Що таке семисегентні світлодіодні дисплеї?Розуміння технології, що стоїть за числами

Семисегментальний дисплей (SSD)-це тип електронного екрану, який використовується для показу цифр та деяких букв.Він вперше з'явився на початку 1900 -х років і став популярним, оскільки він простий і працює добре.Сімсегментні дисплеї на основі світлодіодів широко використовуються, оскільки вони яскраві та прості.Вони бувають різного розміру, від крихітних у портативних гаджетах до великих панелей, які можна побачити здалеку в різних умовах освітлення.У цій статті розглядаються деталі та типи семисегментних дисплеїв, включаючи їх частини, те, як вони працюють, та їх переваги перед іншими дисплеями, такими як РК-дисплея.Це також пояснює відмінності між загальним анодом та катодом та тим, як вони відповідають різним електронним потребам.У статті додатково досліджено, як дев'ять, чотирнадцять та шістнадцять сегментів покращують розпізнавання символів та розширюють їх використання.

Каталог

Малюнок 1: Сьомий світлодіодний дисплей

Структура світлодіодного семи сегмента

Світ-сегментальний світлодіод складається з восьми частин: сім сегментів, позначених від "A" до "G", та десятковою точкою (DP).Кожен сегмент - це невеликий світлодіод, налаштований для формування частин цифр та деяких букв при освітленні в поєднанні.Ось детальний погляд на кожен сегмент та його функцію:

Сегмент 'a':

Цей горизонтальний сегмент розташований у верхній частині дисплея.Він освітлюється, щоб утворити верхню частину цифр та букв, таких як 0, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, A, E та F.

Сегмент 'b':

Знайдений у верхній частині правого боку, цей вертикальний сегмент хороший для формування правої частини багатьох цифр та букв.Він з'являється в 0, 1, 2, 3, 4, 7, 8, 9, A, B, D та E.

Сегмент 'c':

Розташований на нижній правій частині, цей вертикальний сегмент працює з сегментом "B" для завершення правої сторони символів.Він використовується в 0, 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 і a, D.

Сегмент 'd':

Цей горизонтальний сегмент знаходиться внизу дисплея.Він утворює основу більшості чисел та деяких букв, освітлюючи 0, 2, 3, 5, 6, 8, 9, A, D, E та G.

Сегмент 'e':

Знайдений на нижній лівій стороні, цей вертикальний сегмент допомагає утворити ліву нижню частину символів.Він освітлюється в 0, 2, 6, 8, Е та Ф.

Сегмент 'f':

Розташований у верхній лівій стороні, цей вертикальний сегмент пари з сегментом 'e' для завершення лівої сторони символів.Він активний у 0, 4, 5, 6, 8, 9, Е і Ф.

Сегмент 'g':

Цей середній горизонтальний сегмент перетинає дисплей.Це додає штрихів, щоб ефективно формувати числа та літери, з’являючись у 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, A, E та G.

Десяткова точка (DP):

Розташований у нижньому правому куті сегментів, а десяткова точка використовується для відображення десяткових значень.Це посилює здатність дисплея показувати точні числові значення, такі як грошові суми або вимірювання.

Кожен сегмент можна керувати індивідуально або в поєднанні, щоб представити широкий спектр чисельних та деяких алфавітних даних.Це робить дисплей із семисегментів найкращим для простих цифрових зчитувань.

Малюнок 2: Частини світлодіодного відображення семи сегмента

Порівняння світлодіодних дисплеїв та РК -дисків

Використання електроенергії та ефективність

Світлодіодні дисплеї: Використовуйте більше потужності, оскільки вони випромінюють світло безпосередньо від діодів.Вони дуже помітні, навіть у яскравих місцях.

LCD: Використовуйте меншу потужність, оскільки вони не випромінюють світло безпосередньо.Їм потрібна підсвічування або світловідбиваюча поверхня, що робить їх більш енергоефективними та корисними для акумуляторних пристроїв.

Видимість та яскравість

Світлодіодні дисплеї: Дуже яскраві та чіткі, добре для зовнішніх та добре освітлених районів.Вони залишаються зрозумілими з різних кутів, не втрачаючи якості.

• РК -дисплеї: Сучасні краще з видимістю та яскравістю через покращені підсвітки та кольори, але вони часто мають обмежені кути перегляду та нижчу яскравість порівняно з світлодіодами.

Вартість

Світлодіодні дисплеї: простий дизайн, простіше та дешевше, щоб показати обмежену кількість та символи.

РК -дисплеї: більш складні з додатковими шарами та частинами, такими як фільтри та рідкі кристалічні клітини.Це робить їх дорожчими, але здатними показувати детальні зображення та тексти.

Тривалість життя

Світлодіодні дисплеї: довговічні та довготривалі, можуть обробляти жорсткі умови.Менше впливають на такі речі, як температура та вологість.

МКС: довговічні, але можуть мати проблеми в екстремальних температурах і можуть з часом страждати від утримання зображення або "спалювання".

Малюнок 3: Світлодіодні дисплеї та РК -дисплеї

Типи семисегментних дисплеїв

Загальний анод

У загальній установці анода аноди всіх світлодіодів (або діодів) підключені до спільної точки, як правило, позитивної подачі напруги.Кожен катод світлодіод або діода потім підключається до схеми управління або заземлення через резистор окремо.Щоб висвітлити конкретний світлодіод, ви застосовуєте низьку напругу (біля землі) до його катода.Застосування більш високої напруги (поблизу позитивного живлення) до катода вимикає світлодіод.

Як це працює?

Використовуючи загальний дисплей анода за допомогою мікроконтролера, окремі сегменти освітлюються, заземлюючи свої катоди.Мікроконтролер надсилає низький сигнал (0В або землю) на катод сегмента, який слід освітлити.Це дозволяє струму протікати від загального анода через сегмент до землі, освітлюючи його.Щоб вимкнути сегмент, мікроконтролер надсилає високий сигнал (близький до напруги живлення) і зупиняє струм потоку та зберігає сегмент темним.

У загальному анодному семисегментному дисплеї всі анодні з'єднання світлодіодних сегментів підключені до одного загального штифта, а потім пов'язані з позитивним живленням напруги (логіка "1").Як результат, всі аноди мають високий потенціал.Для висвітлення певного сегмента до його катода застосовується низька напруга (логіка "0") і заземлює.Це завершує схему між високим потенціалом на аноді та низьким потенціалом на катоді, що спричиняє освітлення сегмента.

Переваги

Відображення анодів добре працюють з позитивними логічними схемами, де високий вихід (логіка 1) означає, що сегмент вимкнено, а низький вихід (логіка 0) означає, що сегмент увімкнено.Крім того, це просто для багатьох цифрових дизайнерів.З анодом, підключеним до єдиної позитивної точки живлення, проводка є простим і зменшує загальну складність схеми.

Недоліки

Мікроконтролер або схема драйвера повинні джерела струму для освітлення сегментів, які можуть бути важкими для додатків з низькою потужністю або контролерами з обмеженими можливостями пошуку струму.

Малюнок 4: Загальний анод та загальний катод

Загальний катод

Загальна конфігурація катода з'єднує катоди всіх світлодіодів до спільної точки та пов'язана з землею або негативною напругою.Аноди з'єднані з позитивним постачанням через окремі резистори.Щоб освітлити світлодіод, ви застосовуєте високу напругу (поблизу позитивного живлення) до його анода.Зниження напруги анода до рівня землі вимикає світлодіод.

Як це працює?

Використовуючи загальний катодний дисплей з мікроконтролером, окремі сегменти освітлюються, застосовуючи високий сигнал до відповідних анодів.Мікроконтролер надсилає високий сигнал (близький до напруги живлення) до анода сегмента, який слід висвітлити.Це дозволяє струму протікати від анода через сегмент до загального катода (землі), освітлюючи його.Щоб вимкнути сегмент, мікроконтролер надсилає низький сигнал, зупиняючи поточний потік і зберігаючи сегмент темним.

У загальному катодному семисегментному дисплеї всі катодні з'єднання світлодіодних сегментів прив’язані до загального штифта, підключеного до заземлення або нульового рівня напруги (логіка "0").У цій конфігурації катоди мають низький потенціал.Щоб освітлити сегмент, до його анода застосовується висока напруга (логіка "1"), що підвищує його потенціал відносно катода.Цей більш високий потенціал на аноді відносно катода дозволяє сегменту освітлити.

Переваги

Загальні катодні дисплеї добре працюють з негативними логічними схемами, де високий вихід (логіка 1) означає, що сегмент увімкнено, а низький вихід (логіка 0) означає, що сегмент вимкнено.Крім того, мікроконтролер або ланцюг драйверів повинні протопити струм, щоб освітлити сегменти і часто більш ефективні та керовані для багатьох контролерів, особливо тих, що розробляються з високими поточними можливостями.

Недоліки

Загальний катод вимагає більше з'єднань проводки, оскільки анод кожного сегмента повинен бути індивідуально підключений до схеми управління, що робить конструкцію схеми складнішим.

Відмінності між загальним анодом та загальними катодними дисплеями

Аспект	Загальні дисплеї анода	Загальні катодні дисплеї
Логіка водіння	Сегменти, активовані, витягуючи катод на землю (логіка "0").	Сегменти, активовані за допомогою анода Високий (логіка "1").
Сумісність з логічними сім'ями	Найкраще з логічними сім'ями, які джерело струм (високий логічний рівень).	Найкраще з логічними сім'ями, які тонуть струм (низький рівень логіки).
Конструкція та складність ланцюга	Може бути складнішим для взаємодії з Мікроконтролери.	Простіше взаємодіяти з мікроконтролами що вихідна висока напруга для логіки "1".
Наявність та вибір водіїв	Деякі драйвери оптимізовані для загальних Конфігурація анода.	Деякі драйвери оптимізовані для загальних Конфігурація катода.
Споживання електроенергії	Управління напругою може вплинути на владу Споживання на різних рівнях яскравості та під час мультиплексування.

Як працюють семисегментні дисплеї?

Сім сегментних дисплеїв працює, освітлюючи світлодіоди.Світлодіод освітлюється, коли його анод знаходиться на більш високій напрузі, ніж його катод.Яскравість залежить від струму через нього, регульованого ланцюгом драйвера, щоб забезпечити оптимальну видимість без перевантаження світлодіодів.

Контроль сегментів передбачає вмикання або вимкнення, надсилаючи сигнали.Сигнали можна надсилати вручну або цифровим шляхом за допомогою мікроконтролера або драйвера, як і драйвер 4511 BCD-SEVEN-сегмента, який перетворює двійковий вхід кодованого десяткового (BCD) у відповідні сигнали для управління сегментами.

Малюнок 5: Семисегментні дисплеї

Таблиця правди

У таблиці правди показано, які сегменти для освітлення для кожного символу.Ось приклад для цифр від 0 до 9 та деяких букв (A, B, C, D, E, F):

Характер		Б	C	Р.	Е	F	G	ДП
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
	1	1	1	0	1	1	1	0
б	0	0	1	1	1	1	1	0
C	1	0	0	1	1	1	0	0
р.	0	1	1	1	1	0	1	0
Е	1	0	0	1	1	1	1	0
F	1	0	0	0	1	1	1	0

Як використовувати цю таблицю для програмування семисегментних дисплеїв?

Кожен стовпець під сегментом (A до G та DP для десяткової точки) показує стан, необхідний для того, щоб цей сегмент відображав символ.

• "1" означає, що сегмент знаходиться (висвітлений).

• "0" означає, що сегмент вимкнено.

Зберігайте значення

• Зберігайте ці значення у байті або масиві булевих значень.

• Кожен біт або булевий представляє сегмент.

Приклад - Відображення "5"

• Знайдіть рядок для "5" в таблиці.

• Встановіть сегменти A, C, D, F і G до 1.

• Встановіть сегменти B, E та DP до 0.

Надіслати дані для відображення

• Використовуйте прямий керування штифтом GPIO на мікроконтролері.

• Крім того, використовуйте драйвер ІС, який інтерпретує сигнали та виводить правильні напруги до сегментів.

Дивлячись на правильний ряд та встановлюючи сегменти, як зазначено, ви можете запрограмувати дисплей, щоб показати різні символи.

Як працює драйвер 4511 з семисегментними дисплеями?

Драйвер 4511-це мікросхема, який допомагає показати цифри на семисегментних дисплеях.Він перетворює двійкову кодовану десяткову (BCD) введення в сигнали, що освітлюють праві сегменти на дисплеї.Цей чіп добре працює із загальними катодними дисплеями, де всі сегментні катоди підключені до землі.

При використанні драйвер 4511 отримує чотирикутний вхід BCD, означає десятковий номер від 0 до 9. Кожен біт може бути або високим (1), або низьким (0).Драйвер зчитує цей вхід і освітлює правильні сегменти на дисплеї.Наприклад, щоб показати число 5, вхід BCD становить 0101. Потім драйвер освітлює сегменти A, C, D, F і G.Всередині драйвера логічні ворота розшифрують вхід BCD для управління кожним сегментом.Виходи забезпечують необхідні рівні напруги для освітлення сегментів у загальній установці катода, де високий вихід включається на сегмент.

Підключення драйвера 4511 до мікроконтролерів робить семисегментні дисплеї більш функціональними та автоматизованими в цифрових системах.Мікроконтролери можуть надсилати значення BCD через цифрові шпильки вводу/виводу драйверу 4511, а потім показує відповідне число.Ця установка корисна для систем з декількома числовими дисплеями, що потребують одночасного управління.Мікроконтролер може оновлювати значення відображення на основі даних датчиків, входів користувачів або внутрішніх обчислень.

Щоб інтегрувати драйвер за допомогою мікроконтролера, підключіть вихідні штифти BCD мікроконтролера до вхідних штифтів BCD драйвера 4511.Інші з'єднання можуть контролювати функцію Увімкнути або вимкнути функцію та десяткову точку, залежно від програми.У цифровому годиннику мікроконтролер може надсилати дані часу на кілька драйверів 4511, щоб показати години, хвилини та секунди.Мікроконтролери можуть працювати з іншими керуючими пристроями, такими як комутатори, клавіатури або мережеві інтерфейси, що робить складні інтерфейси користувачів, які використовують семисегментні дисплеї.

Малюнок 6: 4511 драйвер працює з семисегментними дисплеями

Застосування семисегментних дисплеїв

Цифрові годинники: Покажіть час з високою видимістю.

Рисунок 7: Семисегентний годинник дисплея

Домашні прилади: Використовується в мікрохвильовій печі та печах для демонстрації часу приготування та температури для зручних та ефективних.

Автомобільна промисловість: Використовується на інформаційних панелях автомобілів для швидких та чітких зчитувань для швидких та чітких показників.

Рисунок 8: Семисегментні спідометри та вимірювання палива

Дисплеї публічної інформації: Поширені в ліфтах та платформах громадського транспорту, відображення номерів або простих повідомлень у форматі кожен може зрозуміти.

Ігри та розваги: ​​Пінбол та ігрові автомати використовують їх для динамічного відображення та інформаційної інформації.

Панелі промислового контролю: бажані у жорстких умовах, щоб показати показання, такі як температура та тиск, оскільки вони довговічні та прості в підключенні з електронними ланцюгами.

Роль цих показів в Інтернеті речей (IoT)

Сім сегментних дисплеїв важливі для дизайну інтерфейсів для багатьох розумних пристроїв в Інтернеті речей (IoT).

По-перше, ідеально підходить для невеликих, акумуляторних або енергозберігаючих систем, що використовуються в додатках IoT.

Потім забезпечує чіткі виходи стану або параметри температури в розумних домашніх пристроях, таких як термостати та системи безпеки, що робить взаємодію користувачів простим та недорогим.

Далі, прості в інтеграції з датчиками та мікроконтролами, що використовуються в пристроях IoT.

Нарешті, використовується для таких додатків, як розумні лічильники та інші пристрої моніторингу, особливо у віддалених або важкодоступних областях, що забезпечує негайний візуальний відгук, щоб попередити користувачів про зміни чи проблеми.

Переваги та обмеження

Простота та простота використання

Сім сегментних дисплеїв прості у використанні, оскільки вони демонструють числа та кілька символів безпосередньо.Вони не потребують складного програмування або додаткового програмного забезпечення та ідеально підходять для систем, які потребують основних числових дисплеїв.

Економічна ефективність

Ці дисплеї дешевші порівняно з розширеними технологіями дисплея.Вони використовують менше компонентів та простіші механізми управління, знижують загальну вартість пристрою.

Висока видимість

Дизайн забезпечує читабельність навіть у умовах низького освітлення.Кожен сегмент випромінює яскраве, чітке світло, забезпечуючи високий контраст проти фону та посилює видимість.

Міцність

Виготовлені з міцних матеріалів, семисегментні дисплеї можуть обробляти зміни температури та фізичне напруження.

Обмежена функціональність

Основним недоліком є ​​їх обмежена функціональність.Вони можуть відображати лише цифри та кілька символів, що робить їх непридатними для додатків, які потребують тексту або складної графіки.

Обмежені кути перегляду

Ці дисплеї часто мають обмежені кути перегляду, недолік у ситуаціях, коли інформація повинна бути видима з різних точок зору, таких як додатки на свіжому повітрі або великої області.

Більш високе споживання електроенергії

Сім сегмента-дисплеї використовують більше потужності, ніж інші типи, як-от РК.Кожен освітлений сегмент потребує безперервної потужності і менш ідеально підходить для додатків, що залежать від акумулятора або живлення.

Обмежене налаштування

Конструкція та функціональність фіксуються, що обмежує їх стандартними цифрами та символами.Ця відсутність гнучкості може бути проблемою в додатках, що вимагає більшої кількості налаштування.

Розширені сорти сегментованих дисплеїв

Дев'ять сегментів

Дисплей дев'яти сегмента будується на стандартній семисегійній моделі, додавши два діагональних сегментів, розміщені у верхніх та нижніх частинах дисплея.Ці дисплеї набули популярності в 1970 -х роках, особливо в калькуляторах, цифрових годинниках та ранніх електронних пристроях.

Малюнок 9: Дев'ять сегменту

Чотирнадцять сегментів

Чотирнадцять сегмента, який часто називають дисплеєм "Юніон-гніздо" через його схожість з британським прапором, коли всі сегменти запалюються, розширюють структуру семи сегмента з чотирма діагональними сегментами, двома вертикальними та розділеним середнім горизонтальним сегментом.Ця складна конструкція дозволяє більш широкий спектр символів та букв, значно покращуючи здатність дисплея передавати інформацію.Ці дисплеї зазвичай використовуються в розвагах та побутових пристроях, таких як пінбольні машини, ігрові автомати, відеомагнітофон, мікрохвильові печі та калькулятори.

Малюнок 10: Чотирнадцять сегмента

Шістнадцять сегментів

Дисплей шістнадцяти сегмента йде на крок далі, ніж версія чотирнадцяти сегмента, розділивши верхній і нижній горизонтальні сегменти на два додаткові сегменти.Цей макет пропонує ще більшу гнучкість у представленні персонажів та дозволяє відображати складні символи та підвищити буквено -цифрову видимість.Шістнадцять сегментових дисплеїв часто використовуються в стереосистемі автомобілів, дисплеях ідентифікатора телефонного абонента та інших мультимедійних інтерфейсах, які потребують детального дисплея символів.

Малюнок 11: Шістнадцять дисплеїв сегментів

У цій таблиці викладені різні типи сегментованих дисплеїв та їх функції:

Тип відображення	Опис
Дев'ять сегментових дисплеїв	Краща диференціація характеру, ніж семисегл.
Чотирнадцять сегментів	Більше персонажів і використовується у споживача електроніка.
Шістнадцять сегментів	Найбільш детальний та відрізняє подібне персонажі.

Висновок

Вивчення семисегментних дисплеїв та їх розширених версій показує їх важливість у цифрових дисплеях.Навіть за допомогою нових технологій семисегментні дисплеї все ще цінні, оскільки вони прості, дешеві та надійні.Ця стаття охоплює їх основну структуру, як вони працюють, і порівнює їх з РК -дисплеєм.Дискусія про їх використання в Інтернеті речей (IoT) та різних галузей підкреслює їх гнучкість та тривалу важливість.Перехід від семи сегмента до шістнадцяти сегментів показує постійні зусилля для кращої функціональності та візуальної комунікації.Зрештою, семисегментні дисплеї доводять, що основні інженерні рішення можуть підтримувати складні системи, врівноважуючи старі методи з новими ідеями в цифровому світі.

Часті запитання [FAQ]

1. Чому його називають 7-сегментним дисплеєм?

7-сегментний дисплей отримує свою назву від того, що має сім світлових сегментів, які можна увімкнути або вимкнути в різних шаблонах, щоб показати числа та деякі літери.Ці сегменти розташовані за схемою, аналогічною фігурою восьми.

2. Як ви керуєте 7 -сегментним світлодіодним дисплеєм?

Ви керуєте 7-сегментальним світлодіодним дисплеєм, надсилаючи електричні сигнали до сегментів, які ви хочете освітлити.Зазвичай це робиться за допомогою мікроконтролера або цифрового ланцюга, який надсилає сигнали високої або низької напруги до керуючого штифта кожного сегмента, вмикаючи їх або вимикаючи за потреби.

3. Як дізнатися, чи є 7-сегмент катод чи анод?

Щоб дізнатися, чи є 7-сегментний дисплей звичайний катод або загальний анод, перевірте проводку або таблицю даних.На загальному катодному дисплеї всі негативні сторони (катоди) з'єднані між собою, і ви освітлюєте сегменти, застосовуючи позитивну напругу.У загальному дисплеї анода всі позитивні сторони (аноди) з'єднані, і ви освітлюєте сегменти, застосовуючи заземлення або низьку напругу.

4. Як перевірити роботу семисегментного дисплея?

Щоб перевірити, чи працює дисплей семи сегмента, застосуйте живлення до кожного сегмента по черзі і подивіться, чи запалюють вони.Використовуйте джерело живлення з правильними резисторами, підключаючи його до штифта кожного сегмента, тоді як загальний штифт (катод або анод) підключений до землі або живлення відповідно.Якщо кожен сегмент загоряється, дисплей працює.

5. Як перевірити 7-сегментний дисплей з мультиметром?

Щоб перевірити 7-сегментальний дисплей з мультиметром, встановіть його в режим тестування діода.Підключіть загальний штифт (анод або катод) до відповідного мультиметрового свинцю (позитивна для анода, негативна для катода).Торкніться іншого ведучого до кожного штифта сегмента.Робочий сегмент покаже падіння напруги на мультиметрі (приблизно 1,7 до 2,0 вольт для світлодіодів).Якщо немає падіння напруги, сегмент може бути несправним.

6. Скільки штифтів на семи сегментному світлодіодному сегменті?

Основний одиночний семисегмент має 10 штифтів-сім для кожного сегмента, по одному для десяткової точки та два для загальних з'єднань (або катода, або анода).Кількість штифтів може змінюватися залежно від подвійних дисплеїв або додаткових функцій.