В этой статье мы расскажем о семисегментных дисплеях. Они обычно используются для отображения цифр от 0 до 9, а также нескольких букв (обычно от A до F).
Семисегментный дисплей — это наиболее распространенный элемент, используемый для отображения цифр и букв алфавита. Вы могли видеть, как такие элементы со встроенным семисегментным дисплеем используется в телешоу, где ведется обратный отсчет до «0». Использование светодиодов в семисегментных дисплеях сделало его более популярным.
Двоичная информация может отображаться в десятичной форме с помощью этого семисегментного дисплея. Он широко применяется в микроволновых печах, калькуляторах, стиральных машинах, радиоприемниках, цифровых часах и т.д.
Семисегментные дисплеи состоят из светодиодов. Светодиод представляет собой диод с PN-переходом, который излучает энергию в виде света.
История семи сегментного дисплея
Семисегментному дисплею уже более 100 лет. В 1908 году Ф. В. Вуд изобрел восьмисегментный дисплей, на котором цифра «4» отображалась с помощью диагональной полосы. После этого в 1910 году был изобретен семисегментный дисплей, который освещался лампами накаливания. Такие дисплеи используются на электростанциях, но особой популярности не приобрели.
Позже, в 1970-х, с появлением светодиодов, использование семисегментных дисплеев в значительной степени увеличилось.
Схема выводов семисегментного дисплея
Обычно семисегментные дисплеи доступны в 10-выводном корпусе. Схема контактов семисегментного дисплея показана на картинке выше. Семисегментный дисплей представляет собой электронную схему, состоящую из 10 контактов.
Из 10 контактов, 8 — это контакты светодиодов, и они оставлены свободными, 2 контакта посередине являются общими, и они закорочены внутри. В зависимости от того, является ли общий вывод катодом или анодом, семисегментные дисплеи могут называться дисплеем с общим катодом или общим анодом соответственно.
Дисплеи имеют прямоугольную форму аналогичную форме IC, но большего размера.
Семисегментный дисплей
Сверху видно 8 сегментов: 7 сегментов дисплея в виде цифры «8» и одна десятичная точка.
7 светодиодов, называемых сегментами, могут показывать буквы алфавита от A до G. Прямое смещение конкретного сегмента или светодиода излучает световую энергию, таким образом освещая часть числа. Есть еще один сегмент, обозначенный как H, используемый для отображения точки.
Десятичная точка или просто точка используются для представления десятичной точки в числах. Например, для отображения числа 2.5 , точка используется для обозначения десятичной точки в этой цифре.
Как правило, в корпусе светодиодов либо все катоды, либо все аноды сегментов объединены в общий вывод. Таким образом, каждый семисегментный дисплей будет иметь семь выводов, используемых для отображения цифр, один общий вывод и другой вывод для десятичной точки.
Вид снизу семисегментного дисплея показан ниже. Вид снизу сегмента показывает 10 контактов сегмента. Это катодные или анодные выводы светодиодов. С помощью этих выводов подсвечиваются семь сегментов.
Внутренняя структура семисегментного дисплея
Внутренняя структура дисплея очень жесткая. Внутри устройство будет иметь светодиоды SMD. Его можно разделить на две части: внутреннюю схему и дисплей. Внутренняя схема будет иметь светодиоды, расположенные в прямоугольной форме. Эти две части залиты стеклом, керамикой и пластиком для их защиты.
Работа семисегментного дисплея
Семисегментный дисплей работает за счет включения необходимых светодиодов. Управление дисплеем осуществляется с помощью выводов, расположенных внизу корпуса. При прямом смещении этих выводов в последовательности будет отображаться конкретная цифра или алфавит. Выводы сегментов имеют высокий логический уровень или логический ноль, а также аналогичны общим выводам.
Например, для отображения цифры «1» необходимо включить сегменты b и c, а остальные сегменты — выключить. Для отображения двух цифр используются два сегмента.
В зависимости от того, является ли общий вывод анодом или катодом, семь сегментов делятся на следующие типы.
Типы семисегментных дисплеев
Ниже приведены типы семи сегментов.
- Общий анод (CA)
- Общий катод (CC)
Семисегментный дисплей с общим анодом
В обычном анодном типе все аноды 8 светодиодов подключены к общей клемме, а катоды оставлены свободными. Таким образом, чтобы зажечь светодиод, эти катоды должны быть подключены к логическому «0», а анод — к логической «1».
В таблице ниже приведена информация, необходимая для управления семью сегментами общего анода.
Для отображения нуля в этом сегменте необходимо включить высокий логический уровень на сегментах a, b, c, d, e и f и низкий логический уровень на сегменте g. Таким образом, в приведенной выше таблице представлены данные о семи сегментах для отображения цифр от 0 до 9.
Семисегментный дисплей с общим катодом
Как видно из названия, катод является обычным контактом для этого типа, а оставшиеся 8 контактов остаются свободными. Здесь низкий логический уровень применяется к общему выводу, а высокий логический уровень — к остальным контактам.
Таблица истинности семисегментного дисплея:
В приведенной выше таблице истинности показаны данные, которые должны быть применены к семи сегментам для отображения цифр. Чтобы отобразить цифру «0» на семи сегментах, к сегментам a, b, c, d, e и f применяется высокий логический уровень, а к сегменту g применяется низкий логический уровень.
Управление семисегментным дисплеем
Для управления семисегментным дисплеем используются резисторы, транзисторы и микросхемы. Но в основном управление осуществляется интегральными схемами из-за простоты их взаимодействия.
Семисегментные элементы обычно состоят из светодиодов. Эти светодиоды будут светиться при прямом смещении. Яркость светодиодов зависит от прямого тока. Таким образом, эти светодиоды должны светиться с полной интенсивностью прямого тока. Это обеспечивается драйвером и применяется к семи сегментам. Следующие методы используются для управления семью сегментами.
Управление семисегментным дисплеем с резистором
Самым распространенным методом является включение семисегментного дисплея с резистором. При этом, как правило, мы используем резистор в качестве управляющего элемента. Обычно для светодиода требуется ток 20 мА. Сила тока, превышающая это значение, может повредить светодиод. Для ограничения этого тока используется резистор, который называется токоограничивающим резистором. Схема такая, как показано ниже.
Выводы семи сегментов соединены с помощью резистора и переключателя, 8 переключателей подключены к 8 токоограничивающим резисторам, и они подключены к сегментам дисплея от a до g. Давайте посмотрим, как эта схема управляет цифровым дисплеем.
Чтобы включить сегмент «а», замкните переключатель «а». Ток проходит через резистор, и на токоограничивающем резисторе происходит некоторое падение. Таким образом, на светодиод проходит достаточный ток. Предположим, для отображения цифры 7 переключатели a, b, c замкнуты. Но недостатком здесь является то, что одновременное включение всех светодиодов снижает ток.
Управление семисегментным дисплеем с помощью транзистора
Другой способ управления семью сегментами — через транзистор. В этом случае транзистор используется для усиления входного тока. Коллектор транзистора подключен к общему выводу седьмого сегмента, эмиттер подключен к земле, а база подключена к Vcc. Транзистор, подключенный к общему выводу, усиливает ток в седьмом сегменте.
Управление семисегментным дисплеем с помощью интегральной схемы
Еще один способ управления семью сегментами — это интегральные схемы. Обычно это называется семисегментным драйвером или декодером. Чаще всего используется декодер 4511. Это КМОП-микросхема, которая преобразует 4-битное двоично-десятичное число в 8-битные семисегментные данные. Семисегментный CMOS-декодер, подключенный к семи сегментам, показан ниже.
На приведенной выше картинке показано управление семисегментным дисплеем с использованием декодера BCD. Здесь мы должны ввести данные BCD в качестве входных данных для отображения цифр от 0 до 9. Например, для отображения цифры 7 будет применяться ввод 0111.
Декодер декодирует примененный вход BCD и отправляет соответствующий выход сегментам. Выходы декодера подключены к семи входам сегмента через резисторы. Эти резисторы используются для ограничения тока.
Применение семисегментных дисплеев
Семисегментные дисплеи применяются в основном в калькуляторах, электронных счетчиках, цифровых часах, одометрах, цифровых часах, радиочасах и т.д. В большинстве же устройств используются ЖК-дисплеи из-за их низкого потребления тока.
С Уважением, МониторБанк