un semnal ridicat (aproape de tensiunea de alimentare) la anodul segmentului pentru a fi iluminat.Acest lucru permite curentului să curgă de la anod prin segment până la catodul comun (sol), aprinzându -l.Pentru a opri un segment, microcontrolerul trimite un semnal scăzut, oprind fluxul de curent și menținând segmentul întunecat.
Într-un afișaj comun de șapte segmente de catod, toate conexiunile catodice ale segmentelor LED sunt legate de un pin comun conectat la nivelul solului sau la nivelul tensiunii zero (logica "0").În această configurație, catodii au un potențial scăzut.Pentru a lumina un segment, se aplică o tensiune înaltă (logică „1”) pe anodul său, ridicându -și potențialul în raport cu catodul.Acest potențial mai mare la anod în raport cu catodul permite segmentului să se aprindă.
Catodul obișnuit afișează bine cu circuite logice negative, unde o ieșire ridicată (logica 1) înseamnă că segmentul este pornit, iar o ieșire scăzută (logică 0) înseamnă că segmentul este oprit.Mai mult, microcontrolerul sau circuitul șoferului trebuie să scufunde curentul pentru a lumina segmentele și de multe ori mai eficient și mai gestionat pentru multe controlere, în special cele concepute cu capacități ridicate de scufundare cu curent.
Catodul comun necesită mai multe conexiuni de cablare, deoarece anodul fiecărui segment trebuie să fie conectat individual la circuitele de control, ceea ce face ca proiectarea circuitului să fie mai complexă.
Aspect |
Afișaje comune de anod |
Afișaje comune de catod |
Logica de conducere |
Segmente activate prin tragerea catodului
la sol (logica "0"). |
Segmente activate conducând anodul
ridicat (logică "1"). |
Compatibilitatea cu familiile logice |
Cel mai bine cu familiile logice care sursa
curent (nivel logic ridicat). |
Cel mai bine cu familiile logice care se scufundă
curent (nivel logic scăzut). |
Proiectarea circuitului și complexitatea |
Poate fi mai complex de interfațat cu
Microcontrolere. |
Mai ușor de interfațat cu microcontrolerele
Acea ieșire de înaltă tensiune pentru logica „1”. |
Disponibilitatea și alegerea șoferilor |
Unii șoferi sunt optimizați pentru comun
Configurare anod. |
Unii șoferi sunt optimizați pentru comun
Configurare catod. |
Consumul de energie |
Gestionarea tensiunii poate afecta puterea
consum la diferite niveluri de luminozitate și în timpul multiplexării. |
Afișajele cu șapte segmente funcționează prin aprinderea LED-urilor.Un LED se aprinde atunci când anodul său se află la o tensiune mai mare decât catodul său.Luminozitatea depinde de curentul prin acesta, reglementat de un circuit de șofer pentru a asigura o vizibilitate optimă fără a supraîncărca LED -urile.
Controlul segmentelor implică activarea sau oprirea lor prin trimiterea de semnale.Semnalele pot fi trimise manual sau digital printr-un microcontroller sau un driver IC, cum ar fi decodificatorul/driverul de segment 4511 BCD-to-șapte, care transformă intrarea zecimală codată binară (BCD) în semnalele corespunzătoare pentru a controla segmentele.
Figura 5: afișaje cu șapte segmente
Un tabel de adevăr arată ce segmente să se aprindă pentru fiecare personaj.Iată un exemplu pentru cifrele 0 până la 9 și câteva litere (A, B, C, D, E, F):
Caracter |
O |
B |
C. |
D. |
E |
F |
G |
DP |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
2 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
3 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
4 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
5 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
6 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
7 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
8 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
9 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
O |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
b |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
C. |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
D. |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
E |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
F |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
Fiecare coloană sub un segment (A la G și DP pentru punctul zecimal) arată starea necesară pentru ca acel segment să afișeze caracterul.
• „1” înseamnă că segmentul este pornit (iluminat).
• „0” înseamnă că segmentul este oprit.
• Stocați aceste valori într -un octet sau o serie de valori booleane.
• Fiecare bit sau boolean reprezintă un segment.
• Găsiți rândul pentru „5” în tabel.
• Setați segmentele A, C, D, F și G la 1.
• Setați segmentele B, E și DP la 0.
• Utilizați controlul direct al pinului GPIO pe un microcontroller.
• În mod alternativ, utilizați un driver IC care interpretează semnalele și iese tensiunile corecte către segmente.
Privind rândul din dreapta și setarea segmentelor așa cum este indicat, puteți programa afișajul pentru a afișa diferite caractere.
Driverul 4511 este un cip care ajută la afișarea numerelor pe afișaje cu șapte segmente.Convertește intrarea zecimală codificată binară (BCD) în semnale care luminează segmentele din dreapta pe afișaj.Acest cip funcționează bine cu afișajele comune de catod, unde toate catodurile segmentului sunt conectate la sol.
Când este utilizat, driverul 4511 primește o intrare BCD pe patru biți, reprezintă un număr zecimal de la 0 la 9. Fiecare bit poate fi mare (1) sau scăzut (0).Driverul citește această intrare și luminează segmentele corecte de pe ecran.De exemplu, pentru a afișa numărul 5, intrarea BCD este 0101. Driverul se aprinde apoi segmentele A, C, D, F și G.În interiorul șoferului, porțile logice decodează intrarea BCD pentru a controla fiecare segment.Ieșirile oferă nivelurile de tensiune necesare pentru a lumina segmentele dintr -o configurație comună a catodului, unde o ieșire ridicată pornește pe un segment.
Conectarea unui driver 4511 la microcontrolere face ca afișajele cu șapte segmente să fie mai funcționale și automatizate în sistemele digitale.Microcontrolerele pot trimite valori BCD prin intermediul pinilor lor digitali de I/O la Driverul 4511, apoi arată numărul corespunzător.Această configurație este utilă pentru sistemele cu mai multe afișaje numerice care au nevoie de control simultan.Microcontrolerul poate actualiza valorile afișajului pe baza datelor senzorului, a intrărilor utilizatorilor sau a calculelor interne.
Pentru a integra driverul cu un microcontroller, conectați pinii de ieșire BCD ale microcontrolerului la pinii de intrare BCD ale driverului 4511.Alte conexiuni pot controla funcția de activare sau dezactivare și punctul zecimal, în funcție de aplicație.Într -un ceas digital, un microcontroller poate trimite date de timp mai multor 4511 drivere pentru a arăta ore, minute și secunde.Microcontrolerele pot funcționa cu alte dispozitive de control, cum ar fi întrerupătoare, tastaturi sau interfețe de rețea, ceea ce face interfețe de utilizator complexe care utilizează afișaje cu șapte segmente.
Figura 6: 4511 Driverul funcționează cu afișaje cu șapte segmente
Ceasuri digitale: Afișați timpul cu vizibilitate ridicată.
Figura 7: ceas de afișare cu șapte segmente
Aparate de uz casnic: utilizate în microunde și cuptoare pentru a afișa timpii de gătit și temperaturi pentru convenabil și eficient.
Industria auto: utilizat în tablourile de bord auto pentru viteze și calibre de combustibil pentru citiri rapide și clare.
Figura 8: Speedometre de afișare cu șapte segmente și calibre de combustibil
Afișări de informații publice: Common în ascensoare și platforme de transport public, afișând numere sau mesaje simple într -un format pe care toată lumea îl poate înțelege.
Jocuri și divertisment: pinball și sloturi le folosesc pentru a afișa scoruri și informațiile despre joc dinamic.
Panouri de control industrial: preferate în medii dure pentru a arăta lecturi precum temperaturi și presiuni, deoarece sunt durabile și ușor de conectat cu circuitele electronice.
Afișările cu șapte segmente sunt importante în proiectarea interfețelor pentru multe dispozitive inteligente din Internet of Things (IoT).
În primul rând, perfect pentru sisteme mici, alimentate de baterii sau de economisire a energiei utilizate în aplicațiile IoT.
Apoi, oferă ieșiri clare de stare sau setări de temperatură în dispozitive de casă inteligente, cum ar fi termostate și sisteme de securitate, ceea ce face ca interacțiunea utilizatorului să fie simplă și ieftină.
În continuare, ușor de integrat cu senzori și microcontrolere utilizate în dispozitivele IoT.
În cele din urmă, utilizat pentru aplicații precum contoarele inteligente și alte dispozitive de monitorizare, în special în zonele îndepărtate sau greu de consumat, oferind feedback vizual imediat pentru a avertiza utilizatorii de modificări sau probleme.
Afișajele cu șapte segmente sunt ușor de utilizat, deoarece prezintă numere și câteva caractere direct.Nu au nevoie de programare complexă sau de software suplimentar și perfecte pentru sistemele care au nevoie de afișaje numerice de bază.
Aceste afișaje sunt mai ieftine în comparație cu tehnologiile avansate de afișare.Ei folosesc mai puține componente și mecanisme de control mai simple, reduce costul general al dispozitivului.
Proiectarea asigură lizibilitatea chiar și în condiții de lumină scăzută.Fiecare segment emite lumină strălucitoare, distinctă, oferind un contrast ridicat față de fundal și îmbunătățește vizibilitatea.
Fabricate din materiale rezistente, afișaje cu șapte segmente pot gestiona variațiile de temperatură și stresul fizic.
Dezavantajul principal este funcționalitatea lor limitată.Acestea pot afișa doar numere și câteva caractere, ceea ce le face improprii pentru aplicațiile care au nevoie de text sau grafică complexă.
Aceste afișaje au adesea unghiuri de vizualizare limitate, un dezavantaj în situațiile în care informațiile trebuie să fie vizibile din perspective diferite, cum ar fi aplicații în aer liber sau în zone mari.
Afișajele cu șapte segmente folosesc mai multă putere decât alte tipuri, cum ar fi LCD-urile.Fiecare segment aprins are nevoie de energie continuă și mai puțin ideal pentru aplicații operate de baterii sau sensibile la energie.
Proiectarea și funcționalitatea sunt fixate care le restricționează la cifre și caractere standard.Această lipsă de flexibilitate poate fi o problemă în aplicațiile care necesită mai multă personalizare.
Afișajul cu nouă segmente se bazează pe modelul standard cu șapte segmente prin adăugarea a două segmente diagonale, plasate în părțile superioare și inferioare ale afișajului.Aceste afișaje au câștigat popularitate în anii '70, în special în calculatoare, ceasuri digitale și dispozitive electronice timpurii.
Figura 9: Afișare pe nouă segmente
Afișajul de paisprezece segment, numit adesea afișaj „Union Jack” datorită asemănării cu steagul britanic atunci când toate segmentele sunt aprinse, extinde structura cu șapte segmente cu patru segmente diagonale, două verticale și un segment de orizontală mijlocie împărțită.Acest design complex permite o gamă mai largă de simboluri și litere, îmbunătățind foarte mult capacitatea afișajului de a transmite informații.Aceste afișaje sunt utilizate în mod obișnuit în dispozitivele de divertisment și de uz casnic, cum ar fi mașini de pinball, sloturi, VCR, cuptoare cu microunde și calculatoare.
Figura 10: afișare de paisprezece segment
Afișajul de șaisprezece segmente merge cu un pas mai departe decât versiunea de paisprezece segmente, împărțind segmentele orizontale superioare și inferioare în două segmente suplimentare.Acest aspect oferă o flexibilitate și mai mare în reprezentarea personajelor și care permite afișarea simbolurilor complexe și îmbunătățirea vizibilității alfanumerice.Afișajele de șaisprezece segmente sunt adesea utilizate în stereos auto, afișaje de identificare a apelantului telefonic și alte interfețe multimedia care necesită afișare detaliată a caracterelor.
Figura 11: Șaisprezece afișaje de segment
Acest tabel prezintă diferite tipuri de afișaje segmentate și caracteristicile acestora:
Tip de afișare |
Descriere |
Afișări cu nouă segmente |
O mai bună diferențiere a caracterului decât
Șapte segmente. |
Afișări de paisprezece segmente |
Mai multe personaje și utilizate în consumator
Electronică. |
Afișări de șaisprezece segmente |
Cele mai detaliate și distinge similare
personaje. |
Examinarea afișajelor cu șapte segmente și a versiunilor lor avansate arată importanța lor în afișajele digitale.Chiar și cu tehnologii mai noi, afișajele cu șapte segmente sunt încă valoroase, deoarece sunt simple, ieftine și fiabile.Acest articol acoperă structura lor de bază, modul în care funcționează și le compară cu LCD -urile.Discuția despre utilizarea lor pe Internet of Things (IoT) și diverse industrii evidențiază flexibilitatea și importanța lor de durată.Trecerea de la afișaje de șapte segmente la șaisprezece segmente arată efortul continuu pentru o mai bună funcționalitate și o comunicare vizuală.În cele din urmă, afișajele cu șapte segmente dovedesc că soluțiile de inginerie de bază pot susține sisteme complexe, echilibrând metode vechi cu idei noi în lumea digitală.
Un afișaj de 7 segmente își primește numele de la șapte segmente de lumină care pot fi pornite sau dezactivate în diferite modele pentru a arăta numere și unele litere.Aceste segmente sunt aranjate într-un model similar cu o cifră de opt.
Controlați un afișaj LED cu 7 segmente trimițând semnale electrice către segmentele pe care doriți să le aprindeți.Acest lucru se face de obicei cu un microcontroller sau un circuit digital care trimite semnale de înaltă sau joasă tensiune pe știftul de control al fiecărui segment, pornindu -le sau oprit, după cum este necesar.
Pentru a afla dacă un afișaj cu 7 segmente este catod comun sau anod comun, verificați cablarea sau fișa tehnică.Într -un afișaj comun de catod, toate părțile negative (catodii) sunt conectate împreună și aprindeți segmentele prin aplicarea tensiunii pozitive.Într -un afișaj de anod comun, toate laturile pozitive (anodii) sunt conectate și aprindeți segmentele prin aplicarea tensiunii solului sau joase.
Pentru a verifica dacă un afișaj cu șapte segmente funcționează, aplicați puterea pe fiecare segment unul câte unul și vedeți dacă se aprind.Utilizați o sursă de alimentare cu rezistențele drepte, conectându -l la pinul fiecărui segment în timp ce pinul comun (catod sau anod) este conectat la sol sau, respectiv, la putere.Dacă fiecare segment se aprinde, afișajul funcționează.
Pentru a testa un afișaj cu 7 segmente cu un multimetru, setați-l la modul de testare a diodelor.Conectați pinul comun (anod sau catod) la plumbul multimetru corespunzător (pozitiv pentru anod, negativ pentru catod).Atingeți celălalt avantaj la fiecare pin de segment.Un segment de lucru va arăta o cădere de tensiune pe multimetru (în jur de 1,7 până la 2,0 volți pentru LED -uri).Dacă nu există nicio scădere de tensiune, segmentul ar putea fi defect.
Un afișaj de bază cu șapte segmente de bază are 10 pini-șapte pentru fiecare segment, unul pentru punctul zecimal și doi pentru conexiunile comune (fie catod, fie anod).Numărul de pini poate varia cu afișaje duale sau caracteristici suplimentare.