Slika 1: LED zaslona s sedem segmentov
Sedem segmentni LED zaslon je sestavljen iz osmih delov: sedem segmentov, označenih od 'A' do 'G', in decimalne točke (DP).Vsak segment je majhna LED, ki je konfigurirana tako, da tvori dele številk in nekaj črk, ko je osvetljena v kombinaciji.Tu je podroben pogled na vsak segment in njegovo funkcijo:
Ta vodoravni segment se nahaja na vrhu zaslona.Prižge se tako, da tvori zgornji del številk in črk, kot so 0, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, A, E in F.
Ta navpični segment, ki ga najdemo na zgornji desni strani, je dober za oblikovanje desnega dela številnih številk in črk.Pojavi se v 0, 1, 2, 3, 4, 7, 8, 9, A, B, D in E.
Ta navpični segment, ki se nahaja na spodnji desni strani, deluje s segmentom "B", da dokonča desno stran znakov.Uporablja se v 0, 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 in A, D.
Ta vodoravni segment je na dnu zaslona.Tvori osnovo večine številk in nekaj črk, prižge v 0, 2, 3, 5, 6, 8, 9, A, D, E in G.
Ta navpični segment, ki ga najdemo na spodnji levi strani, pomaga pri oblikovanju levega spodnjega dela znakov.Prižge se v 0, 2, 6, 8, E in F.
Ta navpični segment, ki se nahaja na zgornji levi strani, združuje s segmentom 'E', da dokonča levo stran znakov.Aktivna je v 0, 4, 5, 6, 8, 9, E in F.
Ta srednji vodoravni segment prečka zaslon.Dodaja udarce, da učinkovito oblikujejo številke in črke, ki se pojavljajo v 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, A, E in G.
Za prikaz decimalnih vrednosti se uporablja na spodnji desni strani segmentov in decimalna točka.To povečuje sposobnost zaslona, da prikaže natančne številčne vrednosti, kot so denarne količine ali meritve.
Vsak segment je mogoče nadzorovati posamično ali v kombinaciji, da predstavlja široko paleto številčnih in nekaterih abecednih podatkov.Zaradi tega je prikazan sedem segmentov najboljši za preproste digitalne odčitke.
Slika 2: Sedem segmentni LED deli LED
LED zasloni: Uporabite več moči, ker oddajajo svetlobo neposredno iz diod.So zelo vidni, tudi na svetlih mestih.
LCD: Uporabite manj moči, saj ne oddajajo neposredno svetlobe.Potrebujejo osvetlitev ozadja ali odsevno površino, zaradi česar so bolj energetsko učinkoviti in dobri za naprave, ki jih poganjajo bateriji.
LED zasloni: zelo svetli in jasni, dobri za zunanja in dobro osvetljena območja.Ostajajo jasni iz različnih zornih kotov, ne da bi izgubili kakovost.
• LCD: Sodobni so boljši z vidljivostjo in svetlostjo zaradi izboljšanih osvetlitve ozadja in barve, vendar imajo pogosto omejene kote gledanja in nižjo svetlost v primerjavi z LED.
LED zasloni: preprost dizajn, lažji in cenejši za prikaz omejenih števil in znakov.
LCD: bolj zapleteni z dodatnimi plastmi in deli, kot so filtri in tekoče kristalne celice.Zaradi tega so dražje, a sposobne prikazati podrobne slike in besedila.
LED zasloni: trpežni in dolgotrajni lahko obvladajo težke razmere.Manj vplivajo na stvari, kot sta temperatura in vlaga.
LCDS: Trpežni, vendar lahko imajo težave pri ekstremnih temperaturah in lahko sčasoma trpijo zaradi zadrževanja slike ali "zgorevanja".
Slika 3: LED zasloni in LCD
V skupni nastavitvi anode so anode vseh LED (ali diod) priključene na skupno točko običajno pozitivno napajalno napajanje.Vsaka katoda LED ali diode je nato povezana s krmilnim vezjem ali ozemljitvijo skozi upor posamezno.Če želite osvetliti določeno LED, na njegovo katodo nanesete nizko napetost (v bližini tal).Z uporabo večje napetosti (v bližini pozitivne napaja) na katodo izklopi LED.
Ko uporabljate skupni anodni zaslon z mikrokontrolerjem, se posamezni segmenti prižgejo tako, da ozemljijo svoje katode.Mikrokontroler pošlje nizek signal (0V ali ozemljitev) na katodo segmenta, ki ga je treba osvetliti.To omogoča, da tok teče iz skupne anode skozi segment do ozemljitve in ga osvetli.Za izklop segmenta mikrokontroler pošlje visok signal (blizu napajalne napetosti) in ustavi trenutni pretok in ohranja segment temen.
V skupnem anodnem zaslonu s sedmimi segmentom so vse anodne povezave LED segmentov priključene na en sam skupni zatič in nato povezane s pozitivno napajanjem napetosti (logika "1").Kot rezultat, so vse anode velik potencial.Za osvetlitev določenega segmenta se na katodo uporablja nizka napetost (logika "0") in ozemljitev.To dopolnjuje vezje med visokim potencialom na anodi in nizkim potencialom na katodi, zaradi česar se segment prižge.
Anoda prikazuje dobro delo s pozitivnimi logičnimi vezji, kjer visok izhod (logika 1) pomeni, da je segment izklopljen, nizki izhod (logika 0) pa pomeni, da je segment vklopljen.Tudi za številne digitalne oblikovalce je to preprosto.Z anodo, povezano z eno samo pozitivno napajalno točko, je ožičenje enostavno in zmanjšuje celotno kompleksnost vezja.
Mikrokontroler ali gonilni vezje mora izbrati tok, da osvetli segmente, ki so lahko težko za aplikacije ali krmilnike z nizko močjo z omejenimi trenutnimi zmogljivostmi.
Slika 4: Skupna anoda in skupna katoda
Skupna konfiguracija katode povezuje katode vseh LED na skupno točko in je povezana z ozemljitvijo ali negativno napajanjem napetosti.Anode so povezane s pozitivno oskrbo s pomočjo posameznih uporov.Če želite prižgati LED, na anodo nanesete visoko napetost (blizu pozitivne napaja).Znižanje napetosti anode na blizu tal izklopi LED.
Pri uporabi skupnega katodnega zaslona z mikrokontrolerjem se posamezni segmenti prižgejo tako, da na svoje anode uporabite visok signal.Mikrokontroler pošlje visok signal (blizu napajalne napetosti) na anodo segmenta, ki ga je treba osvetliti.To omogoča, da tok teče iz anode skozi segment do skupne katode (tla) in ga osvetli.Za izklop segmenta mikrokontroler pošlje nizek signal, ustavi trenutni tok in ohranja segment temen.
V skupnem katodnemu zaslonu s sedmimi segmentom so vse katodne povezave LED segmentov vezane na skupni zatič, priključen na ozemljitev ali nivo ničelne napetosti (logika "0").V tej konfiguraciji so katode z majhnim potencialom.Za osvetlitev segmenta se na anodo uporablja visoka napetost (logika "1"), kar dvigne potencial glede na katodo.Ta večji potencial na anodi glede na katodo omogoča, da se segment prižge.
Skupni katodni prikazi delujejo dobro z negativnimi logičnimi vezji, kjer visok izhod (logika 1) pomeni, da je segment vklopljen, nizki izhod (logika 0) pa pomeni, da je segment izklopljen.Poleg tega mora mikrokontroler ali gonilno vezje potopiti tok, da osvetli segmente in pogosto učinkovitejši in obvladljivi za številne krmilnike, zlasti tiste, zasnovane z visokimi zmogljivostmi potovanja.
Skupna katoda zahteva več ožičenja, saj mora biti anoda vsakega segmenta posamično povezana s krmilnim vezjem, zaradi česar je zasnova vezja bolj zapletena.
Vidik |
Skupni prikazi anode |
Skupni prikazi katode |
Vožnja logika |
Segmenti, ki se aktivirajo z vlečenjem katode
do tal (logika "0"). |
Segmenti, aktivirani z vožnjo anode
Visoka (logika "1"). |
Združljivost z logičnimi družinami |
Najboljše z logičnimi družinami, ki virajo
tok (visoka logična raven). |
Najbolje z logičnimi družinami, ki se potopijo
tok (nizka logična raven). |
Oblikovanje in kompleksnost vezja |
Je lahko bolj zapleteno za povezovanje z
mikrokontrolerji. |
Lažje povezovati z mikrokontrolerji
Ta izhodna visoka napetost za logiko "1". |
Razpoložljivost in izbira voznikov |
Nekateri vozniki so optimizirani za skupno
konfiguracija anode. |
Nekateri vozniki so optimizirani za skupno
Konfiguracija katode. |
Poraba energije |
Upravljanje napetosti lahko vpliva na moč
poraba na različnih stopnjah svetlosti in med multipleksiranjem. |
Sedem segmentov prikazuje delo z osvetlitvijo LED.LED se prižge, ko je anoda na višji napetosti kot katoda.Svetlost je odvisna od toka skozi njega, ki ga ureja gonilni vezje, da se zagotovi optimalna vidljivost, ne da bi preobremenili LED.
Nadzorovanje segmentov vključuje vklop ali izklop s pošiljanjem signalov.Signale lahko pošljete ročno ali digitalno prek mikrokontrolerja ali gonilnika IC, kot je 4511 BCD-segment dekoder/gonilnik, ki pretvori binarno kodirani decimalni (BCD) vhod v ustrezne signale za nadzor segmentov.
Slika 5: Sedem segmentov
Tabela resnice prikazuje, katere segmente za vsak znak prižgejo.Tu je primer za števke od 0 do 9 in nekaj črk (a, b, c, d, e, f):
Lik |
A |
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 |
A |
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 |
Vsak stolpec pod segmentom (od A do G in DP za decimalno točko) prikazuje stanje, potrebno za ta segment za prikaz znaka.
• "1" pomeni, da je segment vklopljen (osvetljen).
• "0" pomeni, da je segment izklopljen.
• Te vrednosti shranite v bajt ali niz logičnih vrednosti.
• Vsak bit ali boolean predstavlja segment.
• V tabeli poiščite vrstico za "5".
• Nastavite segmente A, C, D, F in G na 1.
• Nastavite segmente B, E in DP na 0.
• Uporabite neposredno krmiljenje pin GPIO na mikrokontrolerju.
• Lahko pa uporabite gonilnika, ki razlaga signale in oddaja pravilne napetosti na segmente.
Če pogledate pravo vrstico in nastavite segmente, kot je navedeno, lahko zaslon programirate tako, da prikaže različne znake.
Gonilnik 4511 je čip, ki pomaga prikazati številke na sedmih segmentnih zaslonih.Pretvori binarno kodirano decimalno (BCD) vhod v signale, ki prižgejo desne segmente na zaslonu.Ta čip dobro deluje s skupnimi katodnimi zasloni, kjer so vse segmentne katode povezane s tlemi.
Ko je v uporabi, gonilnik 4511 dobi štiri bitni vhod BCD, pomeni decimalno številko od 0 do 9. Vsak bit je lahko visok (1) ali nizek (0).Gonilnik prebere ta vhod in prižge pravilne segmente na zaslonu.Na primer, da bi prikazali številko 5, je vhod BCD 0101. Gonilnik nato prižge segmente A, C, D, F in G.Znotraj gonilnika logična vrata dekodirajo vhod BCD za nadzor vsakega segmenta.Izhodi zagotavljajo potrebne napetostne ravni, da segmente prižgejo v skupni nastavitvi katode, kjer visok izhod vklopi segment.
Povezava gonilnika 4511 z mikrokontrolerji naredi sedem segmentov prikaz bolj funkcionalnega in avtomatiziranega v digitalnih sistemih.Mikrokontrolerji lahko pošljejo vrednosti BCD prek svojih digitalnih zatičev V/I na gonilnik 4511, nato pa prikaže ustrezno številko.Ta nastavitev je uporabna za sisteme z več številčnimi prikazi, ki potrebujejo hkratni nadzor.Mikrokontroler lahko posodobi vrednosti prikaza na podlagi podatkov senzorjev, uporabniških vhodov ali notranjih izračunov.
Če želite vključiti gonilnik z mikrokontrolerjem, priključite izhodne zatiče BCD mikrokontrolerja na vhodne zatiče BCD gonilnika 4511.Druge povezave lahko nadzorujejo funkcijo zaslona Omogoči ali onemogočite in decimalno točko, odvisno od aplikacije.V digitalni uri lahko mikrokontroler pošlje časovne podatke več 4511 voznikov, da pokaže ure, minute in sekunde.Mikrokontrolerji lahko sodelujejo z drugimi krmilnimi napravami, kot so stikala, tipkovnice ali omrežni vmesniki, s čimer naredijo zapletene uporabniške vmesnike, ki uporabljajo sedem segmentnih zaslonov.
Slika 6: 4511 voznik deluje s sedmimi segmentnimi zasloni
Digitalne ure: Pokažite čas z veliko prepoznavnostjo.
Slika 7: Sedem segmentna ura
Gospodinjske aparate: Uporabljajo se v mikrovalovnih pečicah in pečicah za prikaz časov kuhanja in temperatur za priročno in učinkovito.
Avtomobilska industrija: Uporablja se v avtomobilskih nadzornih ploščah za hitrost in merilnike goriva za hitro in jasno odčitavanje.
Slika 8: Sedem segmentov prikaza hitrosti in merilniki goriva
Prikaz javnih informacij: Skupni v dvigalih in platformah za javni prevoz, prikazovanje številk ali preprostih sporočil v obliki, ki jo lahko razumejo vsi.
Igranje in zabava: Pinball in igralni avtomati jih dinamično prikazujejo rezultate in informacije o igrah.
Industrijske kontrolne plošče: v težkih okoljih, ki so v težkih okoljih, da bi prikazali odčitke, kot so temperature in pritiski, ker so trajne in enostavne za povezovanje z elektronskimi vezji.
Sedem segmentov so pomembni pri oblikovanju vmesnikov za številne pametne naprave v internetu stvari (IoT).
Prvič, kot nalašč za majhne, baterijske ali varčne sisteme, ki se uporabljajo v IoT aplikacijah.
Nato zagotavlja jasne izhode stanja ali temperaturne nastavitve v pametnih domačih napravah, kot so termostati in varnostni sistemi, zaradi česar je interakcija uporabnikov preprosta in poceni.
Nato je enostavno integrirati s senzorji in mikrokontrolerji, ki se uporabljajo v napravah IoT.
Nazadnje se uporablja za aplikacije, kot so pametni števci in druge naprave za spremljanje, zlasti na oddaljenih ali težko dostopnih območjih, ki zagotavljajo takojšnje vizualne povratne informacije, da uporabnike opozorijo na spremembe ali težave.
Sedem segmentnih zaslonov je enostaven za uporabo, saj neposredno prikazujejo številke in nekaj znakov.Ne potrebujejo zapletenega programiranja ali dodatne programske opreme in kot nalašč za sisteme, ki potrebujejo osnovne številčne zaslone.
Ti zasloni so cenejši v primerjavi z naprednimi tehnologijami prikazovanja.Uporabljajo manj komponent in enostavnejše krmilne mehanizme, znižujejo skupne stroške naprave.
Zasnova zagotavlja berljivost tudi pri slabi svetlobi.Vsak segment oddaja svetlo, izrazito svetlobo, ki zagotavlja visok kontrast na ozadju in poveča vidljivost.
Izdelani iz trdnih materialov, sedem segmentnih zaslonov, lahko prenesejo temperaturne spremembe in fizični stres.
Glavna pomanjkljivost je njihova omejena funkcionalnost.Lahko prikažejo samo številke in nekaj znakov, zaradi česar so neprimerni za aplikacije, ki potrebujejo besedilo ali zapleteno grafiko.
Ti zasloni imajo pogosto omejene kote gledanja, prikrajšanost v situacijah, ko morajo biti informacije vidne z različnih vidikov, kot so aplikacije na prostem ali velikih površinah.
Sedem segmentni zasloni porabijo večjo energijo kot druge vrste, kot so LCD.Vsak osvetljen segment potrebuje neprekinjeno moč in manj idealen za baterijske ali občutljive aplikacije.
Oblikovanje in funkcionalnost sta določena, ki jih omejuje na standardne številke in znake.To pomanjkanje prilagodljivosti je lahko težava pri aplikacijah, ki zahtevajo več prilagoditve.
Zaslon z devetimi segmenti se nahaja na standardnem sedemsegmentnem modelu z dodajanjem dveh diagonalnih segmentov, nameščenih na zgornjem in spodnjem delu zaslona.Ti zasloni so pridobili na priljubljenosti v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja, zlasti v kalkulatorjih, digitalnih urah in zgodnjih elektronskih napravah.
Slika 9: Prikaz devet segmentov
Štirinajst segmentni zaslon, ki ga pogosto imenujemo zaslon "Union Jack" zaradi svoje podobnosti z britansko zastavo, ko so vsi segmenti prižgani, razširi sedegmentno strukturo s štirimi diagonalnimi segmenti, dvema navpičnimi in razcepljenimi srednjimi horizontalnimi segmentom.Ta zapletena zasnova omogoča širši razpon simbolov in črk, kar močno izboljša sposobnost zaslona za posredovanje informacij.Ti zasloni se običajno uporabljajo v naprav za zabavo in gospodinjstva, kot so stroji za fliper, igralni stroji, videorekorder, mikrovalovni peči in kalkulatorji.
Slika 10: Štirinajst segmentni zaslon
Šestnajst segmentni zaslon je korak dlje od štirinajst segmentne različice, tako da zgornje in spodnje vodoravne segmente razdelite na dva dodatna segmenta.Ta postavitev ponuja še večjo prilagodljivost pri predstavitvi znakov in omogoča prikaz zapletenih simbolov in izboljšanje alfanumerične vidljivosti.Šestnajst segmentnih zaslonov se pogosto uporabljajo v avtomobilskih stereoh, telefonskih prikazih ID-jev in drugih multimedijskih vmesnikov, ki zahtevajo podrobno prikazovanje znakov.
Slika 11: Prikaz šestnajst segmentov
Ta tabela opisuje različne vrste segmentiranih zaslonov in njihove značilnosti:
Vrsta zaslona |
Opis |
Prikaz devet segmentov |
Boljša diferenciacija znakov kot
sedem segmentov. |
Štirinajst segmentnih zaslonov |
Več znakov in se uporablja pri potrošniku
Elektronika. |
Prikazi šestnajst segmentov |
Najbolj podrobno in razlikuje podobno
znaki. |
Preučevanje sedem segmentnih prikazov in njihove napredne različice kaže na njihov pomen na digitalnih prikazih.Tudi pri novejših tehnologijah so sedem segmentni zasloni še vedno dragoceni, ker so preprosti, poceni in zanesljivi.Ta članek zajema njihovo osnovno strukturo, kako delujejo, in jih primerja z LCD.Razprava o njihovi uporabi v internetu stvari (IoT) in različnih panogah poudarja njihovo prilagodljivost in trajno pomembnost.Premik od sedem segmentov do šestnajst segmentov prikazuje stalna prizadevanja za boljšo funkcionalnost in vizualno komunikacijo.Na koncu sedem segmentnih prikazov dokazujejo, da lahko osnovne inženirske rešitve podpirajo zapletene sisteme in uravnotežijo stare metode z novimi idejami v digitalnem svetu.
7-segmentni zaslon dobi ime iz sedmih svetlobnih segmentov, ki jih je mogoče vklopiti ali izklopiti v različnih vzorcih, da bi prikazali številke in nekaj črk.Ti segmenti so razporejeni v vzorcu, podobnem figuri.
Nadzor nad 7-segmentnim LED zaslonom nadzorujete s pošiljanjem električnih signalov na segmente, ki jih želite prižgati.Običajno se to naredi z mikrokontrolerjem ali digitalnim vezjem, ki na krmilni zatič vsakega segmenta pošilja visoke ali nizke napetostne signale, pri čemer jih vklopi ali izklopi.
Če želite ugotoviti, ali je 7-segmentni zaslon običajna katoda ali običajna anoda, preverite ožičenje ali podatkovni list.Na skupnem katodni zaslonu so vse negativne strani (katode) povezane skupaj in segmente prižgete z uporabo pozitivne napetosti.V skupnem zaslonu anode so priključene vse pozitivne strani (anode) in segmente prižgete z uporabo ozemljitve ali nizke napetosti.
Če želite preveriti, ali zaslon s sedem segmentov deluje, uporabite napajanje za vsak segment enega za drugim in preverite, ali se prižgejo.Uporabite vir napajanja s pravimi upori in ga povežite s PIN vsakega segmenta, medtem ko je skupni zatič (katoda ali anoda) povezan z ozemljitvijo ali močjo.Če se vsak segment prižge, zaslon deluje.
Če želite preizkusiti 7-segmentni zaslon z multimetrom, ga nastavite na način diode.Priključite skupni zatič (anoda ali katoda) z ustreznim multimetrskim svincem (pozitivno za anodo, negativno za katodo).Dotaknite se drugega voditelja do vsakega segmentnega zatiča.Delovni segment bo prikazal padec napetosti na multimetru (približno 1,7 do 2,0 voltov za LED).Če ni padca napetosti, je segment morda napačen.
Osnovni enkratni zaslon s sedmimi segmentom ima 10 zatičev-za vsak segment, po enega za decimalno točko in dva za skupne povezave (bodisi katoda ali anoda).Število zatičev se lahko razlikuje z dvojnimi zasloni ali dodatnimi funkcijami.