na 2025/05/6 26,314

7-segmentowe podstawy wyświetlania, pinout, typy, kontrola i zastosowania

Ten przewodnik dotyczy działania 7-segmentowego wyświetlania i jak możesz je używać w swoich projektach elektronicznych.Wyjaśnia szpilki na wyświetlaczu, sposób, w jaki każdy segment się rozświetla, oraz dwa wspólne typy: wspólna katoda i wspólna anoda.Dowiesz się również, jak przewracać segmenty za pomocą mikrokontrolera, jak kontrolować jasność za pomocą rezystorów i jak korzystać z tranzystorów do bezpiecznego obsługi mocy.Przewodnik zawiera przykłady, diagramy i pokazuje, w jaki sposób wyświetlacze 7-segmentowe są używane w rzeczywistych urządzeniach, takich jak zegary, termometry i mikrofale.Niezależnie od tego, czy dopiero zaczynasz, czy już budujesz projekty, ten przewodnik pomoże Ci zrozumieć i użyć 7-segmentu wyświetla się we właściwy sposób.

Katalog

7-segmentowy pinout

Typowy jednocyfrowy 7-segmentowy wyświetlacz ma 10 pinów.Każdy pin kontroluje określony segment, z wyjątkiem dwóch pinów, które działają jako wspólne terminale dla mocy.Na przykład PIN 1 łączy się z segmentem „E” (dolny po lewej), a Pin 2 kontroluje segment „D” (dolny).Piny 3 i 8 są wspólnymi zaciskami albo wszystkie podłączone do gruntu (wspólna katoda) lub moc (wspólna anoda).Reszta pinów oświetla segmenty „C”, „B”, „A”, „F”, „G” i punkt dziesiętny.

Rysunek 2. 7-segmentowa konfiguracja PIN wyświetlacza

Numer pin	Nazwa pin	Opis
1	mi	Kontroluje lewą dolną diodę LED 7-segmentowego wyświetlacza
2	D	Kontroluje dolną najbardziej LED z 7-segmentowego wyświetlacza
3	Com	Podłączony do uziemienia/VCC na podstawie rodzaju wyświetlacza
4	C	Kontroluje prawą dolną diodę LED 7-segmentowego wyświetlacza
5	Dp	Kontroluje punkt dziesiętny prowadzony przez 7-segmentowy wyświetlacz
6	B	Kontroluje prawą górną diodę LED 7-segmentowego wyświetlacza
7	A	Kontroluje najwyższą najwięcej LED z 7-segmentowego wyświetlacza
8	Com	Podłączony do uziemienia/VCC na podstawie rodzaju wyświetlacza
9	F	Kontroluje lewą górną lewą diodą LED 7-segmentowego wyświetlacza
10	G	Kontroluje środkową diodę LED 7-segmentową

Cechy wyświetlaczy 7-segmentowych

• • Struktura segmentu: 7-segmentowy wyświetlacz zawiera siedem oświetleniowych prętów ułożonych na liczby, przypominające kształt „8”Segmenty te są oznaczone jako „A” przez „G”, z opcjonalnym ósmym segmentem, punktem dziesiętnym (DP), zwykle znajdującym się w prawym dolnym rogu.Łącząc te segmenty w różnych wzorach, wyświetlacz może reprezentować cyfry 0–9 i kilka prostych liter, takich jak A - F.Ten prosty układ sprawia, że ​​jest idealny do wyświetlaczy numerycznych ze względu na łatwość użycia.

• • Technologia wyświetlania: Te wyświetlacze zwykle wykorzystują diody LED, w których każdy segment oświetla, gdy przepływa przez niego prąd elektryczny.Modele oparte na LED są jasne, energooszczędne i widoczne w różnych warunkach oświetlenia.Niektóre wersje wykorzystują technologię LCD, która zużywa mniej energii i jest dobrze odpowiednia dla urządzeń zasilanych baterią, chociaż LCD są na ogół przyciemnione i mniej widoczne w jasnych ustawieniach.

• • Typy konfiguracji: Istnieją dwie podstawowe metody okablowania: wspólna katoda (CC) i wspólna anoda (CA).W wyświetlaczach CC wszystkie ujemne zaciski są połączone ze sobą, a segmenty są aktywowane przez dostarczanie napięcia dodatniego.W wyświetlaczach CA wszystkie dodatnie terminale są połączone, a segmenty są włączane przez uziemienie poszczególnych katod.Wybór zależy od konstrukcji obwodu i sposobu napędzania wyświetlacza.

• • Reprezentacja znaków : Chociaż zaprojektowane głównie pod kątem liczb, te wyświetlacze mogą również wykazywać ograniczony zakres liter, zwłaszcza od A do F, co jest przydatne dla wyjść sześciokadciowych.Ze względu na tylko siedem segmentów nie mogą dokładnie uformować większości liter lub złożonych symboli, ale wystarczy podstawowe potrzeby alfanumeryczne.

• • Kontrola i interfejs: Każdy segment można włączyć lub wyłączać indywidualnie, często kontrolowane przez mikrokontroler GPIO.Aby uprościć kontrolę, dekoder/sterowniki, takie jak 7447 lub CD4511, mogą przekonwertować dane wejściowe na właściwe kombinacje segmentu, zmniejszając liczbę potrzebnych połączeń.

• • Zalety: Ich główne mocne strony obejmują niski koszt, łatwość kontroli i czytelność.Typy LED są jasne i trwałe, a warianty LCD oszczędzają moc.Cechy te sprawiają, że są popularne w wielu urządzeniach elektronicznych, szczególnie tam, gdzie wystarczy prosta wyjście liczbowe.

• • Ograniczenia: Największą wadą jest ograniczony zestaw znaków, nie mogą wyświetlać pełnego tekstu ani skomplikowanej grafiki.Modele LED mogą mieć wąskie kąty widzenia, podczas gdy LCD mogą walczyć z widocznością w jasnym świetle.Ograniczenia te należy wziąć pod uwagę przy wyborze typu wyświetlacza dla projektu.

Alternatywne moduły wyświetlacza

Wyświetlacz Typ	Opis	Zalety	Ograniczenia
Wyświetlacze 7-segmentowe	Siedem segmentów LED dla cyfr i kilka postaci.	Bardzo łatwe w użyciu	Wyświetla tylko cyfry i ograniczone znaki
Wyświetlacze macierzy DOT	Siatka diod LED (np. 5x7 lub 8x8) tworząc konfigurowalne postacie i animacje.	Niedrogie i szeroko dostępne	Nie nadaje się do tekstu lub grafiki
		Niskie zużycie energii	Bardziej złożone do programowania
		Używane w oznakowaniu, zegarach itp.
Alfanumeryczne LCD	Preformatowane LCD (np. 16x2, 20x4) pokazujący wiersze Znaki o stałej wielkości (zwykle format 5x8 kropki).	Prosty do interfejsu (standardowe protokoły)	Znaki o stałej wielkości
		Idealne do wyświetlaczy menu/statusu	Ograniczone możliwości graficzne
		Czytelne w różnych oświetleniach	Wolniejsze odświeżenie niż wyświetlacze graficzne
Ekrany OLED	Samoeemiczne wyświetlacze z dużym kontrastem;Dostępne w monochromatyczny lub pełny kolor.	Wysoki kontrast i szerokie kąty oglądania	Wyższy koszt
		Cienki i lekki	Krótsza żywotność (zwłaszcza niebieskie piksele)
		Niska moc podczas pokazywania ciemnej zawartości	Potrzebuje więcej pamięci i przetwarzania
Ekrany TFT	LCD z pełną kolorami, wysokiej rozdzielczości z aktywną matrycą, Często podlega dotykowi.	Bogaty kolor i szczegóły	Wysokie zużycie energii
		Może obejmować dotyk	Wymaga więcej pamięci RAM/przetwarzania
		Idealny do filmów, GUIS, pulpitów nawigacyjnych	Bardziej kosztowny i złożony do integracji

Jak działa 7-segmentowy wyświetlacz?

Działanie 7-segmentowego wyświetlacza opiera się na odchyleniu do przodu diod emitujących światło (diody LED) wewnątrz każdego segmentu.Gdy napięcie jest nakładane we właściwym kierunku, od anody do katody, segment oświetla.Każdy segment może być kontrolowany niezależnie, zwykle za pomocą cyfrowych pinów wyjściowych mikrokontrolera lub wyspecjalizowanego sterownika wyświetlacza.Kontrolery te określają, które segmenty są aktywowane w dowolnym momencie w oparciu o pożądany znak.

Aby zapobiec uszkodzeniu diod LED z nadmiernego prądu, rezystor ograniczający prąd jest połączony szeregowo z każdym segmentem.Ten rezystor zapewnia, że ​​prąd przepływający przez każdą LED pozostaje w bezpiecznym zakresie, który zwykle wynosi około 20 do 30 miliamperów (MA).Jednak dokładna wartość może się różnić w zależności od rodzaju używanej LED i wymaganej jasności.Istnieją dwa główne tryby operacyjne dla wyświetlaczy 7-segmentowych:

1. Tryb statyczny: W tym trybie każda cyfra i odpowiednie segmenty są ciągle włączone.Ta konfiguracja wymaga oddzielnej linii kontrolnej dla każdego segmentu każdej cyfry, która może stać się nieefektywna, jeśli używane jest wiele cyfr.Jednak oferuje prostotę i ciągłość.

2. Tryb multipleksowany : Aby zmniejszyć liczbę linii kontrolnych i zużycie energii, wyświetlacze są często uruchamiane w trybie multipleksowanym.W tym trybie tylko jedna cyfra jest oświetlona na raz, ale system szybko przełącza się między cyframi z wystarczającą prędkością, aby postrzegać wszystkie cyfry jako ciągłe oświetlone.To przełączanie jest często obsługiwane przy użyciu liczników czasu mikrokontrolera lub rejestrów zmiany, które umożliwiają precyzyjne czas i kontrolę.

Rysunek 3. Mapowanie segmentu w 7-segmentowym wyświetlaczu LED

Powyższy rysunek ilustruje strukturę i znakowanie 7-segmentowego wyświetlacza.Pokazuje prostokątny układ siedmiu segmentów (A, B, C, D, E, F i G) w dziesięciu różnych widokach wyświetlacza.Na każdym obrazie różne segmenty są zacienione zielone, aby reprezentować ich aktywację.Pomaga to wizualizować, w jaki sposób każdy segment przyczynia się do tworzenia cyfr.Figura systematycznie podkreśla różne kombinacje, pomagając w zrozumieniu, w jaki sposób zwrócenie się do określonych segmentów tworzy rozpoznawalne znaki.

7-segmentowe kody binarne

Aby pokazać cyfrę, mikrokontroler wysyła kod binarny, który włącza odpowiednią kombinację segmentów.Na przykład, aby wyświetlić segmenty „0”, a, b, c, d, e i f są włączone, a g jest wyłączone.W przypadku wspólnego wyświetlacza katody jest to binarny 0B00111111 (lub 0x3f w hexie).W przypadku wspólnej anody logika jest odwrócona 0b11000000 (0xc0).Kod musi pasować do typu wyświetlania, w przeciwnym razie niewłaściwe segmenty rozświetlą się.Korzystanie z binarnych tabel wyszukiwania oszczędza czas przetwarzania i zapewnia szybkie, dokładne aktualizacje, szczególnie w dynamicznych aplikacjach, takich jak liczniki lub timery.

Poniższa tabela ilustruje, jak liczby pojawiają się na 7-segmentowym wyświetlaczu o wspólnej konfiguracji anody:

Numer	g f e d c b a	Kod heksowy
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

Poniższa tabela wyświetla cyfry, które pojawiają się na 7-segmentowym wyświetlaczu przy użyciu wspólnej konfiguracji katody:

Numer	g f e d c b a	Kod heksowy
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

W tej konfiguracji każdy segment podwójnie cyfr 7-segmentowy wyświetlacz jest podłączony do Arduino Uno przez rezystor ograniczający prąd (zwykle od 220 Ω do 330 Ω).Segmenty oznaczone od A do G (i opcjonalny punkt dziesiętny DP) są podłączone równolegle zarówno po cyfrach i podłączone do cyfrowych pinów D2 do D9 na Arduino.Na przykład segment „A” jest podłączony do D2, „B” do D3 i tak dalej.Każda cyfra ma swój wspólny pin katody (CC), który kontroluje, czy cyfra ta jest włączona.Te wspólne piny są podłączone do pinów Arduino D10 i D11 i są używane do multipleksowania: tylko jedna cyfra jest aktywowana jednocześnie, ale przełączanie między nimi wystarczająco szybko (zwykle> 50 Hz) powoduje, że obie cyfry wydają się zapalone jednocześnie.Użyj DigitalWrite (), aby kontrolować, które segmenty są, i które cyfra jest aktywna.Tabela wyszukiwania w liczbach szkicowych (0–9) do odpowiednich kombinacji segmentu.Aby skutecznie obsługiwać wiele cyfr, użyj multipleksowania w kodzie lub bibliotece, która go obsługuje.Zmniejsza to liczbę wymaganych pinów I/O Arduino, jednocześnie umożliwiając dynamiczne aktualizacje wyświetlania.

Rysunek 4. 7-segmentowy obwód wyświetlacza z Arduino

Korzystanie z wspólnego wyświetlacza 7-segmentowego katody

We wspólnym 7-segmentowym wyświetlaczu katody (CC) wszystkie terminale katodowe poszczególnych diod LED, które tworzą segmenty wyświetlania, są wewnętrznie podłączone i kierowane do jednego lub więcej zewnętrznych wspólnych pinów katody.Te wspólne szpilki katodowe są zwykle podłączone do uziemienia (GND) w obwodzie.Każdy z poszczególnych segmentów, oznaczony od „A” do „G”, a także opcjonalnego punktu dziesiętnego (DP), ma własny pin anodowy, który jest kontrolowany niezależnie.

Aby oświetlić określony segment tego typu wyświetlacza, należy zastosować wysokie napięcie (zazwyczaj +5 V lub +3,3 V) należy zastosować do odpowiedniego styku anody.Ponieważ katody są uziemione, prąd będzie płynąć z anody do katody, umożliwiając rozświetlenie segmentu LED.Zastosowanie wspólnej katody upraszcza interfejsy z mikrokontrolerami, ponieważ kontroler może aktywnie pozyskiwać prąd dla poszczególnych szpilek segmentu, a nie zatonąć.

Ta konfiguracja jest popularna w projektach elektronicznych dla początkujących ze względu na proste okablowanie i logikę programowania.Pozwala tworzyć numeryczne lub ograniczone znaki alfabetyczne poprzez połączenie różnych segmentów.Na przykład, aby wyświetlić liczbę „2”, segmenty A, B, D, E i G są włączone.Mikrokontroler aktywuje każdy segment, ustawiając odpowiedni swój pin.

Jednak rozważanie pojawia się podczas próby wyświetlania postaci takich jak „8”, które wymagają jednoczesnego siedmiu segmentów.Każdy segment LED rysuje określoną ilość prądu (zwykle około 10-20 mA), a oświetlenie wszystkie segmenty może zsumować do 140 mA lub więcej.Większość pinów we/wy mikrokontrolera nie jest zaprojektowana do pozyskiwania tak dużego prądu całkowitego na wielu szpilkach jednocześnie.Jeśli narysowany zostanie zbyt duży prąd, może uszkodzić mikrokontroler lub spowodować nieprawidłowe działanie.Aby to złagodzić, wielu używa zewnętrznych układów sieciowych sterowników (takich jak ULN2003A), macierzy tranzystorowych lub rezystorów ograniczających prąd, aby bezpiecznie obsługiwać obciążenie bez przeciążenia mikrokontrolera.

Rysunek 5. Wspólny schemat obwodu wyświetlania 7-segmentowej katody

Rysunek pokazuje wewnętrzne i zewnętrzne okablowanie wspólnego wyświetlacza 7-segmentowego katody.Wyświetlacz jest oznaczony segmentami A do G i punkt dziesiętny (DP).Każdy segment jest podłączony do symbolu diody (D1 do D8), reprezentującym poszczególne segmenty LED.Wszystkie katody są połączone i połączone z ziemią, co wskazuje na wspólną konfigurację katody.Zastosowanie wysokiego sygnału do anody dowolnego segmentu pozwala przepływać prąd przez segment, oświetlając go.

Korzystanie z wspólnego wyświetlacza anody 7-segmentowej

We wspólnym 7-segmentowym wyświetlaczu anody (CA) wszystkie terminale anodowe segmentów LED są wewnętrznie połączone ze sobą i są wyprowadzane do wspólnego pinu oznaczonego jako wspólna anoda (CA).Ten wspólny pin jest podłączony do dodatniego zasilania napięcia, często +5 V.Każdy indywidualny segment wyświetlacza, oznaczony przez G (z opcjonalnym punktem dziesiętnym oznaczonym DP), ma swoją katodę narażoną na połączenie zewnętrzne i kontrolę.

Aby oświetlić określony segment, jego katoda musi być podłączona do uziemienia (niskiego), podczas gdy wspólna anoda pozostaje przy +5 V (wysoka).Oznacza to, że logika kontroli segmentów jest odwrócona w przeciwieństwie do wspólnego wyświetlacza katody, w którym segmenty są włączane z wysokim sygnałem, we wspólnym wyświetlaczu anody, są włączane z niskim sygnałem.W rezultacie kod sterowania musi odwrócić wzór binarny używany dla wspólnego wyświetlacza katody.Na przykład wzór, który oświetla liczbę „0” we wspólnym wyświetlaczu katody, może użyć wartości szesnastkowej, takiej jak 0x3f;Ten sam wzór dla wspólnego wyświetlacza anody byłby 0xc0, który jest odwrotnością bitwowców.

Mikrokontrolery, które są zdolne do zatonięcia prądu (tj. Wyciągnięcie szpilki wyjściowej do uziemienia) lepiej nadają się do wyświetlaczy CA, ponieważ mogą skutecznie wypełnić obwód dla dowolnego segmentu, który należy włączyć.Wyświetlacze te są również korzystne w systemach, w których inne komponenty działają z logiką aktywną niską, na przykład przy użyciu tranzystorów NPN lub niektórych rodzajach bram logicznych.Należy jednak upewnić się, że oprogramowanie układowe lub logika sterownika jest odpowiednio skonfigurowana tak, aby uwzględnić to odwrócone zachowanie, aby uniknąć błędów wyświetlania.

Rysunek 6. Wspólny schemat obwodu wyświetlania 7-segmentowej anody

Postać składa się z dwóch części.Po lewej stronie znajduje się schemat wspólnego wyświetlacza anody 7-segmentowej pokazującej wewnętrzne etykiety segmentów (od A do G i DP) oraz sposób, w jaki są one ułożone w celu tworzenia cyfr.Pokazano pojedynczy wspólny pin anodowy podłączony u góry.Po prawej, uproszczony schemat obwodu ilustruje, w jaki sposób każdy segment (A do G, DP) jest podłączony do odpowiedniej diody (D1 do D8), z wszystkimi anodami powiązanymi ze wspólnym wysokim napięciem (CA).Każda katoda może być indywidualnie kontrolowana przez uziemienie, aby włączyć odpowiedni segment.

7-segmentowy zarys wyświetlacza DIP

Rysunek 7. 7-segmentowy zarys wyświetlacza DIP

Powyższy schemat ilustruje standardowe wymiary dla 7-segmentowego wyświetlacza w formacie podwójnym pakietem (DIP), powszechnie używanym do instalacji PCB przez otwór.Wyświetlacz ma wysokość 19,00 mm od podstawy do góry, z cyframi o wysokości 14,20 mm (0,56 cala), szeroko stosowanego rozmiaru, który zapewnia dobrą widoczność zarówno w ustawieniach wewnętrznych, jak i zewnętrznych.Segmenty są pod kątem pod kątem w 8 °, zwiększając czytelność z perspektywy ogólnej.

Korpus wyświetlacza ma około 12,60 mm szerokości i ma grubość zoptymalizowaną do standardowych układów PCB.Odstępy nad pinem są zgodne z konwencjonalnym wysokim skokiem 2,54 mm, przy czym każdy wiersz zawiera cztery piny i mierząc całkowitą długość 10,16 mm.Rzędy są rozmieszczone w odległości 15,24 mm od siebie.Każdy pin ma średnicę 0,51 mm, kompatybilną ze standardowymi gniazdkami dip lub wymiarami przez otwór.Dystans między powierzchnią PCB a podstawą wyświetlacza wynosi od 6,3 mm do 8,0 mm, zapewniając wystarczający prześwit do lutowania i przepływu powietrza.

Jak wybrać odpowiedni wyświetlacz 7-segmentowy?

Aby wybrać odpowiedni 7-segmentowy wyświetlacz, zacznij od decydowania o odpowiednim rozmiarze.Mniejsze działają dobrze dla urządzeń przenośnych, podczas gdy większe poprawia czytelność w licznikach lub wyświetlaczach publicznych.Następnie pomyśl o kolorze.Czerwone diody LED są powszechne, ponieważ są energooszczędne i wymagają niższego napięcia.Inne kolory, takie jak zielony lub niebieski, używają większej mocy i wymagają wyższego napięcia.

Musisz również dopasować typ wyświetlacza (wspólna anoda lub wspólna katoda) do obwodu.Na przykład, jeśli mikrokontroler może dostarczyć prąd (źródło), wspólny wyświetlacz katody jest lepszy.Jeśli może tylko zatopić prąd, idź z wspólną anodą.Zawsze sprawdzaj arkusz danych bieżących ocen, jasności i przypisań PIN.Zapewnia to, że wyświetlacz działa zgodnie z oczekiwaniami i pozwala uniknąć szkód spowodowanych niepoprawnymi napięciami lub prądami.

Zastosowania wyświetlaczy 7-segmentowych

Cyfrowe zegary i zegarki

Jednym z najczęstszych zastosowań 7-segmentowych wyświetlaczy są cyfrowe zegary i zegarki na rękę.Te wyświetlacze są idealne do pokazywania czasu w godzinach, minutach i sekundach ze względu na ich przejrzystość i prostotę.Niezależnie od tego, czy jest to budzik na stole nocnym, czy zegar biurowy zamontowany na ścianie, 7-segmentowe wyświetlacze zapewniają szybki i łatwy sposób na odczytanie czasu z odległości.Ich jasne oświetlenie sprawia, że ​​są widoczne w środowisku o słabym świetle lub ciemnym.

Cyfrowe termometry

Zarówno w środowisku domowym, jak i medycznym cyfrowe termometry często wykorzystują 7-segmentowe wyświetlacze do pokazania odczytów temperaturowych.Są one używane w termometrach pogodowych wewnętrznych/zewnętrznych, termometrach ciała i systemach HVAC.Ponieważ muszą tylko wyświetlać liczby, zwykle dwie lub trzy cyfry, 7-segmentowe wyświetlacze są idealne dopasowanie, oferując szybkie i łatwe do odczytania wyjście bez wymagania pełnego wyświetlacza graficznego.

Woltometry i multimetry

Wyświetlacze 7-segmentowe są standardową funkcją w cyfrowych woltometrach i multimetrach, które są narzędziami używanymi do pomiaru napięcia, prądu i rezystancji.Te wyświetlacze pozwalają natychmiast zobaczyć precyzyjne odczyty numeryczne.Ich szybki czas reakcji i czytelność sprawiają, że są odpowiednie do testowania elektroniki i rozwiązywania problemów.

Pompy gazowe i dozowniki paliwa

Na stacjach benzynowych dozowniki paliwa wykorzystują duże, solidne wyświetlacze 7-segmentowe, aby pokazać ilość wydawanego paliwa, koszt galona/litr i całkowity koszt.Ich zdolność do bycia czytelnym w światłach słonecznych i ostrych warunkach na zewnątrz sprawia, że ​​idealnie nadają się do tego środowiska.Są również nierówne i długotrwałe, co zmniejsza potrzeby konserwacyjne.

Mikrofale i urządzenia kuchenne

Wiele urządzeń kuchennych, zwłaszcza mikrofale, używa 7-segmentowych wyświetlaczy do pokazania czasu gotowania, odliczania lub ustawień zasilania.Wyświetlacz jest intuicyjny i łatwy do interpretacji, nawet nie jesteś skłonny technologicznie.Ponieważ wymagają minimalnej mocy i przestrzeni, są opłacalnymi rozwiązaniami dla producentów urządzeń.

Ważące skale (osobiste i przemysłowe)

Zarówno skale łazienkowe, jak i systemy ważenia klasy przemysłowej wykorzystują 7-segmentowe wyświetlacze do prezentowania wartości wagowych.Wyświetlacze te są często wybierane ze względu na ich niezawodność i czytelność.W kontekstach przemysłowych wyświetlacze mogą być wystarczająco duże, aby można je było zobaczyć z odległości w magazynach lub podłogach produkcyjnych.

Sprzęt przemysłowy i laboratoryjny

W ustawieniach profesjonalnych wyświetlacze 7-segmentowe są często spotykane na instrumentach pomiarowych, zasilaczach i systemach monitorowania.Służą one do wyświetlania kluczowych danych liczbowych, takich jak częstotliwość, ciśnienie, napięcie lub czas pracy.Wyświetlacze te oferują trwałość, dokładność i łatwość integracji z systemami montowanymi na panel.

Tanie systemy wbudowane

W wielu aplikacjach osadzonych, w których wymagane są tylko liczby, takie jak liczniki, timery, tablice wyników lub podstawowe narzędzia diagnostyczne, 7-segmentowe wyświetlacze oferują tanie alternatywne dla bardziej złożonych interfejsów graficznych.Zużywają niewielką moc i są łatwe do zaprogramowania, dzięki czemu są odpowiednie do systemów zasilanych baterią lub ograniczonymi zasobami.

Jak używać rezystorów z 7-segmentowym wyświetlaczem?

Jednym z łatwych sposobów kontrolowania 7-segmentowego wyświetlacza jest umieszczenie rezystora przed każdym segmentem.Pomaga to chronić małe światła wewnątrz wyświetlacza, zwane diodami LED, przed uzyskaniem zbyt dużej ilości prądu.Zbyt dużo prądu może sprawić, że diody LED przegrzały lub przestali działać.Rezystory te pomagają również utrzymać poziom światła nawet we wszystkich segmentach.Wartość każdego rezystora wynosi zwykle od 220 omów (ω) do 470 omów (ω).Dokładna liczba zależy od dwóch rzeczy: napięcia zasilającego i tego, jak jasne jest wyświetlacz.Na przykład, jeśli używasz zasilacza 5-woltowego, a każdy segment zużywa około 2 woltów, wówczas rezystor 150-ohm przekaże około 20 miliampów (MA) prądu.Jest to spora ilość prądu, aby wyświetlacz był wystarczająco jasny, ale nadal bezpieczny dla diod LED.

Jeśli użyjesz większych rezystorów, przepłynie mniej prądu, a wyświetlacz będzie wyglądał na ściemniaczem.Ale może to pomóc LED na dłużej i zużywać mniej energii.Jeśli używasz mniejszych rezystorów, więcej prądowych przepływów, a wyświetlacz wygląda jaśniej, ale może zużywać się szybciej i stać się cieplej.W bardziej zaawansowanych konfiguracjach, na przykład gdy jeden rezystor jest udostępniony między kilkoma segmentami (zwanymi multipleksingiem), jasność może wyglądać nierównomiernie.To dlatego, że różne segmenty mogą rysować różne ilości prądu.W takich przypadkach lepiej jest użyć jednego rezystora dla każdego segmentu lub użyć specjalnych układów, które automatycznie kontrolują prąd.Metody te sprawiają, że wyświetlacz wygląda lepiej i działają bardziej niezawodnie.

Rysunek 8. Schemat wyświetlania 7-segmentu opartego na rezystorze podstawowym

Rysunek ilustruje podstawowy schemat obwodu do prowadzenia pojedynczego 7-segmentowego wyświetlacza LED przy użyciu indywidualnych rezystorów dla każdego segmentu.Każdy z segmentów wyświetlacza (oznaczony A, B, C, D, E, F, G i DP (punkt dziesiętny)) jest połączony szeregowo z rezystorem 220Ω, który ogranicza prąd do bezpiecznych poziomów.Rezystory te są kontrolowane za pomocą przełączników, które przełączają wejście między logiką „wysoką” i logiczną „niską”, umożliwiając niezależnie włączenie lub wyłączenie każdego segmentu.Wspólny pin 7-segmentowy wyświetlacz jest podłączony do wspólnego źródła napięcia, umożliwiając działanie poszczególnych diod LED w wyświetlaczu na podstawie sygnałów logicznych wejściowych.Ta konfiguracja jest przykładem najprostszego i najbardziej bezpośredniego sposobu ręcznego testowania i obsługi wyświetlacza 7-segmentowego.

Jak używać tranzystorów z 7-segmentowym wyświetlaczem?

Tranzystory są jak małe przełączniki elektroniczne, które pomagają kontrolować, które części 7-segmentowego wyświetlacza oświetlają.W konfiguracji „wspólnej katody” wszystkie negatywne końce (katody) diod LED są połączone i połączone z podłożem.Aby oświetlić segment, mikrokontroler wysyła sygnał do dodatniego końca (anoda).Ponieważ podłoże należy włączyć i wyłączać, aby kontrolować każdą cyfrę, stosowane są tranzystory NPN.Mikrokontroler wysyła mały sygnał do podstawy (środkowej nogi) tranzystora, co pozwala przepłynąć przez niego prąd, oświetlając segment.

W konfiguracji „wspólnej anody” wszystkie dodatnie końce (anody) są połączone i podłączone do mocy (zwykle 5 V).Tutaj możesz użyć tranzystorów PNP lub specjalnych przełączników, takich jak Mosfets N-kanałowy do kontrolowania ujemnych końców (katod).Wyświetlacz rozświetla się, gdy mikrokontroler wysyła sygnał, aby pociągnąć nisko katodę (blisko 0 V).W przypadku wyświetlaczy z więcej niż jedną cyfrą stosuje się multipleksowanie.Oznacza to, że mikrokontroler włącza jedną cyfrę na raz bardzo szybko, tak szybko, że wygląda na to, że wszystkie cyfry są jednocześnie włączone.Każda cyfra używa własnego tranzystora, który mikrokontroler włącza i wyłącza w kolejności, jednocześnie wysyłając odpowiednie sygnały do ​​segmentów.

Aby chronić mikrokontroler i upewnić się, że tranzystory działają prawidłowo, między mikrokontrolem a podstawą tranzystora umieszczana jest mały rezystor (zwykle około 1000 omów).Ogranicza to, ile płynie prąd. Ważne jest również, aby wybrać tranzystory, które mogą poradzić sobie z ilością prądu potrzebnego przez diody LED.Jeśli tranzystory są zbyt słabe, mogą przegrzać lub przestać działać, a wyświetlacz może nie wyglądać dobrze.Wybór odpowiednich części i staranne zarządzanie ciepłem pomaga wyświetlać dobrze i trwać dłużej.

Rysunek 9. Kontrola na oparciu o tranzystor 7-segmentowego schematu wyświetlania

Schemat ilustruje prostą metodę napędzania jednocyfrowego wyświetlacza z siedmiosegmentowego wyświetlacza przy użyciu ośmiu przełączników (SW1 do SW8), każdy podłączony przez rezystor 220 Ω do poszczególnych segmentów wyświetlacza.Linie sterujące segmentem są kierowane do wejść wyświetlacza, które są zasilane przez przełącznik tranzystorowy (Q1).Rezystor 1kΩ (R9) łączy podstawę tranzystora z linią sterującą 5V, umożliwiając aktywację wyświetlacza po włączeniu tranzystora.Ta konfiguracja zapewnia odpowiednią kontrolę prądu i wydajne działanie wyświetlacza.

Wniosek

7-segmentowe wyświetlacze to prosty i użyteczny sposób na pokazanie liczb w urządzeniach elektronicznych.Każdy segment jest jak małe światło, a włączając właściwe, możesz pokazać dowolną cyfrę od 0 do 9. Możesz użyć wspólnego katody lub wspólnego wyświetlacza anody, w zależności od obwodu.Aby chronić wyświetlacz i mikrokontroler, musisz użyć rezystorów lub tranzystorów.Jeśli masz więcej niż jedną cyfrę, możesz użyć metody o nazwie multipleksowanie, aby je rozjaśnić pojedynczo, aby wszystkie wyglądały oświetlone.Wyświetlacze te są używane w wielu rzeczach, takich jak cyfrowe zegary, skale, mierniki i urządzenia kuchenne, ponieważ są tanie, łatwe w użyciu i wyraźne do odczytania.Dzięki wskazówkom z tego przewodnika możesz bezpiecznie i łatwo dodać 7-segmentowe wyświetlacze do własnych projektów.