na 2024/08/12 379

Co jsou displeje LED sedmi segmentů?Porozumění technologii za čísly

Sedmisegmentový displej (SSD) je typ elektronické obrazovky používané k zobrazení čísel a některých písmen.Poprvé se objevil na počátku 20. století a stal se populárním, protože je to jednoduché a funguje dobře.Sedmisegmentové displeje založené na LED jsou široce používány, protože jsou jasné a snadno vidět.Přicházejí v různých velikostech, od drobných v kapesních pomocích až po velké panely, které lze vidět z dálky v různých osvětlovacích podmínkách.Tento článek se zaměřuje na podrobnosti a typy displejů sedmi segmentů, včetně jejich částí, jak fungují, a jejich výhody oproti jiným displeji, jako jsou LCD.Vysvětluje také rozdíly mezi běžnou anodou a katodou a tím, jak tyto vyhovují různým elektronickým potřebám.Článek dále zkoumá, jak devět, čtrnáct a šestnáct segmentů zobrazuje zlepšení rozpoznávání znaků a rozšíření jejich použití.

Katalog

Obrázek 1: LED displeje se sedmi segmenty

Struktura LED sedmisegmentu

Sedmisegmentový LED displej se skládá z osmi částí: sedm segmentů označených z „A“ do „g“ a desetinného bodu (DP).Každý segment je malá LED nakonfigurovaná pro vytváření částí číslic a některá písmena, když je osvětlena v kombinaci.Zde je podrobný pohled na každý segment a jeho funkci:

Segment 'a':

Tento vodorovný segment je umístěn v horní části displeje.Rozsvítí se a tvoří horní část číslic a písmen, jako je 0, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, a, e a F.

Segment 'B':

Tento vertikální segment, který se nachází na pravé horní straně, je vhodný pro vytvoření správné části mnoha číslic a písmen.Objevuje se v 0, 1, 2, 3, 4, 7, 8, 9, A, B, D a E.

Segment 'c':

Nachází se na pravé straně dole, tento vertikální segment pracuje se segmentem 'B' pro dokončení pravé strany znaků.Používá se v 0, 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 a A, D.

Segment 'd':

Tento horizontální segment je ve spodní části displeje.Vytváří základnu většiny čísel a některých písmen, rozsvítí se v 0, 2, 3, 5, 6, 8, 9, a, d, e a g.

Segment 'e':

Nalezeno na levé straně dole, tento svislý segment pomáhá tvořit levou spodní část znaků.Rozsvítí se v 0, 2, 6, 8, E a F.

Segment 'f':

Nachází se na levé horní straně, tento svislý segment páry se segmentem „E“ pro dokončení levé strany znaků.Je aktivní v 0, 4, 5, 6, 8, 9, E a F.

Segment 'g':

Tento střední horizontální segment prochází displejem.Přidává tahy pro efektivně vytváření čísel a písmen a objevuje se ve 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, a, e a G.

Desetinná bod (DP):

Umístěné na pravé dolní části segmentů a desetinné místo se používá k zobrazení desetinných hodnot.To zvyšuje schopnost displeje zobrazit přesné numerické hodnoty, jako jsou peněžní množství nebo měření.

Každý segment může být ovládán jednotlivě nebo v kombinaci a představuje širokou škálu numerických a některých abecedních dat.Díky tomu je displej se sedmi segmenty nejlépe pro jednoduché digitální odečty.

Obrázek 2: LED displeje se sedmi segmenty

Porovnání LED displejů a LCD

Využití a účinnost energie

LED displeje: Využijte více energie, protože emitují světlo přímo z diod.Jsou velmi viditelné, dokonce i na jasných místech.

LCD: Používejte méně energie, protože přímo nevydávají světlo.Potřebují podsvícení nebo reflexní povrch, díky čemuž je pro zařízení napájená z baterií účinnější a dobrá.

Viditelnost a jas

LED displeje: Velmi jasné a jasné, dobré pro venkovní a dobře osvětlené oblasti.Zůstávají z různých úhlů čisté, aniž by ztratili kvalitu.

• LCD: Moderní jsou lepší s viditelností a jasem díky zlepšeným podsvípkům a barvě, ale často mají omezené pozorovací úhly a nižší jas ve srovnání s LED.

Náklady

LED displeje: Jednoduchý design, snadnější a levnější pro zobrazení omezených čísel a znaků.

LCD: Složitější s dalšími vrstvami a částmi, jako jsou filtry a tekuté krystalové buňky.Díky tomu jsou dražší, ale mohou zobrazit podrobné obrázky a texty.

Životnost

LED displeje: odolné a dlouhodobé, zvládnou těžké podmínky.Méně ovlivněné věcmi, jako je teplota a vlhkost.

LCD: Odolné, ale může mít problémy s extrémními teplotami a může v průběhu času trpět retencí obrazu nebo „spalováním“.

Obrázek 3: LED displeje a LCD

Typy sedmisegmentových displejů

Běžná anoda

Ve společném nastavení anody jsou anody všech LED (nebo diodů) spojeny se sdíleným bodem obvykle pozitivního napájení napětí.Každá katoda LED nebo diody je poté připojena k řídicímu obvodu nebo zemí prostřednictvím rezistoru jednotlivě.Pro osvětlení konkrétní LED použijete na katodu nízké napětí (blízko země).Použití vyššího napětí (blízko kladného napájení) na katodu vypne LED.

Jak to funguje?

Při použití běžného anodového displeje s mikrokontrolérem se jednotlivé segmenty rozsvítí uzemněním jejich příslušných katod.Mikrokontrolér posílá do katody segmentu nízký signál (0V nebo zem), který má být osvětlen.To umožňuje proud proudit z běžné anody přes segment na zem a rozsvítí jej.Pro vypnutí segmentu odešle mikrokontrolér vysoký signál (v blízkosti napájecího napětí) a zastaví proudový tok a udržuje segment temný.

V běžném displeji segmentu anody jsou všechna anodová připojení LED segmentů připojena k jedinému běžnému kolíku a poté spojeny s pozitivním napájením napětí (logika „1“).Výsledkem je, že všechny anody mají vysoký potenciál.Pro osvětlení konkrétního segmentu se na jeho katodu aplikuje nízké napětí (logika „0“) a uzemňuje se.Tím se dokončí obvod mezi vysokým potenciálem na anodě a nízkým potenciálem na katodě, což způsobuje rozsvícení segmentu.

Výhody

Anoda zobrazuje dobře fungující s pozitivními logickými obvody, kde vysoký výstup (logika 1) znamená, že segment je vypnutý, a nízký výstup (logika 0) znamená, že segment je zapnutý.To je také jednoduché pro mnoho digitálních designérů.S anodou připojenou k jedinému pozitivnímu bodu dodávky je kabeláž jednoduchá a snižuje celkovou složitost obvodu.

Nevýhody

Mikrokontrolér nebo obvod řidiče musí zdroje zdroje, aby se rozsvítily segmenty, které mohou být obtížné pro aplikace nízkoenergetických aplikací nebo řadičů s omezenými schopnostmi zdroje proudu.

Obrázek 4: Společná anoda a běžná katoda

Běžná katoda

Společná konfigurace katody spojuje katody všech LED se společným bodem a propojené s přívodem na zem nebo záporné napětí.Anody jsou spojeny s pozitivním dodávkou prostřednictvím jednotlivých rezistorů.Chcete -li rozsvítit LED, použijete na jeho anodu vysoké napětí (blízko kladného napájení).Snížení anodového napětí na úroveň blízké úrovně vypne LED.

Jak to funguje?

Při použití běžného katodového displeje s mikrokontrolérem se jednotlivé segmenty rozsvítí použitím vysokého signálu na jejich příslušné anody.Mikrokontrolér posílá vysoký signál (blízko k napájecímu napětí) do anody segmentu, který má být osvětlen.To umožňuje proud proudit z anody přes segment do běžné katody (země) a osvětluje jej.Chcete -li vypnout segment, mikrokontrolér pošle nízký signál, zastaví proudový tok a udržuje segment tmavý.

Na společném displeji segmentu katody jsou všechna katodová spojení LED segmentů vázána na běžný kolík připojený k zemi nebo nulové úrovni napětí (logika „0“).V této konfiguraci jsou katody s nízkým potenciálem.Pro rozsvícení segmentu je na jeho anodu aplikováno vysoké napětí (logika „1“), což zvyšuje svůj potenciál vzhledem k katodě.Tento vyšší potenciál na anodě vzhledem k katodě umožňuje rozsvícení segmentu.

Výhody

Společná katoda se zobrazuje dobře s negativními logickými obvody, kde vysoký výstup (logika 1) znamená, že segment je zapnutý, a nízký výstup (logika 0) znamená, že segment je vypnutý.Kromě toho musí mikrokontrolér nebo obvod řidiče potopit proud, aby rozsvítil segmenty a často efektivnější a zvládnutelný pro mnoho ovladačů, zejména těch, které byly navrženy s vysokým proudovým potopením.

Nevýhody

Společná katoda vyžaduje více připojení zapojení, protože anoda každého segmentu musí být individuálně připojena k řídicím obvodům, takže konstrukce obvodu je složitější.

Rozdíly mezi běžnými anodami a běžnými katodovými displeji

Aspekt	Běžné anody	Běžné katody displeje
Řídí logika	Segmenty aktivované tažením katody na zem (logika „0“).	Segmenty aktivované řízením anody vysoká (logika „1“).
Kompatibilita s logickými rodinami	Nejlepší s logickými rodinami, které zdroje proud (vysoká úroveň logiky).	Nejlepší s logickými rodinami, které klesají proud (nízká logická úroveň).
Konstrukce a složitost obvodu	Může být složitější pro rozhraní mikrokontroléry.	Snadnější propojení s mikrokontroléry toto výstupní vysoké napětí pro logiku „1“.
Dostupnost a výběr řidičů	Někteří řidiči jsou optimalizováni pro běžné Konfigurace anody.	Někteří řidiči jsou optimalizováni pro běžné Konfigurace katody.
Spotřeba energie	Řízení napětí může ovlivnit výkon spotřeba na různých úrovních jasu a během multiplexování.

Jak fungují displeje sedmi segmentů?

Sedmisegment zobrazuje práci rozsvícením LED.LED se rozsvítí, když je jeho anoda na vyšší napětí než jeho katoda.Jas závisí na proudu přes něj, regulovaný obvodem řidiče, aby se zajistila optimální viditelnost bez přetížení LED dioda.

Řízení segmentů zahrnuje jejich zapnutí nebo vypnutí odesíláním signálů.Signály lze odesílat ručně nebo digitálně prostřednictvím mikrokontroléru nebo ovladače IC, jako je dekodér/ovladač 4511 BCD-Seven-Segment, který převádí binární kódovaný desetinná (BCD) vstup do odpovídajících signálů pro ovládání segmentů.

Obrázek 5: Displeje sedmi segmentů

Tabulka pravdy

Tabulka pravdy ukazuje, které segmenty se rozsvítí pro každou postavu.Zde je příklad pro číslice 0 až 9 a některá písmena (A, B, C, D, E, F):

Charakter	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

Jak používat tuto tabulku pro programování sedmisegmentových displejů?

Každý sloupec v segmentu (A až G a DP pro desetinnou čárku) ukazuje stav potřebný pro tento segment pro zobrazení znaku.

• „1“ znamená, že segment je zapnutý (osvětlený).

• „0“ znamená, že segment je vypnutý.

Hodnoty skladu

• Tyto hodnoty uložte do bajtu nebo v řadě booleovských hodnot.

• Každý bit nebo boolean představuje segment.

Příklad - Zobrazení „5“

• Najděte řádek pro „5“ v tabulce.

• Nastavte segmenty A, C, D, F a G na 1.

• Nastavit segmenty B, E a DP na 0.

Odeslat data na zobrazení

• Použijte přímé ovládání pinů GPIO na mikrokontroléru.

• Alternativně použijte ovladač IC, který interpretuje signály a vydává správná napětí do segmentů.

Při pohledu na správný řádek a nastavení segmentů, jak je uvedeno, můžete displej naprogramovat tak, aby zobrazoval různé znaky.

Jak ovladač 4511 pracuje se displeji sedmi segmentů?

Ovladač 4511 je čip, který pomáhá zobrazit čísla na displeji segmentu segmentu.Převádí vstup desetinného (BCD) s binárním kódem do signálů, které na displeji rozsvítí pravé segmenty.Tento čip funguje dobře s běžnými katodovými displeji, kde jsou všechny katody segmentu spojeny na zemi.

Při použití, ovladač 4511 dostane čtyřbitový vstup BCD, znamená desetinné číslo od 0 do 9. Každý bit může být buď vysoký (1) nebo nízký (0).Řidič čte tento vstup a rozsvítí správné segmenty na displeji.Například pro zobrazení čísla 5 je vstup BCD 0101. Řidič se poté rozsvítí segmentů A, C, D, F a G.Uvnitř ovladače logické brány dekódují vstup BCD pro ovládání každého segmentu.Výstupy poskytují potřebné úrovně napětí pro rozsvícení segmentů v běžném nastavení katody, kde vysoký výstup zapíná segment.

Připojení ovladače 4511 s mikrokontroléry způsobuje, že sedmisegmentové displeje v digitálních systémech jsou funkčnější a automatičtější.Mikrokontroléry mohou odesílat hodnoty BCD prostřednictvím svých digitálních I/O pinů ovladači 4511 a poté zobrazí odpovídající číslo.Toto nastavení je užitečné pro systémy s více číselnými displeji, které vyžadují simultánní ovládání.Mikrokontrolér může aktualizovat hodnoty zobrazení na základě dat senzoru, uživatelských vstupů nebo interních výpočtech.

Chcete -li integrovat ovladač s mikrokontrolérem, připojte výstupní kolíky BCD mikrokontroléru k vstupním kolíkům BCD ovladače 4511.Jiná připojení mohou ovládat funkci Displej nebo deaktivaci a desetinné místo v závislosti na aplikaci.V digitálních hodinách může mikrokontrolér odesílat časová data několika ovladačům 4511, aby ukázaly hodiny, minuty a sekundy.Mikrokontroléry mohou pracovat s jinými ovládacími zařízeními, jako jsou přepínače, klávesnice nebo síťová rozhraní, což vytváří složitá uživatelská rozhraní, která používají displeje sedmi segmentů.

Obrázek 6: 4511 ovladač pracuje se sedmisegmentovými displeji

Aplikace sedmisegmentových displejů

Digitální hodiny: Ukažte čas s vysokou viditelností.

Obrázek 7: Sedmisegmentové displeje

Hodnoty pro domácnost: Používá se v mikrovlnkách a pecích k zobrazení doby vaření a teplot pro pohodlné a efektivní.

Automobilový průmysl: Používá se v řídicích panelech automobilů pro rychlé a palivové měřidla pro rychlé a jasné odečty.

Obrázek 8: Sedmisegmentové displeje a měřiče paliva

Zobrazení veřejných informací: Běžné ve výtazích a platformách veřejné dopravy, zobrazování čísel nebo jednoduchých zpráv ve formátu, kterým to každému rozumí.

Hraní a zábava: Pinball a automaty je používají k dynamickému zobrazování skóre a informací o her.

Průmyslové ovládací panely: Preferované v tvrdých prostředích pro zobrazování odečtů, jako jsou teploty a tlaky, protože jsou odolné a snadno se spojují s elektronickými obvody.

Role těchto displejů v internetu věcí (IoT)

Sedmisegmentové displeje jsou důležité při navrhování rozhraní pro mnoho inteligentních zařízení na internetu věcí (IoT).

Za prvé, ideální pro malé, baterie napájené systémy nebo energeticky úsporné systémy používané v aplikacích IoT.

Poté poskytuje jasné stavové výstupy nebo nastavení teploty v inteligentních domácích zařízeních, jako jsou termostaty a bezpečnostní systémy, což usnadňuje interakci uživatele a je jednoduchá a levná.

Dále se snadno integruje se senzory a mikrokontroléry používanými v zařízeních IoT.

Nakonec se používá pro aplikace, jako jsou inteligentní měřiče a další monitorovací zařízení, zejména ve vzdálených nebo těžko dostupných oblastech, což poskytuje okamžitou vizuální zpětnou vazbu k upozornění uživatelů na změny nebo problémy.

Výhody a omezení

Jednoduchost a snadnost použití

Sedmisegmentové displeje se snadno používají, protože přímo zobrazují čísla a několik znaků.Nepotřebují komplexní programování ani další software a ideální pro systémy, které vyžadují základní číselné displeje.

Nákladová efektivita

Tyto displeje jsou levnější ve srovnání s pokročilými technologiemi zobrazení.Používají méně komponent a jednodušší kontrolní mechanismy, snižuje celkové náklady na zařízení.

Vysoká viditelnost

Konstrukce zajišťuje čitelnost i za nízkých světelných podmínek.Každý segment vydává jasné, zřetelné světlo, poskytuje vysoký kontrast proti pozadí a zvyšuje viditelnost.

Trvanlivost

Vyrobené z robustních materiálů, sedmsegmentových displejů dokáže zvládnout změny teploty a fyzický stres.

Omezená funkce

Hlavní nevýhodou je jejich omezená funkce.Mohou zobrazit pouze čísla a několik znaků, což je činí nevhodnými pro aplikace, které potřebují textovou nebo složitou grafiku.

Omezené pozorovací úhly

Tyto displeje mají často omezené úhly pozorování, což je nevýhoda v situacích, kdy informace musí být viditelné z různých perspektiv, jako jsou venkovní nebo velké aplikace.

Vyšší spotřeba energie

Sedmsegmentové displeje využívají více energie než jiné typy, jako jsou LCD.Každý osvětlený segment potřebuje nepřetržitý výkon a méně ideální pro aplikace ovládané baterií nebo na energii.

Omezené přizpůsobení

Konstrukce a funkčnost jsou fixovány, což je omezuje na standardní číslice a znaky.Tento nedostatek flexibility může být problém v aplikacích vyžadujících větší přizpůsobení.

Rozšířené odrůdy segmentovaných displejů

Devět segmentových displejů

Displej devíti segmentu staví na standardním sedmisegmentovém modelu přidáním dvou diagonálních segmentů umístěných na horní a dolní části displeje.Tyto displeje získaly popularitu v 70. letech, zejména v kalkulačkách, digitálních hodinek a raných elektronických zařízeních.

Obrázek 9: Displej s devíti segmentem

Čtrnáct segmentových displejů

Displej čtrnácti segmentu, často nazývaný displej „Union Jack“ kvůli jeho podobnosti s britskou vlajkou, když jsou rozsvíceny všechny segmenty, rozšiřuje strukturu sedmi segmentů se čtyřmi diagonálními segmenty, dvěma vertikálními a rozdělenými středními horizontálními segmenty.Tento složitý design umožňuje širší škálu symbolů a písmen, což výrazně zlepšuje schopnost displeje zprostředkovat informace.Tyto displeje se běžně používají v zábavních a domácích zařízeních, jako jsou pinballové stroje, automaty, videorekordéry, mikrovlnné pece a kalkulačky.

Obrázek 10: Displej čtrnácti segmentu

Šestnáct segmentových displejů

Displej šestnácti segmentu jde o krok dále než verze čtrnácti segmentu rozdělením horních a dolních vodorovných segmentů do dvou dalších segmentů.Toto rozvržení nabízí ještě větší flexibilitu v reprezentaci znaků a umožňuje zobrazení složitých symbolů a zvyšování alfanumerické viditelnosti.Displeje šestnácti segmentu se často používají v automobilových stereos, telefonních displejích ID telefonů a dalších multimediálních rozhraních, která vyžadují podrobné zobrazení znaků.

Obrázek 11: Šestnáct segmentových displejů

Tato tabulka nastiňuje různé typy segmentovaných displejů a jejich funkce:

Typ zobrazení	Popis
Displeje devíti segmentů	Lepší diferenciace postav než Sedmisegment.
Displeje čtrnáct segmentů	Více postav a používaných u spotřebitele elektronika.
Displeje šestnácti segmentu	Nejpodrobnější a rozlišuje podobné znaky.

Závěr

Zkoumání sedmisegmentových displejů a jejich pokročilých verzí ukazuje jejich význam v digitálních displejích.I s novějšími technologiemi jsou displeje sedmi segmentů stále cenné, protože jsou jednoduché, levné a spolehlivé.Tento článek pokrývá jejich základní strukturu, jak fungují, a srovnává je s LCD.Diskuse o jejich použití v internetu věcí (IoT) a různých průmyslových odvětvích zdůrazňuje jejich flexibilitu a trvalý význam.Přesun ze sedmisegmentových na šestnáct segmentů ukazuje trvalé úsilí o lepší funkčnost a vizuální komunikaci.Nakonec displeje sedmi segmentů dokazují, že základní inženýrská řešení mohou podporovat složité systémy a vyvažovat staré metody s novými nápady v digitálním světě.

Často kladené otázky [FAQ]

1. Proč se to nazývá 7-segmentový displej?

Displej 7 segmentu získává svůj název z sedmi světelných segmentů, které lze zapnout nebo vypnout v různých vzorcích, aby zobrazovaly čísla a některá písmena.Tyto segmenty jsou uspořádány ve vzoru podobném obrázku.

2. Jak ovládáte displej LED segmentu 7 segmentu?

Ovládáte 7-segmentový LED displej odesíláním elektrických signálů do segmentů, které chcete rozsvítit.To se obvykle provádí pomocí mikrokontroléru nebo digitálního obvodu, který odesílá signály s vysokým nebo nízkým napětím do ovládacího kolíku každého segmentu a podle potřeby je zapne nebo vypne.

3. Jak zjistit, zda je 7-segment katoda nebo anoda?

Chcete-li zjistit, zda je displej 7 segmentu běžnou katodou nebo běžnou anodou, zkontrolujte kabeláž nebo datový list.Na společném displeji katody jsou všechny negativní strany (katody) spojeny dohromady a segmenty rozsvítíte pomocí pozitivního napětí.Na společném anodovém displeji jsou připojeny všechny pozitivní strany (anody) a rozsvítíte segmenty použitím země nebo nízkého napětí.

4. Jak zkontrolovat fungování displeje sedmi segmentů?

Chcete-li zkontrolovat, zda displej segmentu funguje, aplikujte napájení na každý segment jeden po druhém a zjistěte, zda se rozsvítí.Použijte zdroj energie se správnými rezistory, připojte jej s kolíkem každého segmentu, zatímco běžný kolík (katoda nebo anoda) je připojen k zemi nebo napájení.Pokud se každý segment rozsvítí, displej funguje.

5. Jak otestujete 7-segmentový displej s multimetrem?

Chcete-li otestovat 7-segmentový displej s multimetrem, nastavte jej do diodového testovacího režimu.Připojte společný kolík (anoda nebo katoda) s odpovídajícím multimetrem (pozitivní pro anodu, negativní pro katodu).Dotkněte se druhého vedení k každému pingmentu.Pracovní segment zobrazí pokles napětí na multimetru (přibližně 1,7 až 2,0 voltů pro LED).Pokud nedochází k poklesu napětí, může být segment vadný.

6. Kolik kolíků je na sedmi segmentové LED?

Základní jediný segment displej má 10 kolíků-sedm pro každý segment, jeden pro desetinné místo a dva pro běžné spojení (buď katoda nebo anoda).Počet kolíků se může lišit podle duálních displejů nebo dalších funkcí.