na 2025/05/6 26,349

7-segmentové zobrazenie základy, pinout, typy, riadenie a použitie

Táto príručka je všetko o tom, ako 7-segmentové zobrazenia fungujú a ako ich môžete použiť vo svojich elektronických projektoch.Vysvetľuje kolíky na displeji, ako sa rozsvieti každý segment a dva bežné typy: spoločná katóda a spoločná anóda.Naučíte sa tiež, ako otočiť segmenty pri používaní mikrokontroléra, ako ovládať jas pomocou odporov a ako používať tranzistory na bezpečné spracovanie energie.Sprievodca obsahuje príklady, diagramy a ukazuje, ako sa 7-segmentové displeje používajú v skutočných zariadeniach, ako sú hodiny, teplomery a mikrovlnné rúry.Či už práve začínate alebo staviate projekty, táto príručka vám pomôže porozumieť a používať 7-segmentovú, zobrazí sa správnym spôsobom.

Katalóg

7-segmentový displej Pinout

Typický jednociferný 7-segmentový displej má 10 kolíkov.Každý kolík riadi konkrétny segment, s výnimkou dvoch kolíkov, ktoré pôsobia ako bežné terminály pre energiu.Napríklad kolík 1 sa pripája k segmentu „E“ (vľavo dole), zatiaľ čo PIN 2 ovláda segment „D“ (spodná časť).PIN 3 a 8 sú bežné terminály, ktoré sú všetky pripojené k zemi (spoločná katóda) alebo energie (bežná anóda).Zvyšok špendlíkov rozsvietia segmenty „C“, „B“, „A“, „F“, „G“ a desatinnej č.

Obrázok 2. 7-segmentovú konfiguráciu PIN displeja

Číslo kolíka	Názov kolíka	Opis
1	e	Ovláda ľavú spodnú LED diódu 7-segmentového displeja
2	d	Ovláda spodnú časť LED diódy 7-segmentového displeja
3	Com	Pripojené k zemi/VCC na základe typu displeja
4	c	Ovláda pravú spodnú LED diódu 7-segmentového displeja
5	Dp	Ovláda LED diódy desatinnej činy 7-segmentu displeja
6	b	Ovláda pravú hornú pravú LED diódu 7-segmentového displeja
7	a	Ovláda najviac LED diódy 7-segmentového displeja
8	Com	Pripojené k zemi/VCC na základe typu displeja
9	f	Ovláda ľavú hornú ľavú LED diódu 7-segmentového displeja
10	g	Ovláda strednú LED diódu 7-segmentového displeja

Vlastnosti 7-segmentových displejov

• Štruktúra segmentu: 7-segmentový displej obsahuje sedem rozsiahlych pruhov usporiadaných na tvorbu čísel, ktoré pripomínajú tvar „8.“Tieto segmenty sú označené ako „A“ prostredníctvom „G“, s voliteľným ôsmym segmentom, desatinnou čiarkou (DP), zvyčajne umiestneným vpravo dole.Kombináciou týchto segmentov v rôznych vzoroch môže displej reprezentovať číslice 0–9 a niekoľko jednoduchých písmen, ako je A - F.Toto priame usporiadanie je ideálne pre číselné displeje kvôli ľahkému použitiu.

• Technológia: Tieto zobrazenia zvyčajne používajú LED diódy, kde sa každý segment rozsvieti, keď cez ňu preteká elektrický prúd.Modely založené na LED sú jasné, energeticky efektívne a viditeľné v rôznych svetelných podmienkach.Niektoré verzie používajú technológiu LCD, ktorá spotrebúva menšiu energiu a je vhodná pre zariadenia napájané z batérie, hoci LCD sú vo všeobecnosti stlmenie a menej viditeľné v jasných nastaveniach.

• Typy konfigurácií: Existujú dve primárne metódy zapojenia: Common Cathode (CC) a Common Anóda (CA).V displejoch CC sú všetky záporné terminály spojené a segmenty sa aktivujú dodávaním pozitívneho napätia.V displejoch CA sú všetky pozitívne terminály pripojené a segmenty sú zapnuté uložením jednotlivých katód.Výber závisí od dizajnu obvodu a od toho, ako je displej poháňaný.

• Reprezentácia charakteru : Aj keď sú tieto displeje hlavne navrhnuté pre čísla, môžu tiež ukázať obmedzený rozsah písmen, najmä A až F, čo je užitočné pre hexadecimálne výstupy.Vzhľadom na to, že majú iba sedem segmentov, nemôžu presne tvoriť väčšinu písmen alebo zložitých symbolov, ale stačia pre základné alfanumerické potreby.

• Riadenie a prepojenie: Každý segment je možné zapnúť alebo vypnúť individuálne, často riadené kolíkmi GPIO s mikrokontrolérmi.Na zjednodušenie ovládacieho prvku môžu dekodér/ovládač ICS ako 7447 alebo CD4511 previesť binárne vstupy do správnych kombinácií segmentov, čím sa zníži počet potrebných pripojení.

• Výhody: Ich hlavné silné stránky zahŕňajú nízke náklady, ľahkú kontrolu a čitateľnosť.Typy LED sú jasné a odolné, zatiaľ čo varianty LCD šetria energiu.Tieto vlastnosti ich robia obľúbenými pre mnoho elektronických zariadení, najmä ak je dostatočný jednoduchý numerický výstup.

• Obmedzenia: Najväčšou nevýhodou je sada obmedzených znakov, nemôžu zobraziť celý text alebo zložitú grafiku.Modely LED môžu mať úzke uhly pozorovania, zatiaľ čo LCD môžu zápasiť s viditeľnosťou v jasnom svetle.Tieto obmedzenia by sa mali brať do úvahy pri výbere typu displeja pre projekt.

Alternatívne moduly displeja

Zobrazenie Typ	Opis	Výhody	Obmedzenia
7-segmentové zobrazenia	Sedem segmentov LED pre číslice A pár znakov.	Veľmi ľahko použiteľné	Zobrazuje iba číslice a obmedzené znaky
Bodové matice	Mriežka LED diód (napr. 5x7 alebo 8x8), ktorá sa vytvorí prispôsobiteľné Postavy a animácie.	Lacné a široko dostupné	Nie je vhodné pre text alebo grafiku
		Nízka spotreba energie	Zložitejšie programovať
		Používa sa v nápise, hodinách atď.
Alfanumerické LCD	Preformatované LCD (napr. 16x2, 20x4) ukazujúce riadky Znaky s pevnou veľkosťou (zvyčajne 5x8 DOT formát).	Jednoduché rozhranie (štandardné protokoly)	Znaky s pevnou veľkosťou
		Skvelé pre ponuky/displeje stavu	Obmedzené grafické schopnosti
		Čitateľné pri rôznych osvetlení	Pomalšie obnovovanie ako grafické displeje
OLED obrazovky	Samovražedné displeje s vysokým kontrastom;k dispozícii v monochromatické alebo plné farby.	Vysoké kontrastné a široké pozorovacie uhly	Vyššie náklady
		Tenký a ľahký	Kratšia životnosť (najmä modré pixely)
		Nízka energia pri zobrazovaní tmavého obsahu	Potrebuje viac pamäte a spracovania
TFT obrazovky	Plne farebné LCD s vysokým rozlíšením s aktívnou maticou, často dotyk.	Bohatá farba a detail	Vysoká spotreba energie
		Môže zahŕňať dotyk	Vyžaduje viac RAM/spracovania
		Ideálne pre videá, guis, dashboardy	Coslier a komplex na integráciu

Ako funguje displej 7 segmentu?

Prevádzka 7-segmentového displeju je založená na predprúdu predpredaj v každom segmente osvetľujúce diódy emitujúce svetlo (LED).Ak sa napätie aplikuje správnym smerom, od anódy po katódu sa segment rozsvieti.Každý segment je možné ovládať nezávisle, zvyčajne prostredníctvom digitálnych výstupných kolíkov mikrokontroléra alebo špecializovaného ovládača displeja IC.Tieto radiče určujú, ktoré segmenty sú aktivované v ktoromkoľvek danom čase na základe požadovaného charakteru.

Aby sa zabránilo poškodeniu LED diód nadmerným prúdom, je v sérii pripojený v sérii s každým segmentom pripojený odpor s obmedzujúcim prúdom.Tento rezistor zaisťuje, že prúd pretekajúci každou LED zostane v bezpečnom rozsahu, ktorý je zvyčajne okolo 20 až 30 mililiamperes (MA).Presná hodnota sa však môže líšiť v závislosti od typu použitého LED a požadovaného jasu.Existujú dva hlavné prevádzkové režimy pre 7-segmentové displeje:

1. Statický režim: V tomto režime sú každá číslica a jej zodpovedajúce segmenty zapnuté nepretržite.Toto nastavenie vyžaduje samostatné riadiace vedenie pre každý segment každej číslice, ktorá sa môže stať neefektívnym, ak sa použije veľa číslic.Ponúka však jednoduchosť a neustály jas.

2. Multiplexovaný režim : Na zníženie počtu riadiacich vedení a spotreby energie sa displeje často spúšťajú v multiplexovanom režime.V tomto režime je naraz osvetlená iba jedna číslica, ale systém sa rýchlo prepína medzi číslicami dostatočne vysokou rýchlosťou, aby vnímal všetky číslice ako nepretržite osvetlenie.Toto prepínanie sa často zaobchádza pomocou časovačov mikrokontrolérov alebo registrov radov, ktoré umožňujú presné načasovanie a riadenie.

Obrázok 3. Mapovanie segmentu v 7-segmentovom LED displeji

Obrázok vyššie zobrazuje štruktúru a označovanie 7-segmentového displeja.Ukazuje obdĺžnikové usporiadanie siedmich segmentov (A, B, C, D, E, F a G) v desiatich rôznych pohľadoch na displej.Na každom obrázku sú rôzne segmenty zatienené zelené, aby predstavovali svoju aktiváciu.To pomáha vizualizovať, ako každý jednotlivý segment prispieva k vytvoreniu číslic.Obrázok systematicky zdôrazňuje rôzne kombinácie a pomáha v pochopení toho, ako zapnutie konkrétnych segmentov vytvára rozpoznateľné znaky.

7-segmentový zobrazenie binárnych kódov

Na zobrazenie číslice mikrokontrolér odošle binárny kód, ktorý zapne správnu kombináciu segmentov.Napríklad zobrazenie „0“, segmenty A, B, C, D, E a F sú zapnuté a G je vypnutý.Pre spoločný displej katód je to binárny 0B00111111 (alebo 0x3f v Hex).Pre spoločnú anódu sa logika invertuje 0b11000000 (0xc0).Kód sa musí zhodovať s typom displeja, inak sa rozsvietia nesprávne segmenty.Používanie tabuliek binárneho vyhľadávania šetrí čas spracovania a zaisťuje rýchle a presné aktualizácie, najmä v dynamických aplikáciách, ako sú počítadlá alebo časovače.

Nasledujúca tabuľka zobrazuje, ako sa čísla zobrazujú na 7-segmentovom displeji s bežnou konfiguráciou anódy:

Počet	g f e d c b a	Hex
0	1000000	C0
1	1111001	F9
2	0100100	A4
3	0110000	B0
4	0011001	99
5	0010010	92
6	0000010	82
7	1111000	F8
8	0000000	80
9	0010000	90

V nasledujúcej tabuľke sa zobrazuje číslice, ktoré sa zobrazujú na 7-segmentovom displeji pomocou spoločnej konfigurácie katód:

Počet	g f e d c b a	Hex
0	0111111	3f
1	0000110	06
2	1011011	5b
3	1001111	4f
4	1100110	66
5	1101101	6d
6	1111101	7d
7	0000111	07
8	1111111	7f
9	1001111	4f

V tomto nastavení je každý segment dvojciferného 7-segmentového displeja pripojený k Arduino UNO prostredníctvom odporu obmedzujúceho prúd (zvyčajne 220Ω až 330Ω).Segmenty označené A až G (a voliteľné desatinné DP) sú zapojené paralelne cez obidve číslice a pripojené k digitálnym kolíkom D2 až D9 na Arduino.Napríklad segment „A“ je pripojený k D2, 'B' s D3 atď.Každá číslica má svoj vlastný spoločný katódový kolík (CC), ktorý riadi, či je táto číslica povolená.Tieto bežné kolíky sú spojené s arduino pinmi D10 a D11 a používajú sa na multiplexovanie: iba jedna číslica je aktivovaná súčasne, ale prepínanie medzi nimi dostatočne rýchle (zvyčajne> 50 Hz) sa obidve číslice javia súčasne.Použite DigitalWrite () na kontrolu, ktoré segmenty sú zapnuté a ktorá číslica je aktívna.Vyhľadávacia tabuľka v číslach mapy náčrtov (0–9) k ich príslušným kombináciám segmentov.Na efektívne spracovanie viacerých číslic použite multiplexovanie v kóde alebo knižnici, ktorá ho podporuje.To znižuje počet požadovaných kolíkov I/O Arduino a zároveň umožňuje dynamické aktualizácie displeja.

Obrázok 4. 7-segmentový zobrazovací obvod s Arduino

Použitie spoločného displeju 7-segmentu katódy

V spoločnom displeji katódy (CC) 7-segmentu sú všetky katódové terminály jednotlivých LED diód, ktoré tvoria segmenty displeja, interne pripojené a smerované k jednému alebo viacerým vonkajším bežným katódovým kolíkom.Tieto bežné katódové kolíky sú zvyčajne spojené s zemou (GND) v obvode.Každý z jednotlivých segmentov označených z „A“ až „G“, ako aj voliteľnej desatinnej čiarke (DP), má svoj vlastný anódový kolík, ktorý je regulovaný nezávisle.

Na osvetlenie konkrétneho segmentu na tomto type displeja sa musí na zodpovedajúci anódový kolík použiť vysoké napätie (zvyčajne +5V alebo +3,3 V, v závislosti od systému).Pretože katódy sú uzemnené, prúd preteká z anódy do katódy, čo umožní rozsvieteniu segmentu LED.Použitie bežnej katódy zjednodušuje prepojenie s mikrokontrolérmi, pretože radič môže aktívne zdrojovať prúd na jednotlivé segmentové kolíky, namiesto toho, aby ho potopil.

Táto konfigurácia je populárna v projektoch pre začiatočníkov Electronics vďaka svojej priamej logike zapojenia a programovania.Umožňuje vytvárať číselné alebo obmedzené abecedné znaky kombináciou rôznych segmentov.Napríklad zobrazenie čísla „2“, segmenty A, B, D, E a G sú zapnuté.Mikrokontrolér aktivuje každý segment nastavením jeho príslušného kolíka.

Pri pokuse o zobrazenie znakov ako „8“, ktoré vyžadujú, aby boli všetkých sedem segmentov súčasne, sa však vyskytuje zváženie.Každý segment LED čerpá určité množstvo prúdu (zvyčajne okolo 10-20 mA) a osvetlenie všetkých segmentov môže pridať až 140 mA alebo viac.Väčšina I/O kolíkov mikrokontrolérov nie je navrhnutá tak, aby získala tak veľký celkový prúd súčasne viacerých kolíkov.Ak sa nakreslí príliš veľa prúdu, môže poškodiť mikrokontrolér alebo ho spôsobiť poruche.Aby sa to zmiernilo, mnohí používajú externé ICS vodiča (napríklad ULN2003A), tranzistorové polia alebo rezistory obmedzujúce prúd, aby bezpečne zvládli zaťaženie bez preťaženia mikrokontroléra.

Obrázok 5. Schéma obvodu Common Cathode 7-Segment Display

Obrázok zobrazuje vnútorné a vonkajšie zapojenie spoločného displeju 7-segmentu katódy.Displej je označený segmentmi A až G a desatinnou čiarkou (DP).Každý segment je pripojený k symbolu diód (D1 až D8), čo predstavuje jednotlivé LED segmenty.Všetky katódy sú spojené a spojené so zemou, čo naznačuje spoločnú konfiguráciu katódy.Aplikácia vysokého signálu na anódu akéhokoľvek segmentu umožňuje prúdenie prúdu cez segment, ktorý ho osvetľuje.

Pomocou bežného displeju 7 segmentu anódy

V spoločnom displeji anódy (CA) 7 segmentu sú všetky anódové terminály LED segmentov interne spojené a sú uvedené k spoločnému kolíku označenému ako spoločná anóda (CA).Tento spoločný kolík je pripojený k pozitívnemu napájaniu napätia, často +5V.Každý jednotlivý segment displeja, označený A až G (s voliteľnou desatinnou čiarkou označenou DP), má svoju katódu vystavenú pre externé pripojenie a riadenie.

Na osvetlenie konkrétneho segmentu musí byť jeho katóda pripojená k zemi (nízka), zatiaľ čo spoločná anóda zostáva pri +5 V (vysoká).To znamená, že logika na riadenie segmentov je invertovaná na rozdiel od spoločného displeja katód, kde sú segmenty zapnuté vysokým signálom, na spoločnom displeji anódy sú zapnuté nízkym signálom.Výsledkom je, že váš riadiaci kód musí prevrátiť binárny vzor použitý na spoločné displej katód.Napríklad vzor, ​​ktorý rozsvieti číselný „0“ v spoločnom katódovom displeji, môže používať hexadecimálnu hodnotu ako 0x3f;Rovnaký vzorec pre spoločný displej anódy by bol 0xc0, ktorý je bitovo inverzný.

Mikrokontroléry, ktoré sú schopné potápať prúd (t. J. Vytiahnutie výstupného kolíka do zeme) sú vhodnejšie pre displeje CA, pretože môžu efektívne dokončiť obvod pre akýkoľvek segment, ktorý je potrebné zapnúť.Tieto displeje sú tiež výhodné v systémoch, v ktorých iné komponenty pracujú s aktívnou logikou, napríklad pri používaní tranzistorov NPN alebo určitých typov logických brán.Musíte však zabezpečiť, aby firmvér alebo logika ovládača boli správne nakonfigurované tak, aby zodpovedali za toto obrátené správanie, aby sa predišlo chybám zobrazovania.

Obrázok 6. Schéma obvodu spoločného anódy 7-segmentu

Obrázok pozostáva z dvoch častí.Vľavo je diagram spoločného displeju 7-segmentov anódy zobrazujúcej štítky interného segmentu (A až G a DP) a ako sú usporiadané tak, aby tvorili číslice.V hornej časti je znázornený jeden spoločný anódový kolík.Vpravo zjednodušená schéma obvodu ilustruje, ako je každý segment (A až G, DP) pripojený k jej zodpovedajúcej dióde (D1 až D8), pričom všetky anódy sú priviazané k bežnému vysokému napätiu (CA).Každá katóda môže byť individuálne ovládaná uzemnením, aby sa zapol príslušný segment.

7-segmentový obrys DIP DIP

Obrázok 7. 7-segmentový DIP DISPLE DISPLINE

Vyššie uvedený diagram ilustruje štandardné rozmery pre 7-segmentový displej vo formáte dvojitého in-line balíka (DIP), ktorý sa bežne používa na inštalácie PCB s otvorom.Displej je vysoký 19,00 mm od základne po vrchol, s číslicami meraním 14,20 mm (0,56 palca) na výšku, čo je široko používaná veľkosť, ktorá zaisťuje dobrú viditeľnosť vo vnútorných aj vonkajších nastaveniach.Segmenty sú naklonené dovnútra pri 8 °, čím sa zvyšuje čitateľnosť z hľadiska režijného hľadiska.

Teleso displeja je široké asi 12,60 mm a má hrúbku optimalizovanú pre štandardné rozloženie PCB.Rozstup kolíka sleduje konvenčnú rozstupu 2,54 mm, pričom každý riadok obsahuje štyri kolíky a merajú celkovú dĺžku 10,16 mm.Riadky sú rozmiestnené 15,24 mm od seba cez balenie.Každý kolík má priemer 0,51 mm, kompatibilný so štandardnými ponornými zásuvkami alebo rozmermi otvorov.Oddelenie medzi povrchom PCB a základňou displeja sa pohybuje od 6,3 mm do 8,0 mm, čo poskytuje dostatočnú vôľu na spájkovanie a prietok vzduchu.

Ako zvoliť správny 7-segmentový displej?

Ak si chcete vybrať pravý 7-segmentový displej, začnite rozhodnutím správnej veľkosti.Menšie fungujú dobre pre vreckové zariadenia, zatiaľ čo väčšie zlepšujú čitateľnosť v metroch alebo verejných displejoch.Ďalej premýšľajte o farbe.Červené LED sú bežné, pretože sú energeticky účinné a potrebujú nižšie napätie.Ostatné farby, ako je zelená alebo modrá, využívajú viac energie a vyžadujú vyššie napätie.

Budete tiež musieť k vášmu obvodu priradiť typ displeja (bežná anóda alebo Common Cathode).Napríklad, ak váš mikrokontrolér dokáže dodávať prúd (zdroj), lepšie sa hodí spoločný displej katód.Ak dokáže ponoriť iba prúd, choďte s bežnou anódou.Vždy skontrolujte aktuálne hodnotenie, jas a priradenia kolíkov.To zaisťuje, že váš displej funguje podľa očakávania, a vyhýba sa poškodeniu nesprávnym napätím alebo prúdom.

Aplikácie 7-segmentových displejov

Digitálne hodiny a hodinky

Jedným z najbežnejších použití 7-segmentových displejov je v digitálnych hodinách a náramkových hodinách.Tieto displeje sú ideálne na zobrazovanie času v hodinách, minútach a sekundách kvôli ich jasnosti a jednoduchosti.Či už ide o budík na nočnom stole alebo na nástenné kancelárske hodiny, 7-segmentové displeje poskytujú rýchly a jednoduchý spôsob, ako čítať čas z diaľky.Ich jasné osvetlenie ich tiež robí viditeľnými v prostredí s nízkym osvetlením alebo tmavým.

Digitálne teplomery

V domácom aj lekárskom prostredí digitálne teplomery často používajú 7-segmentové displeje na zobrazenie čítaní teploty.Používajú sa vo vnútorných/vonkajších teplomeroch, telesných teplomeroch a systémoch HVAC.Pretože potrebujú iba zobrazovať čísla, zvyčajne dve alebo tri číslice, 7-segmentové displeje sú perfektné a ponúkajú rýchly a ľahko čitateľný výstup bez toho, aby si vyžadoval úplný grafický displej.

Voltmetre a multimetre

7-segmentové displeje sú štandardnou vlastnosťou v digitálnych voltmetroch a multimetroch, ktoré sú nástrojmi používanými na meranie napätia, prúdu a odporu.Tieto displeje umožňujú okamžite vidieť presné číselné odčítania.Ich rýchla doba odozvy a čitateľnosť ich robia dobre vhodnými pre testovanie elektroniky a riešenie problémov.

Plynové čerpadlá a dávkovače paliva

Na benzínových staniciach používajú dávkovače paliva veľké, robustné 7-segmentové displeje, aby sa ukázalo množstvo výdavkov na palivo, náklady na galón/liter a celkové náklady.Ich schopnosť zostať čitateľná na slnečnom svetle a tvrdých vonkajších podmienkach ich robí pre toto prostredie ideálne.Sú tiež robustné a dlhotrvajúce, čo znižuje potreby údržby.

Mikrovlnné rúry a kuchynské spotrebiče

Mnoho kuchynských spotrebičov, najmä mikrovĺn, používa 7-segmentové displeje na zobrazenie času varenia, odpočítavaní alebo nastavení napájania.Displej je intuitívny a ľahko sa interpretuje, dokonca nie ste technologicky naklonení.Pretože vyžadujú minimálny výkon a priestor, sú to nákladovo efektívne riešenia pre výrobcov zariadení.

Vážiace stupnice (osobné a priemyselné)

Váhy domácej kúpeľne aj systémy na váženie priemyselného stupňa používajú 7-segmentové displeje na predstavenie hodnoty hmotnosti.Tieto displeje sú často vybrané pre ich spoľahlivosť a čitateľnosť.V priemyselných kontextoch môžu byť displeje dostatočne veľké na to, aby sa dali vidieť z diaľky v skladoch alebo výrobných podlahách.

Priemyselné a laboratórne vybavenie

V profesionálnych nastaveniach sa 7-segmentové displeje často nachádzajú na meracích prístrojoch, napájacích zdrojoch a monitorovacích systémoch.Používajú sa na zobrazenie kľúčových číselných údajov, ako je frekvencia, tlak, napätie alebo prevádzkový čas.Tieto displeje ponúkajú trvanlivosť, presnosť a ľahkú integráciu do systémov namontovaných na paneli.

Lacné zabudované systémy

V mnohých zabudovaných aplikáciách, kde sa vyžadujú iba čísla, ako sú počítadlá, časovače, výsledkové tabule alebo základné diagnostické nástroje, ponúka 7-segmentové displeje nízkonákladovú alternatívu k zložitejším grafickým rozhraniam.Konzumujú malú energiu a ľahko sa programujú, vďaka čomu sú vhodné pre systémy s obmedzeným ako batériu alebo pre systémy obmedzené na zdroje.

Ako používať odpor s 7-segmentovým displejom?

Jedným jednoduchým spôsobom ovládania 7-segmentového displeja je dať odpor pred každým segmentom odpor.Pomáha to chrániť malé svetlá vo vnútri displeju, nazývané LED diódy, pred získaním príliš veľkého množstva elektriny.Príliš veľa prúdu môže spôsobiť, že LED diódy sa prehriajú alebo prestanú fungovať.Tieto odpory tiež pomáhajú udržiavať úroveň svetla aj vo všetkých segmentoch.Hodnota každého odporu je zvyčajne medzi 220 ohmami (Ω) a 470 ohmom (Ω).Presné číslo závisí od dvoch vecí: napájacie napätie a aké jasné chcete, aby bol displej.Napríklad, ak používate napájací zdroj s 5 voltom a každý segment používa asi 2 volty, rezistor 150 OHM nechá asi 20 miliamps (MA) prúdu.Toto je dobré množstvo prúdu, aby bol displej dostatočne jasný, ale stále bezpečný pre LED diódy.

Ak používate väčšie odpory, bude prúdiť menej prúdu a displej bude vyzerať stlmene.To však môže pomôcť LED diód trvať dlhšie a využiť menej energie.Ak používate menšie odpory, viac prúdových tokov a displej vyzerá jasnejšie, ale môže sa opotrebovať rýchlejšie a horšie.V pokročilejších nastaveniach, napríklad keď je jeden rezistor zdieľaný medzi niekoľkými segmentmi (nazývaný multiplexing), môže jas vyzerať nerovnomerne.Je to preto, že rôzne segmenty môžu čerpať rôzne množstvá prúdu.V týchto prípadoch je lepšie použiť jeden odpor pre každý segment alebo použiť špeciálne čipy, ktoré automaticky riadia prúd.Vďaka týmto spôsobom je displej vyzerať lepšie a spoľahlivejšie funguje.

Obrázok 8. Schéma 7-segmentu založeného na základnom rezistor

Obrázok zobrazuje základný diagram obvodu na riadenie jedného 7-segmentového LED displeja pomocou jednotlivých odporov pre každý segment.Každý zo segmentov displeja (označený ako A, B, C, D, E, F, G a DP (desatinná čiarka)) je spojený v sérii s 2220Ω odporom, ktorý obmedzuje prúd na bezpečné úrovne.Tieto odpory sú ovládané spínačmi, ktoré prepínajú vstup medzi logickou „vysokou“ a logikou „nízky“, čo umožňuje nezávisle zapnutie alebo vypnutie každého segmentu.Bežný kolík 7-segmentového displeja je pripojený k zdieľanému zdroju napätia, čo umožňuje prevádzku jednotlivých LED diód na displeji na základe vstupných logických signálov.Táto konfigurácia je príkladom najjednoduchšieho a najpriamejšieho spôsobu otestovania a prevádzkovania 7-segmentového displeja manuálne.

Ako používať tranzistory so 7-segmentovým displejom?

Tranzistory sú ako malé elektronické spínače, ktoré pomáhajú ovládať, ktoré časti 7-segmentového displeja sa rozsvietia.V nastavení „bežnej katódy“ sú všetky negatívne konce (katódy) LED spojy spojené a spojené s zemou.Na rozsvietenie segmentu mikrokontrolér vysiela signál na kladný koniec (anóda).Pretože zem je potrebné zapnúť a vypnúť na kontrolu každej číslice, používajú sa tranzistory NPN.Mikrokontrolér vysiela malý signál na základňu (stredná noha) tranzistora, čo umožňuje prúdenie prúdu cez ňu, čím sa rozsvieti segment.

V nastavení „bežnej anódy“ sú všetky kladné konce (anódy) spojené a pripojené k napájaniu (zvyčajne 5V).Tu môžete použiť tranzistory PNP alebo špeciálne prepínače, ako napríklad N-kanálové MOSFETS na kontrolu negatívnych koncov (katódy).Displej sa rozsvieti, keď mikrokontrolér vysiela signál, aby vytiahol katódovú nízku (takmer 0V).Pre displeje s viac ako jednou číslicou sa používa multiplexovanie.To znamená, že mikrokontrolér zapne jednou číslicou naraz veľmi rýchlo, tak rýchlo, že vyzerá, že všetky číslice sú zapnuté naraz.Každá číslica používa svoj vlastný tranzistor, ktorý mikrokontrolér zapína a vypína, pričom do segmentov odosiela správne signály.

Na ochranu mikrokontroléra a zabezpečenie správne fungujú tranzistory, medzi mikrokontrolér a základňu tranzistora sa umiestni malý rezistor (zvyčajne okolo 1 000 ohmov).To obmedzuje, koľko prúdu prúdí. Je tiež dôležité vybrať tranzistory, ktoré dokážu zvládnuť množstvo prúdu potrebných LED.Ak sú tranzistory príliš slabé, môžu sa prehriať alebo prestať fungovať a displej nemusí vyzerať dobre.Výber správnych častí a starostlivé riadenie tepla opatrne pomáha displeji fungovať dobre a vydržať dlhšie.

Obrázok 9. Tranzistorové riadenie 7-segmentovej zobrazovacej schémy

Schéma ilustruje jednoduchý spôsob riadenia jednociferného sedemsegmentového displeja pomocou ôsmich spínačov (SW1 až SW8), z ktorých každý je pripojený cez rezistor 220Ω k jednotlivým segmentom displeja.Riadiace čiary segmentu sú smerované do vstupov displeja, ktoré sú poháňané tranzistorovým spínačom (Q1).Odpor s 1kΩ (R9) spája tranzistorovú základňu k riadiacemu vedeniu 5V, čo umožňuje aktivovať displej pri zapnutí tranzistora.Toto nastavenie zaisťuje správne ovládacie prvky a efektívne fungovanie displeja.

Záver

Zobrazy 7-segmentov sú jednoduchý a užitočný spôsob, ako zobraziť čísla v elektronických zariadeniach.Každý segment je ako malé svetlo a zapnutím správnych segmentov môžete zobraziť akúkoľvek číslicu od 0 do 9. V závislosti od vášho obvodu môžete použiť buď bežnú katódu alebo spoločný anódový displej.Na ochranu displeja a vášho mikrokontroléra musíte používať odpor alebo tranzistory.Ak máte viac ako jednu číslicu, môžete použiť metódu nazývanú multiplexovanie, aby ste ich osvetľovali jeden po druhom, takže všetci vyzerajú rozsvietení.Tieto displeje sa používajú v mnohých veciach, ako sú digitálne hodiny, stupnice, merače a kuchynské spotrebiče, pretože sú lacné, ľahko použiteľné a jasné na čítanie.S tipmi z tohto sprievodcu môžete bezpečne a ľahko pridať do svojich vlastných projektov displeje 7 segmentov.