Ekran sa 7 segmenata je jednostavna elektronska komponenta napravljena od sedam LED traka koje prikazuju brojeve, nekoliko slova, pa čak i heksadecimalne vrednosti. Koristi se u satovima, kalkulatorima, brojilima i aparatima jer je male snage, pouzdan i jednostavan za korišćenje. Ovaj članak detaljno objašnjava pinout, specifikacije, metode vožnje i savete za dizajn.
Pregled prikaza 7 segmenata
Ekran KSNUMKS-segmenta je jedan od najjednostavnijih i najčešće korišćenih elektronskih uređaja za prikazivanje numeričkih podataka i ograničenih znakova. Sastoji se od sedam LED traka raspoređenih u stilu osam, koje se mogu upaliti u različitim kombinacijama kako bi se formirale cifre od 0 do 9, kao i nekoliko abecednih znakova. Mnoge verzije takođe uključuju dodatni decimalni tačka (dp) segment za prikaz brojeva sa pomičnim zarezom, što ih čini pogodnim za kalkulatore, satove, brojila i elektroniku. Njihova jednostavnost, niska potrošnja energije i lako povezivanje sa mikrokontrolerima zadržali su ih relevantnim čak i sa porastom LCD i OLED-a. Zahvaljujući svom robusnom dizajnu, nalaze se i u industrijskoj opremi, testnim instrumentima i ugrađenim sistemima gde je potrebna pouzdanost.
7 Segment Displai Pinout Konfiguracija
| Pin br. | Ime pina | Pin Uloga |
|---|---|---|
| 1 | Pin E | Upravlja LED segment u donjem levom uglu. |
| 2 | Pin D | Odgovoran za LED segment na najnižem delu. |
| 3 | Zajednički pin | Povezuje se sa VCC ili tlo, u zavisnosti od tipa ekrana. |
| 4 | Pin C | Kontroliše LED segment u donjem desnom položaju. |
| 5 | DP pin | Kontroliše decimalnu tačku LED segmenta. |
| 6 | Pin B | Upravlja LED segment u gornjem desnom uglu. |
| 7 | Pin A | Vodi rad najvišeg LED segmenta. |
| 8 | Zajednički pin | Slično pin 3; povezuje se sa VCC ili zemljom. |
| 9 | Pin F | Pokreće LED segment u gornjem levom kraju. |
| 10 | Pin G | Kontroliše prebacivanje srednjeg LED segmenta. |
Svaka cifra je formirana od sedam LED segmenata, označenih od A do G, i opciono decimalne tačke (DP). Osvetljenjem različitih kombinacija ovih segmenata mogu se prikazati brojevi i neka slova. Igle na dnu se povezuju sa svakim segmentom, decimalnom tačkom i zajedničkim terminalima (COM), koji se mogu vezati ili za uzemljenje ili napon napajanja, u zavisnosti od toga da li je ekran zajednička katoda ili zajednička anoda.
Različite upotrebe 7-segmentnog displeja
Digitalni satovi
7-segmentni displeji se koriste u digitalnim satovima za prikazivanje sati, minuta i sekundi u lako čitljivom numeričkom formatu. Njihova jasna vidljivost čini ih pogodnim i za potrošačke i za industrijske uređaje za mjerenje vremena.
Kalkulatori
Džepni i desktop kalkulatori se oslanjaju na 7-segmentne displeje za predstavljanje numeričkih rezultata. Njihova mala potreba za napajanjem obezbeđuje dugo trajanje baterije, čak iu kompaktnim uređajima.
Merni instrumenti
Multimetri, voltmetri, ampermetri i brojači frekvencija često koriste 7-segmentne displeje kako bi pružili tačna numerička očitavanja, obezbeđujući jasnoću za inženjere i tehničare.
Kućni aparati
Uređaji kao što su mikrotalasne pećnice, mašine za pranje veša i klima uređaji koriste 7-segmentne displeje za označavanje vremena, temperature i podešavanja programa.
Pumpe za gorivo
Dozatori goriva koriste 7-segmentne displeje kako bi prikazali količinu i troškove goriva, pružajući kupcima jasne podatke u realnom vremenu.
Semafori
Sportski semafori koriste velike 7-segmentne displeje za prikazivanje rezultata, tajmera i odbrojavanja koji su vidljivi iz daljine.
Zajednička katoda protiv zajedničke anode u 7-segmentnim displejima
Zajednička katoda (CC)
Svi katodni (negativni) terminali LED dioda su vezani zajedno i povezani sa zemljom (GND). Segment svetli kada se visoki napon primenjuje na odgovarajući pin.
Ovaj tip je jednostavan za upotrebu sa mikrokontrolerima ili IC-ovima vozača koji direktno napajaju struju.
Zajednička anoda (CA)
Svi anoda (pozitivni) terminali su vezani zajedno i povezani sa VCC. Segment se uključuje kada se njegov pin povuče NISKO (na zemlju). Najbolje funkcioniše sa drajverima koji tonu struje.
Identifikovanje tipa
Koristite multimetar u diodnom režimu. Za zajedničku anodu, povežite crvenu sondu sa zajedničkim pinom i crnu sondu na segment pin, ako segment svetli, to je CA. Obrnite sonde za testiranje za zajedničku katodu.
Električne specifikacije 7-segmentnih displeja
| Parametar | Opseg |
|---|---|
| Napredni napon (Vf) | 1.8–2.4 V (crvena/žuta: \~1.8–2.0 V, zelena/plava: \~2.0–2.4 V) |
| Forward Current (If) | 10–30 mA (20 mA po segmentu je standard) |
| Peak Current | Do 100 mA (samo impulsni / multipleksirani rad) |
| Intenzitet svetlosti | 1–10 mcd (veće vrednosti = svetlije) |
| Talasna dužina (boja) | Crvena: 620–630 nm, Zelena: 565 nm |
| Ugao gledanja | 50–120° |
Izračunavanje otpornika za 7-segmentne displeje
Ekran KSNUMKS-segmenta zahteva otpornik koji ograničava struju za svaki LED segment kako bi se sprečio prekomerni protok struje i neujednačena osvetljenost. Vrednost otpornika se određuje korišćenjem Ohmovog zakona, izraženo kao R = (Vcc – Vf) / If, gde je Vcc napon napajanja, Vf je napredni napon LED-a, a Ako je željena napredna struja. Na primer, sa napajanjem od 5 V, naprednim naponom od 2,0 V po segmentu i ciljnom strujom od 10 mA, proračun postaje (5 – 2) ÷ 0,01 = 300 Ω. Pošto otpornici dolaze u standardnim vrednostima, najbolje je da izaberete sledeću višu opciju, kao što je 330 Ω, kako bi se osigurala bezbednost. Svaki segment mora imati svoj otpornik, jer deljenje jednog preko zajedničkog pina uzrokuje neujednačene nivoe osvetljenja. Za multipleksirane displeje, impulsni rad treba uzeti u obzir prilikom podešavanja vrednosti otpornika.
Vožnja 7-segmentnih displeja sa dekoderskim IC-ovima
Kontrolisanje 7-segmentnog ekrana direktno iz mikrokontrolera može brzo potrošiti I / O pinove jer jedna cifra zahteva do osam pinova (sedam segmenata plus decimalna tačka). Da biste sačuvali GPIO i pojednostavili ožičenje, koriste se IC-ovi dekodera. Ovi čipovi pretvaraju 4-bitni binarno kodirani decimalni (BCD) ulaz u neophodnih sedam izlaza koji pokreću segmente ekrana, smanjujući zahtev na samo četiri linije podataka.
74HC4511 je dizajniran za zajedničke katodne (CC) displeje i obezbeđuje aktivne-visoke izlaze. Uključuje korisne funkcije kao što su omogućavanje zasuna, test lampe i kontrola zatamnjivanja, koje omogućavaju stabilnu kontrolu i testiranje prikaza. S druge strane, SNKSNUMKS / LS47 radi sa zajedničkim anodnim (CA) prikazuje i izlazi aktivne-LOW signale. Takođe podržava funkcije testiranja lampe i talasanja, što ga čini pogodnim za vožnju više cifara u kaskadnim prikazima.
Metode vožnje za 7-segmentne displeje
Direktan pogon
U ovom pristupu, svaki LED segment se povezuje direktno sa MCU pina preko otpornika. Iako je jednostavan, zahteva do 8 pinova po cifri. Ovo je praktično za jednocifrene ekrane, ali neefikasno za višecifrene postavke.
Dekoder IC
Dekoder smanjuje upotrebu pinova pretvaranjem 4-bitnog binarnog ulaza u sedam izlaza potrebnih za prikaz. Ovaj pristup je odličan za jednocifrene ili male ekrane, smanjujući potrebne MCU igle na samo četiri. Postaje manje efikasan kada vozi veće višecifrene nizove.
Registri smene
Shift registri uzimaju serijske podatke iz MCU-a i pretvaraju ih u paralelne izlaze. Oni se lako kaskadiraju, što ih čini savršenim za višecifrene KSNUMKS-segmentne module dok koriste vrlo malo MCU pinova. Ova metoda je najskalabilnija i koristi se u digitalnim satovima, brojačima i multipleksiranim displejima.
Multipleksiranje višecifrenih 7-segmentnih displeja
Kada koristite višecifrene 7-segmentne ekrane, multipleksiranje je uobičajena metoda za njihovu kontrolu bez upotrebe previše pinova. U ovom pristupu, samo jedna cifra je uključena u isto vreme, ali prebacivanje se dešava tako brzo da izgleda kao da su sve cifre uključene zajedno. Ovo olakšava upravljanje ekranom, a istovremeno prikazuje tačne brojeve.
Da bi ekran izgledao stabilno, svaku cifru treba osvežiti dovoljno visokom brzinom, oko 200 puta u sekundi, tako da oko ne primećuje treperenje. Količina vremena u kojoj je svaka cifra aktivna naziva se radni ciklus, koji zavisi od toga koliko cifara se kontroliše. Manji radni ciklus znači da cifre nisu toliko svetle, tako da će struja možda morati da se podesi u sigurnim granicama da bi se održala vidljivost.
Jedno pitanje koje se može javiti u multipleksiranju je duhovi, gde se neželjeni segmenti pojavljuju slabo osvetljeni. Ovo se može izbeći isključivanjem svih cifara pre ažuriranja signala segmenta i korišćenjem drajvera koji mogu brzo da menjaju stanja za čistiji rad.
Vožnja 7-segmentnih displeja sa tranzistorskim i MOSFET drajverima
Darlington tranzistorski nizovi
Ovi IC se koriste za potonuće struje u zajedničkim katodnim (CC) displejima. Svaki kanal može da vozi segment ili cifru, što ih čini pogodnim za srednje i velike ekrane.
PNP tranzistori i P-kanalni MOSFET-ovi
Za zajedničke anode (CA) displeje, poreklo struja je neophodno. PNP tranzistori ili P-MOSFET-ovi obezbeđuju potrebnu struju anodama, a istovremeno omogućavaju MCU-u da efikasno kontroliše prebacivanje.
Dedicated LED Driver IC
Specijalizovani IC-ovi kao što je MAX7219 integrišu multipleksiranje, regulaciju struje i kontrolu osvetljenosti u jedan čip. Ovi vozači u velikoj meri smanjuju složenost ožičenja i oslobađaju MCU resurse.
Znakovi koje možete prikazati na 7-segmentnim ekranima
Cifre (0–9)
Primarna svrha 7-segmentnih displeja je da pokaže decimalne brojeve. Sve cifre od 0 do 9 mogu se prikazati jasno i tačno, zbog čega se koriste u kalkulatorima, satovima i brojilima.
Heksadecimalni znakovi (A–F)
7-segmentni displeji takođe mogu predstavljati heksadecimalne vrednosti. Podržani likovi uključuju A, b, C, d, E i F. To ih čini korisnim u digitalnoj elektronici i ugrađenim sistemima gde je potrebna heksadecimalna reprezentacija.
Ograničena pisma po abecedi
Neka slova, kao što su P, U, L i H, mogu se aproksimirati pomoću sedam segmenata. Čitljivost ne mora uvek biti najbolja, jer mnoga slova zahtevaju više segmenata nego što prikaz obezbeđuje.
Nije pogodno za ceo tekst
Zbog svoje ograničene strukture, 7-segmentni displeji nisu praktični za prikazivanje reči ili složenih slova. Za tekstualne teške aplikacije, dizajneri često koriste tačkaste matrične ekrane ili alfanumeričke LCD / LED module.
PCB i ožičenje Saveti za 7-segment displeja
• Postavite otpornike koji ograničavaju struju blizu LED pinova kako biste održali stabilnu osvetljenost i smanjili pad napona preko tragova.
• Koristite široke tragove PCB-a za zajedničke anode ili katodne linije jer nose veće struje za više segmenata odjednom.
• Dodajte čvrstu uzemljenje kako biste obezbedili stabilne povratne puteve, smanjili buku i poboljšali ukupne performanse kola.
• Držite linije za omogućavanje cifara kratke i dobro usmerene kako biste izbegli probleme sa bukom i osigurali brze prelaze za glatko multipleksiranje.
Zaključak
7-segmentni displeji su praktični, izdržljivi i široko se koriste za prikazivanje brojeva u uređajima kao što su satovi, kalkulatori, brojila i pumpe za gorivo. Oni mogu da rade kao zajednička katoda ili zajednička anoda i da ih pokreću mikrokontroleri, IC-ovi dekodera ili registri smena. Iako nisu pogodni za pun tekst, njihova efikasnost i pouzdanost ih održavaju potrebnim u mnogim aplikacijama.
Često postavljana pitanja [FAK]
Koji materijali se koriste u 7-segmentnim displejima?
Napravljeni su od poluprovodničkih LED dioda (GaAsP za crvenu / narandžastu, GaP za zelenu) smeštenih u epoksidne smole za zaštitu i oblikovanje svetlosti.
Mogu li se 7-segmentni displeji koristiti na otvorenom?
Da, ali pogodne su samo verzije visoke osvetljenosti ili velikog segmenta. Standardni displeji su suviše prigušeni za direktnu sunčevu svetlost.
Koliko dugo traje 7-segmentni ekran?
Dobro vođen ekran traje 50.000 do 100.000 sati. Prekomerna struja ili pregrevanje smanjuje životni vek.
Koja je najbolja brzina osvežavanja za multipleksirane ekrane?
Većina radi najbolje između 100 Hz i 1 kHz. Frekvencije ispod 100 Hz uzrokuju treperenje, dok frekvencije iznad 1 kHz troše resurse.
Da li postoje višebojni 7-segmentni ekrani?
Da. Neki modeli koriste dvobojne ili RGB LED diode, omogućavajući više opcija boja na jednom ekranu.
Koji troši više energije, 7-segmentni displeji ili LCD?
7-segment LED troše više energije nego LCD. LCD su poželjni za uređaje male snage, dok LED diode su svetliji i robusniji.