Что такое светодиодные дисплеи с семью сегментами?Понимание технологии, лежащей в основе чисел

Семь-сегмент дисплей (SSD)-это тип электронного экрана, используемого для отображения чисел и некоторых букв.Впервые он появился в начале 1900 -х годов и стал популярным, потому что он прост и работает хорошо.Светодиодные виды семисегмента широко используются, потому что их яркие и легко увидеть.Они бывают разных размеров, от крошечных в портативных гаджетах до больших панелей, которые можно увидеть издалека в разных условиях освещения.В этой статье рассматриваются детали и типы видов семисегмента, в том числе их части, как они работают, и их преимущества по сравнению с другими дисплеями, такими как LCD.Это также объясняет различия между общим анодом и катодом и тем, как они соответствуют различным электронным потребностям.В статье также рассматривается, как девять, четырнадцать и шестнадцать сегментов улучшают распознавание символов и расширяют их использование.

Каталог

Рисунок 1: Светодиодный дисплей с семью сегментами

Структура светодиода из семи сегмента

Светодиодный дисплей из семи сегмента состоит из восьми частей: семь сегментов, помеченных от «A» до 'g', и десятичной точки (DP).Каждый сегмент представляет собой небольшой светодиод, настроенный для формирования частей цифр и некоторых букв при освещении в комбинации.Вот подробный взгляд на каждый сегмент и его функцию:

Сегмент 'A':

Этот горизонтальный сегмент расположен в верхней части дисплея.Он загорается, чтобы сформировать верхнюю часть цифр и букв, таких как 0, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, A, E и F.

Сегмент 'b':

Найдя на верхней правой части, этот вертикальный сегмент хорош для формирования правой части многих цифр и букв.Он появляется в 0, 1, 2, 3, 4, 7, 8, 9, A, B, D и E.

Сегмент 'C':

Расположенный на правой нижней части, этот вертикальный сегмент работает с сегментом «B», чтобы завершить правую сторону символов.Он используется в 0, 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 и A, D.

Сегмент 'D':

Этот горизонтальный сегмент находится в нижней части дисплея.Он образует основание большинства чисел и некоторых букв, освещающихся в 0, 2, 3, 5, 6, 8, 9, A, D, E и G.

Сегмент 'e':

Найден на левой части нижней части, этот вертикальный сегмент помогает сформировать левую нижнюю часть символов.Он загорается в 0, 2, 6, 8, E и F.

Сегмент 'f':

Расположенный на верхней левой стороне, этот вертикальный сегмент сочетается с сегментом «E», чтобы завершить левую сторону символов.Он активен в 0, 4, 5, 6, 8, 9, E и F.

Сегмент 'g':

Этот средний горизонтальный сегмент пересекает дисплей.Он добавляет удары, чтобы эффективно сформировать числа и буквы, появляясь в 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, а, E и G.

Десятичная точка (DP):

Расположен в нижнем правом правом сегментах и ​​десятичной точке используется для отображения десятичных значений.Это повышает способность дисплея показывать точные численные значения, такие как денежные количества или измерения.

Каждому сегменту можно контролировать индивидуально или в комбинации, чтобы представлять широкий спектр численных и некоторых алфавитных данных.Это делает дисплей с семью сегментами лучше всего для простых цифровых показаний.

Рисунок 2: Светодиодные детали с семью сегментами

Сравнение светодиодных дисплеев и ЖК -дисплеев

Использование мощности и эффективность

Светодиодные дисплеи: Используйте больше энергии, потому что они излучают свет непосредственно из диодов.Они очень заметны, даже в ярких местах.

LCD: Используйте меньше энергии, так как они не излучают свет напрямую.Они нуждаются в подсветке или отражающей поверхности, что делает их более энергоэффективными и полезными для устройств с батарейным питанием.

Видимость и яркость

Светодиодные дисплеи: очень яркие и чистые, хорошо для открытых и хорошо освещенных мест.Они остаются ясными под разными углами, не теряя качества.

• ЖК -дисплей: современные лучше с видимостью и яркости из -за улучшенных подсветков и цвета, но они часто имеют ограниченные углы просмотра и более низкая яркости по сравнению со светодиодами.

Расходы

Светодиодные дисплеи: простой дизайн, легкий и дешевый, чтобы показать ограниченные числа и символы.

ЖКД: более сложные с дополнительными слоями и деталями, такими как фильтры и жидкокристаллические ячейки.Это делает их более дорогими, но может показать подробные изображения и тексты.

Продолжительность жизни

Светодиодные дисплеи: долговечные и длительные, могут справиться с жесткими условиями.Менее влияют такие вещи, как температура и влажность.

ЖКД: долговечный, но могут иметь проблемы при экстремальных температурах и могут страдать от удержания изображения или «сгорания» с течением времени.

Рисунок 3: Светодиодные дисплеи и ЖК -дисплеи

Типы из семи сегментов

Общий анод

В общей настройке анода аноды всех светодиодов (или диодов) подключены к общей точке, как правило, положительным источником напряжения.Затем каждый светодиодный или диодный катод подключается к схеме управления или заземляется через резистор индивидуально.Чтобы осветить конкретный светодиод, вы применяете низкое напряжение (вблизи земли) на его катод.Применение более высокого напряжения (около положительного снабжения) к катоду выключает светодиод.

Как это работает?

При использовании общего анодного дисплея с микроконтроллером отдельные сегменты освещаются, заземляя свои соответствующие катоды.Микроконтроллер посылает низкий сигнал (0 В или землю) в катод сегмента, который будет освещен.Это позволяет току течь из общего анода через сегмент к земле, освещая его.Чтобы выключить сегмент, микроконтроллер посылает высокий сигнал (близко к напряжению питания) и останавливая поток тока и сохраняя сегмент в темном.

В общем аноде семисегментной дисплеи все подключения анодных сегментов подключены к одному общему выводу, а затем связаны с положительным источником напряжения (логика «1»).В результате все аноды имеют высокий потенциал.Чтобы осветить конкретный сегмент, к своему катоду применяется низкое напряжение (логика «0»).Это завершает цепь между высоким потенциалом в аноде и низким потенциалом в катоде, что приводит к освещению сегмента.

Преимущества

Анод отображает хорошо работа с положительными логическими цепи, где высокий выход (логика 1) означает, что сегмент выключен, а низкий выход (логика 0) означает, что сегмент включен.Кроме того, это просто для многих цифровых дизайнеров.С анодом, подключенным к одной положительной точке подачи, проводка является простой и уменьшает общую сложность цепи.

Недостатки

Микроконтроллер или схема драйвера должны искать ток для освещения сегментов, которые могут быть трудными для приложений или контроллеров с низким энергопотреблением с ограниченными возможностями поставки тока.

Рисунок 4: Общий анод и общий катод

Общий катод

Общая конфигурация катода соединяет катоды всех светодиодов с общей точкой и связана с землей или отрицательным источником напряжения.Аноды связаны с положительным предложением через отдельные резисторы.Чтобы осветить светодиод, вы применяете высокое напряжение (около положительного питания) на его анод.Понижение напряжения анода до уровня заземления выключает светодиод.

Как это работает?

При использовании общего катодного дисплея с помощью микроконтроллера отдельные сегменты освещаются, применяя высокий сигнал к соответствующим анодам.Микроконтроллер посылает высокий сигнал (близко к напряжению питания) в анод сегмента, который будет освещен.Это позволяет току протекать из анода через сегмент к общему катоду (землю), освещая его.Чтобы выключить сегмент, микроконтроллер посылает низкий сигнал, останавливая поток тока и сохраняя сегмент в темном.

На общем катодном семисегентском дисплее все катодные соединения светодиодных сегментов привязаны к общему выводу, подключенному к земле или уровню нулевого напряжения (логика «0»).В этой конфигурации катоды имеют низкий потенциал.Чтобы осветить сегмент, к его аноду применяется высокое напряжение (логика «1»), повышая его потенциал по сравнению с катодом.Этот более высокий потенциал в аноде относительно катода позволяет освещению сегмента.

Преимущества

Общий катод отображает хорошо работает с отрицательными логическими цепи, где высокий выход (логика 1) означает, что сегмент включен, а низкий выход (логика 0) означает, что сегмент выключен.Кроме того, микроконтроллер или схема драйвера необходимо опускать ток, чтобы осветить сегменты и часто более эффективные и управляемые для многих контроллеров, особенно тех, которые разработаны с высокими токами.

Недостатки

Общий катод требует большего количества подключений, так как анод каждого сегмента должен быть индивидуально подключен к схеме управления, что делает конструкцию схемы более сложной.

Различия между общим анодом и общим катодным дисплеем

Аспект	Общий анод отображается	Общие катодные дисплеи
Логика вождения	Сегменты активируются путем вытягивания катода на землю (логика "0").	Сегменты активируются путем вождения анода Высокий (логика "1").
Совместимость с логическими семьями	Лучше всего с логическими семьями, которые источны ток (высокий уровень логики).	Лучше всего с логическими семьями, которые погружаются ток (низкий уровень логики).
Конструкция и сложность схемы	Может быть более сложным для взаимодействия с Микроконтроллеры.	Легче взаимодействовать с микроконтроллерами этот выходной высокий напряжение для логики "1".
Доступность и выбор водителей	Некоторые водители оптимизированы для обычного конфигурация анода.	Некоторые водители оптимизированы для обычного Конфигурация катода.
Энергопотребление	Управление напряжением может повлиять на власть потребление на разных уровнях яркости и во время мультиплексирования.

Как работает семисегмент?

Семь-сегментные отображают работу, зажигая светодиоды.Светодиод загорается, когда его анод находится на более высоком напряжении, чем его катод.Яркость зависит от тока через него, регулируемой цепью драйвера, чтобы обеспечить оптимальную видимость без перегрузки светодиодов.

Контроль сегментов включает в себя включение или выключение, отправляя сигналы.Сигналы могут быть отправлены вручную или в цифровом виде через микроконтроллер или IC драйвера, такой как декодер/драйвер от 4511 BCD-SEVEN-сегмент, который преобразует входные десятичные знаки (BCD) в соответствующие сигналы для управления сегментами.

Рисунок 5: Дисплей с семью сегментами

Таблица истины

Таблица истины показывает, какие сегменты загореться для каждого персонажа.Вот пример для цифр от 0 до 9 и некоторых букв (A, B, C, D, E, F):

Характер	А	Беременный	В	Дюймовый	Эн	Фон	Глин	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
А	1	1	1	0	1	1	1	0
беременный	0	0	1	1	1	1	1	0
В	1	0	0	1	1	1	0	0
дюймовый	0	1	1	1	1	0	1	0
Эн	1	0	0	1	1	1	1	0
Фон	1	0	0	0	1	1	1	0

Как использовать эту таблицу для программирования с семисегментами?

Каждый столбец под сегментом (от G и DP для десятичной точки) показывает состояние, необходимое для этого сегмента, для отображения символа.

• «1» означает, что сегмент включен (освещен).

• «0» означает, что сегмент выключен.

Значения магазина

• Храните эти значения в байте или массиве логических значений.

• Каждый бит или логический представляет сегмент.

Пример - отображение "5"

• Найдите строку для «5» в таблице.

• Установить сегменты A, C, D, F и G до 1.

• Установить сегменты B, E и DP на 0.

Отправить данные на отображение

• Используйте прямое управление штифтом GPIO на микроконтроллере.

• В качестве альтернативы используйте IC драйвера, который интерпретирует сигналы и выводит правильные напряжения в сегменты.

Глядя на правильную строку и устанавливая сегменты, как указано, вы можете запрограммировать дисплей, чтобы показать разные символы.

Как работает драйвер 4511 с дисплеями с семью сегментами?

Драйвер 4511-это чип, который помогает показывать цифры на семисегментных дисплеях.Он преобразует входной бинарный десятичный (BCD) в сигналы, которые освещают правые сегменты на дисплее.Этот чип хорошо работает с общими катодными дисплеями, где все катоды сегмента подключены к земле.

При использовании драйвер 4511 получает четырехбитный вход BCD, обозначает десятичное число от 0 до 9. Каждый бит может быть либо высоким (1), либо низким (0).Драйвер читает этот вход и освещает правильные сегменты на дисплее.Например, чтобы показать номер 5, вход BCD составляет 0101. Затем драйвер загорает сегменты A, C, D, F и G.Внутри драйвера логические ворота декодируют вход BCD для управления каждым сегментом.Выходы предоставляют необходимые уровни напряжения для освещения сегментов в общей настройке катода, где высокая мощность включает сегмент.

Подключение драйвера 4511 к микроконтроллерам делает семь отображений более функциональными и автоматизированными в цифровых системах.Микроконтроллеры могут отправлять значения BCD через свои цифровые контакты ввода -вывода в драйвер 4511, а затем показывает соответствующий номер.Эта настройка полезна для систем с несколькими числовыми дисплеями, которые требуют одновременного управления.Микроконтроллер может обновлять значения отображения на основе данных датчиков, пользовательских входов или внутренних вычислений.

Чтобы интегрировать драйвер с помощью микроконтроллера, подключите выходные контакты BCD микроконтроллера к входным контактам BCD драйвера 4511.Другие подключения могут управлять функцией включения или отключения отключения и отключения и десятичной точки, в зависимости от приложения.В цифровых часах микроконтроллер может отправлять данные времени на несколько драйверов 4511, чтобы показать часы, минуты и секунды.Микроконтроллеры могут работать с другими устройствами управления, такими как переключатели, клавиатуры или сетевые интерфейсы, создавая сложные пользовательские интерфейсы, которые используют дисплеи с семью сегментами.

Рисунок 6: 4511 работает с семисегментными дисплеями

Приложения из семисегмента дисплеев

Цифровые часы: покажите время с высокой видимостью.

Рисунок 7: Семь-сегментный дисплей.

Домашние приборы: используется в микроволновых печи и духах для отображения времени приготовления и температур для удобных и эффективных.

Автомобильная промышленность: используется на автомобильных панелях для спидометров и топливных датчиков для быстрых и четких считываний.

Рисунок 8: Скорометра дисплея с семью сегментами и топливные датчики

Общественная информация отображается: распространена на лифтах и ​​платформах общественного транспорта, отображая числа или простые сообщения в формате, который каждый может понять.

Игровые и развлечения: пинбол и игровые автоматы используют их для динамического отображения результатов и информации об игре.

Промышленные панели управления: предпочтительнее в жестких условиях, чтобы показать показания, такие как температура и давление, потому что они долговечны и просты в соединении с электронными схемами.

Роль этих дисплеев в Интернете вещей (IoT)

Семь сегментных дисплеев важны при разработке интерфейсов для многих интеллектуальных устройств в Интернете вещей (IoT).

Во-первых, идеально подходит для небольших, батарейных или энергосберегающих систем, используемых в приложениях IoT.

Затем предоставляет четкие выходы состояния или настройки температуры в устройствах интеллектуального дома, таких как термостаты и системы безопасности, что делает взаимодействие с пользователем простым и недорогим.

Затем легко интегрировать с датчиками и микроконтроллерами, используемыми в устройствах IoT.

Наконец, используется для таких приложений, как интеллектуальные счетчики и другие устройства мониторинга, особенно в удаленных или труднодоступных областях, обеспечивая немедленную визуальную обратную связь, чтобы предупредить пользователей об изменениях или проблемах.

Преимущества и ограничения

Простота и простота использования

Семь-сегментные дисплеи просты в использовании, потому что они показывают цифры и несколько символов напрямую.Они не нуждаются в сложном программировании или дополнительном программном обеспечении и идеально подходят для систем, которые нуждаются в основных числовых дисплеях.

Экономическая эффективность

Эти дисплеи дешевле по сравнению с расширенными технологиями отображения.Они используют меньше компонентов и более простые механизмы управления, снижают общую стоимость устройства.

Высокая видимость

Конструкция обеспечивает читаемость даже в условиях низкого освещения.Каждый сегмент излучает яркий, отличный свет, обеспечивая высокий контраст на фоне и повышает видимость.

Долговечность

Изготовленные из прочных материалов, семисегментные дисплеи могут обрабатывать изменения температуры и физическое напряжение.

Ограниченная функциональность

Основным недостатком является их ограниченная функциональность.Они могут отображать только числа и несколько символов, что делает их непригодными для приложений, нуждающихся в текстовой или сложной графике.

Ограниченные углы просмотра

Эти дисплеи часто имеют ограниченные углы просмотра, невыгодное положение в ситуациях, когда информация должна быть видна с разных точек зрения, таких как приложения на открытом воздухе или в больших районах.

Более высокое энергопотребление

Семь-сегментные дисплеи используют больше мощности, чем другие типы, такие как ЖК-дисплея.Каждый лит-сегмент нуждается в непрерывной мощности и менее идеально подходит для применений с питанием или чувствительным к питанию.

Ограниченная настройка

Дизайн и функциональность фиксируются, которые ограничивают их стандартными цифрами и символами.Отсутствие гибкости может быть проблемой в приложениях, требующих большей настройки.

Расширенные разновидности сегментированных дисплеев

Девять сегментов отображаются

Дисплей с девятью сегментами накапливается на стандартной модели с семью сегментами, добавляя два диагональных сегмента, расположенных в верхних и нижних частях дисплея.Эти дисплеи приобрели популярность в 1970 -х годах, особенно в калькуляторах, цифровых часах и ранних электронных устройствах.

Рисунок 9: Дисплей с девятью сегментами

Четырнадцать дисплеев сегмента

Четырнадцать сегмента, часто называемый дисплеем «Юнион Джек» из-за его сходства с британским флагом, когда все сегменты зажжены, расширяет структуру с семью сегментами с четырьмя диагональными сегментами, двумя вертикальными и разделенным средним горизонтальным сегментом.Этот сложный дизайн обеспечивает более широкий диапазон символов и букв, значительно улучшая способность дисплея передавать информацию.Эти дисплеи обычно используются в развлечениях и бытовых устройствах, таких как пинбольные машины, игровые автоматы, видеомагнитофона, микроволновые печи и калькуляторы.

Рисунок 10: Дисплей четырнадцати сегмента

Шестнадцать сегментных дисплеев

Дисплей шестнадцати сегментов идет на шаг дальше, чем четырнадцатисегментная версия, разделяя верхний и нижний горизонтальный сегменты на два дополнительных сегмента.Этот макет обеспечивает еще большую гибкость в представлении символов и позволяет отображать сложные символы и повысить буквенно -цифровую видимость.Шестнадцать сегментных дисплеев часто используются в автомобильных стереосистемах, телефонах-идентификаторах вызывающего абонента и в других мультимедийных интерфейсах, которые требуют подробного отображения символов.

Рисунок 11: Шестнадцать сегментов отображаются

Эта таблица описывает различные типы сегментированных дисплеев и их функции:

Дисплей тип	Описание
Девять сегментных дисплеев	Лучшая дифференциация характера, чем семисегмент.
Четырнадцать сегментных дисплеев	Больше персонажей и используется в потребителе Электроника.
Шестнадцать сегментных дисплеев	Наиболее подробные и различают сходные персонажи.

Заключение

Изучение семисегментов и их расширенные версии показывает их важность на цифровых дисплеях.Даже с более новыми технологиями дисплеи с семью сегментами все еще ценны, потому что они просты, дешевые и надежные.Эта статья охватывает их основную структуру, как они работают, и сравнивает их с ЖК -дисплеев.Дискуссия об их использовании в Интернете вещей (IoT) и различных отраслях подчеркивает их гибкость и длительное значение.Перемещение от семисегмента к шестнадцати сегментам показывает постоянные усилия по лучшей функциональности и визуальной коммуникации.В конце концов, семисегментные дисплеи доказывают, что основные инженерные решения могут поддерживать сложные системы, балансируя старые методы с новыми идеями в цифровом мире.

Часто задаваемые вопросы [FAQ]

1. Почему он называется 7-сегментным дисплеем?

7-сегментный дисплей получает свое название от получения семи легких сегментов, которые можно включить или выключить в разных шаблонах, чтобы показать цифры и некоторые буквы.Эти сегменты расположены в рисунке, похожей на восьмерку.

2. Как вы управляете светодиодным дисплеем 7 сегмента?

Вы управляете 7-сегментным светодиодным дисплеем, отправляя электрические сигналы в сегменты, которые вы хотите зажечь.Обычно это делается с помощью микроконтроллера или цифровой схемы, которая посылает сигналы высокого или низкого напряжения в управляющий штифт каждого сегмента, включив или выключив их по мере необходимости.

3. Как узнать, является ли 7-сегмент катод или анод?

Чтобы узнать, является ли 7-сегментный дисплей обычным катодом или общим анодом, проверьте проводку или таблицу данных.На общем катодном дисплее все отрицательные стороны (катоды) соединены вместе, и вы освещаете сегменты, применяя положительное напряжение.На общем анодном дисплее все положительные стороны (аноды) подключены, и вы освещаете сегменты, применяя заземление или низкое напряжение.

4. Как проверить работу дисплея с семью сегментами?

Чтобы проверить, работает ли дисплей из семи сегмента, примените питание к каждому сегменту один за другим и посмотрите, загораются ли они.Используйте источник питания с правильными резисторами, подключая его к контакту каждого сегмента, в то время как общий вывод (катод или анод) подключен к земле или мощности соответственно.Если каждый сегмент загорается, дисплей работает.

5. Как проверить 7-сегментный дисплей с помощью мультиметра?

Чтобы проверить 7-сегментный дисплей с помощью мультиметра, установите его в режим тестирования диода.Подключите общий вывод (анод или катод) к соответствующему мультиметру (положительно для анода, отрицательный для катода).Прикоснитесь к другому свинцу к каждому штифту сегмента.Рабочий сегмент покажет падение напряжения на мультиметре (от 1,7 до 2,0 вольт для светодиодов).Если нет падения напряжения, сегмент может быть неисправным.

6. Сколько булавок в светодиоде с семью сегментами?

Основной один из семисегмента имеет 10 контактов-семь для каждого сегмента, один для десятичной точки и два для общих соединений (катод или анод).Количество контактов может варьироваться в зависимости от двойных дисплеев или дополнительных функций.