В предыдущих статьях мы исследовали поведение светодиода в качестве небольшого источника света, а также объяснили, насколько важен защитный резистор для освещения этого компонента.
В этой статье мы проанализируем более сложный и полезный компонент одиночного светодиода, а именно 7-сегментный светодиодный дисплей. Его функция состоит в том, чтобы воспроизводить десять цифр и некоторые буквы алфавита.
Что такое семисегментный дисплей?
7-сегментные дисплеи представляют собой светящиеся устройства, способные отображать цифры от 0 до 9 (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) и некоторые графические и буквенные символы.
Цифры и символы отображаются путем освещения семи световых сегментов в соответствии с формой, которую необходимо придать отображаемому числу. Цифры и буквы отображаются путем включения семи светодиодных сегментов, соответствующим образом скомбинированных друг с другом.
Этот компонент широко используется в часах, измерительных приборах, радиоприемниках и т. д. В последние годы его начали постепенно заменять жидкокристаллические ЖК-дисплеи, так как их энергопотребление в несколько тысяч раз ниже. Но 7-сегментный дисплей незаменим полностью, ведь его видно в абсолютной темноте, так как компонент излучает собственный свет. Один светодиод соответствует одному сегменту, и для управления им необходимо использовать небольшой защитный резистор.
Как видно из схемы подключения приведенной ниже, в конструкции имеется дополнительный светодиод, в виде точки, которая представляет собой десятичную точку. Он работает точно так же, как и остальные семь светодиодов.
Чтобы сформировать цифры и некоторые буквы, необходимо подать электрическое напряжение на различные клеммы дисплея, чтобы создать светящуюся комбинацию различных внутренних светодиодов. В частности, должны быть активированы следующие входы дисплея:
- Цифра 0: клеммы a, b, c, d, e, f;
- Цифра 1: клеммы b, c;
- Цифра 2: клеммы a, b, d, e, g;
- Цифра 3: клеммы a, b, c, d, g;
- Цифра 4: клеммы b, c, f, g;
- Цифра 5: клеммы a, c, d, f, g;
- Цифра 6: клеммы a, c, d, e, f, g;
- Цифра 7: клеммы a, b, c;
- Цифра 8: клеммы a, b, c, d, e, f, g;
- Цифра 9: клеммы a, b, c, d, f, g.
Другие буквы, которые можно составить: A, b, C, d, E, F. Некоторые должны быть прописными, другие строчными. В конечном итоге доступно только семь световых сегментов.
Давайте включим цифру 6
Теперь мы готовы подключить дисплей так, чтобы он отображал, например, число 6. Из приведенной выше таблицы мы можем прочитать, что число 6 образовано комбинацией сегментов a, c, d, e, f и g. Таким образом, мы можем создать схему подключения, показанную на картинке ниже.
Что касается подключения к общему терминалу (COM), то здесь безразлично какой вы выберите верхний или нижний. В данном примере десятичная точка не используется, поэтому подключать ее к схеме не нужно, как и клемму для сегмента «b».
Схема срабатывает сразу, и как только вы подключите батарею, сразу загораются сегменты, образующие цифру 6. Интересно отметить, что каждый семисегментный индикатор потребляет ток, равный количеству включенных светодиодов. Другими словами, наименьшее потребление энергии происходит, когда на дисплее отображается цифра «1», а наибольшее потребление энергии происходит, когда на дисплее отображается цифра «8».
Создание программируемого вручную светодиодного дисплея
Мы можем собрать небольшой, программируемый вручную прототип дисплея, чтобы получить больше опыта в области электроники. В этом случае мы познакомимся с панелями, специальной перфорированной пластиной, на которой можно размещать электронные компоненты без какой-либо пайки, ее еще называют макетной платой. Последние можно соединить друг с другом, вставив электрические перемычки, которые состоят из жесткой проволоки.
Схема подключения выглядит сложной, но на самом деле все очень просто. Достаточно следовать расположению компонентов, показанных на картинке ниже. Схема питается от 9-вольтовой батареи. Ее ток проходит через семь защитных резисторов, на этот раз номиналом 470 Ом. Затем следуют переключатели, которые управляют одним сегментом дисплея.
Если переключатель замкнут, ток проходит через него и достигает дисплея. В противном случае не может быть циркуляции электронов и световой сегмент остается выключенным. Комбинируя различные положения переключателей, можно сформировать все числа, некоторые буквы алфавита и даже некоторые причудливые символы.
Дети также могут создать более широкий дисплей, используя большое количество светодиодов и, конечно же, более мощный источник питания. Требуются следующие электронные компоненты, как показано на электрической схеме на картинке ниже:
- батарея 9 В;
- 7 резисторов 220 Ом;
- 21 обычный красный светодиод.
На практике требуется огромный дисплей с тремя светодиодами в каждом сегменте, всего 21 светящийся компонент. Светодиоды можно устанавливать на картонные, деревянные или пластиковые подставки. С лицевой стороны должны быть видны только головки светодиодов, а соединения должны быть спрятаны в задней части конструкции.
Реализация такого дисплея довольно проста. Нужно лишь уделить самое пристальное внимание правильности всей системы электропроводки и проектированию конструкции:
Итог
Электроника способна вызывать любопытство и желание узнавать еще больше. Постепенный и растущий путь позволяет детям познакомиться с основами этой области обучения в приятной и легкой форме. Лучше всего проводить эксперименты любого типа, соблюдая все меры безопасности и питая цепи исключительно элементами и батареями.
С Уважением, МониторБанк