Vilka är Sevile-Segment LED-skärmar?Förstå tekniken bakom siffrorna

En sju-segmentskärm (SSD) är en typ av elektronisk skärm som används för att visa nummer och några bokstäver.Det dök upp först i början av 1900 -talet och blev populärt eftersom det är enkelt och fungerar bra.LED-baserade sju-segmentskärmar används ofta eftersom de är ljusa och enkla att se.De finns i olika storlekar, från små i handhållna prylar till stora paneler som kan ses långt ifrån i olika ljusförhållanden.Den här artikeln tittar på detaljerna och typerna av sju segmentskärmar, inklusive deras delar, hur de fungerar och deras fördelar jämfört med andra skärmar som LCD-skivor.Det förklarar också skillnaderna mellan vanlig anod och katod och hur dessa passar olika elektroniska behov.Artikeln undersöker vidare hur nio, fjorton och sexton segmentskärmar förbättrar karaktärigenkänningen och utökar deras användning.

Katalog

Bild 1: Sju-segment LED-display

Struktur av en sju segment LED

En LED-skärm i sju segmentet består av åtta delar: sju segment märkta från 'a' till 'g' och en decimalpunkt (DP).Varje segment är en liten LED konfigurerad för att bilda delar av siffror och några bokstäver när de är upplysta i kombination.Här är en detaljerad titt på varje segment och dess funktion:

Segmentet 'a':

Detta horisontella segment är beläget högst upp på skärmen.Det tänds för att bilda den övre delen av siffror och bokstäver som 0, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, A, E och F.

Segment 'B':

Detta vertikala segment är bra för att bilda den högra delen av många siffror och bokstäver.Det visas i 0, 1, 2, 3, 4, 7, 8, 9, A, B, D och E.

Segmentet 'C':

Detta vertikala segment ligger på den nedre högra sidan och fungerar med segmentet 'B' för att slutföra höger sida av tecken.Det används i 0, 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 och A, D.

Segment 'd':

Detta horisontella segment är längst ner på skärmen.Det bildar basen för de flesta siffror och några bokstäver, tänds i 0, 2, 3, 5, 6, 8, 9, A, D, E och G.

Segmentet 'e':

Detta vertikala segment finns på den nedre vänstra sidan och hjälper till att bilda den vänstra nedre delen av tecken.Det tänds i 0, 2, 6, 8, E och F.

Segment 'f':

Beläget på den övre vänstra sidan, parar detta vertikala segment med segmentet 'e' för att slutföra vänster sida av tecken.Den är aktiv i 0, 4, 5, 6, 8, 9, E och F.

Segment 'g':

Detta mellersta horisontella segment korsar skärmen.Det lägger till slag för att bilda siffror och bokstäver effektivt, visas i 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, A, E och G.

Decimalpunkt (DP):

Placerad längst ner till höger för segmenten och decimalpunkten används för att visa decimalvärden.Detta förbättrar skärmens förmåga att visa exakta numeriska värden som monetära mängder eller mätningar.

Varje segment kan kontrolleras individuellt eller i kombination för att representera ett brett utbud av numeriska och vissa alfabetiska data.Detta gör att sju-segmentskärmen bäst för enkla digitala avläsningar.

Bild 2: Sju-segment LED-visningsdelar

Jämförelse av LED -skärmar och LCD -skivor

Kraftanvändning och effektivitet

LED -skärmar: Använd mer kraft eftersom de avger ljus direkt från dioderna.De är mycket synliga, även på ljusa platser.

LCD -skivor: Använd mindre kraft eftersom de inte avger ljus direkt.De behöver bakgrundsbelysning eller en reflekterande yta, vilket gör dem mer energieffektiva och bra för batteridrivna enheter.

Sikt och ljusstyrka

LED-skärmar: Mycket ljusa och tydliga, bra för utomhus- och väl upplysta områden.De förblir tydliga från olika vinklar utan att förlora kvaliteten.

• LCD -skivor: Moderna är bättre med synlighet och ljusstyrka på grund av förbättrade bakgrund och färg, men de har ofta begränsade visningsvinklar och lägre ljusstyrka jämfört med lysdioder.

Kosta

LED -skärmar: Enkel design, enklare och billigare att göra för att visa begränsade antal och tecken.

LCD -skivor: Mer komplex med extra lager och delar som filter och flytande kristallceller.Detta gör dem dyrare men kan visa detaljerade bilder och texter.

Livslängd

LED-skärmar: Hållbara och långvariga, kan hantera tuffa förhållanden.Mindre påverkade av saker som temperatur och fuktighet.

LCD-skivor: Hållbara men kan ha problem i extrema temperaturer och kan drabbas av bildhållning eller "förbränning" över tid.

Bild 3: LED -skärmar och LCD -skivor

Typer av sju segmentskärmar

Vanlig anod

I en vanlig anoduppsättning är anoderna på alla lysdioder (eller dioder) anslutna till en delad punkt vanligtvis den positiva spänningsförsörjningen.Varje LED eller Diode's Cathode är sedan ansluten till styrkretsen eller marken genom ett motstånd individuellt.För att belysa en specifik LED applicerar du en lågspänning (nära marken) på dess katod.Applicering av en högre spänning (nära den positiva tillförseln) på katoden stänger av lysdioden.

Hur fungerar det?

När du använder en vanlig anoddisplay med en mikrokontroller tänds de enskilda segmenten genom att grunda sina respektive katoder.Mikrokontrollern skickar en låg signal (0V eller mark) till katoden för segmentet som ska upplysas.Detta gör att strömmen kan flyta från den gemensamma anoden genom segmentet till marken och tända den.För att stänga av ett segment skickar mikrokontrollern en hög signal (nära tillförselspänningen) och stoppar strömflödet och håller segmentet mörkt.

I en vanlig anods-sju-segment-skärm är alla anodanslutningar för LED-segmenten anslutna till en enda gemensam stift och sedan kopplad till den positiva spänningsförsörjningen (logik "1").Som ett resultat har alla anoder en hög potential.För att belysa ett visst segment appliceras en lågspänning (logik "0") på dess katod och jordning.Detta slutför kretsen mellan den höga potentialen vid anoden och den låga potentialen vid katoden som får segmentet att tända upp.

Fördelar

Anodskärmar fungerar bra med positiva logikkretsar där en hög utgång (logik 1) betyder att segmentet är av och en låg utgång (logik 0) betyder att segmentet är på.Detta är också enkelt för många digitala designers.Med anoden ansluten till en enda positiv tillförselpunkt är ledningarna enkel och minskar den totala kretskomplexiteten.

Nackdelar

Mikrokontrollern eller drivarkretsen måste källa till strömmen för att lysa upp de segment som kan vara svåra för låga effektapplikationer eller styrenheter med begränsade nuvarande inköpsfunktioner.

Figur 4: Vanlig anod och vanlig katod

Vanlig katod

En vanlig katodkonfiguration förbinder katoderna för alla lysdioder till en delad punkt och kopplad till marken eller negativ spänningsförsörjning.Anoderna är anslutna till den positiva tillförseln genom enskilda motstånd.För att tända en LED applicerar du en högspänning (nära den positiva tillförseln) på dess anod.Att sänka anodspänningen till nära marknivån stänger av lysdioden.

Hur fungerar det?

När du använder en gemensam katodskärm med en mikrokontroller tänds de enskilda segmenten genom att applicera en hög signal på sina respektive anoder.Mikrokontrollern skickar en hög signal (nära tillförselspänningen) till segmentets anod som ska upplystes.Detta gör att strömmen kan flyta från anoden genom segmentet till den gemensamma katoden (marken) och tända den.För att stänga av ett segment skickar mikrokontrollern en låg signal, stoppar strömflödet och håller segmentet mörkt.

I en gemensam katods sju-segmentskärm är alla katodanslutningarna för LED-segmenten bundna till en gemensam stift ansluten till marken eller nollspänningsnivån (logik "0").I denna konfiguration har katoderna en låg potential.För att tända ett segment appliceras en högspänning (logik "1") på dess anod, vilket höjer sin potentiella relativt katoden.Denna högre potential vid anoden relativt katoden gör att segmentet kan tända upp.

Fördelar

Vanliga katodskärmar fungerar bra med negativa logikkretsar där en hög utgång (logik 1) betyder att segmentet är på, och en låg utgång (logik 0) betyder att segmentet är av.Vidare måste mikrokontrollern eller drivarkretsen sjunka strömmen för att lysa upp segmenten och ofta mer effektiv och hanterbar för många styrenheter, särskilt de som är utformade med hög ström sjunkande kapacitet.

Nackdelar

Den vanliga katoden kräver fler ledningsanslutningar, eftersom varje segmentets anod måste vara individuellt ansluten till styrkretsarna, vilket gör kretsdesignen mer komplex.

Skillnader mellan vanliga anod och vanliga katodskärmar

Aspekt	Vanliga anoddisplayer	Vanliga katodskärmar
Drivlogik	Segment aktiverade genom att dra katoden till marken (logik "0").	Segment aktiverade genom att driva anoden Hög (logik "1").
Kompatibilitet med logikfamiljer	Bäst med logikfamiljer som källor nuvarande (hög logisk nivå).	Bäst med logikfamiljer som sjunker nuvarande (låg logisk nivå).
Kretsdesign och komplexitet	Kan vara mer komplex att gränssnittet med Mikrokontroller.	Lättare att gränssnitt med mikrokontroller Den utgångshögspänningen för logik "1".
Tillgänglighet och val av förare	Vissa förare är optimerade för vanliga anodkonfiguration.	Vissa förare är optimerade för vanliga katodkonfiguration.
Energiförbrukning	Spänningshantering kan påverka strömmen konsumtion vid olika ljusstyrka och under multiplexering.

Hur fungerar sju-segmentskärmar?

Sju-segment visar arbete genom att lyser upp lysdioder.En LED tänds när dess anod är vid en högre spänning än dess katod.Ljusstyrkan beror på strömmen genom den, reglerad av en drivarkrets för att säkerställa optimal synlighet utan att överbelasta lysdioderna.

Att kontrollera segment innebär att du slår på eller av genom att skicka signaler.Signaler kan skickas manuellt eller digitalt via en mikrokontroller eller en drivrutin som 4511 BCD-till-sju-segmentet avkodare/drivrutin, som konverterar binär kodad decimal (BCD) in i motsvarande signaler för att kontrollera segmenten.

Bild 5: Sju-segmentskärmar

Sanningstabell

En sanningstabell visar vilka segment som ska tändas för varje karaktär.Här är ett exempel för siffror 0 till 9 och några bokstäver (A, B, C, D, E, F):

Karaktär	En	B	C	D	E	F	G	Kardp
0	1	1	1	1	1	1	0	0
1	0	1	1	0	0	0	0	0
2	1	1	0	1	1	0	1	0
3	1	1	1	1	0	0	1	0
4	0	1	1	0	0	1	1	0
5	1	0	1	1	0	1	1	0
6	1	0	1	1	1	1	1	0
7	1	1	1	0	0	0	0	0
8	1	1	1	1	1	1	1	0
9	1	1	1	1	0	1	1	0
En	1	1	1	0	1	1	1	0
b	0	0	1	1	1	1	1	0
C	1	0	0	1	1	1	0	0
d	0	1	1	1	1	0	1	0
E	1	0	0	1	1	1	1	0
F	1	0	0	0	1	1	1	0

Hur använder jag den här tabellen för programmering av sju-segmentskärmar?

Varje kolumn under ett segment (A till G och DP för decimalpunkt) visar det tillstånd som behövs för det segmentet för att visa karaktären.

• "1" betyder att segmentet är på (upplyst).

• "0" betyder att segmentet är av.

Lagra värden

• Förvara dessa värden i en byte eller en rad booleska värden.

• Varje bit eller boolesisk representerar ett segment.

Exempel - visar "5"

• Hitta raden för "5" i tabellen.

• Ställ in segment A, C, D, F och G till 1.

• Ställ in segment B, E och DP till 0.

Skicka data för att visa

• Använd direkt GPIO -stiftkontroll på en mikrokontroller.

• Använd alternativt en drivrutin som tolkar signalerna och matar ut rätt spänningar till segmenten.

När du tittar på rätt rad och ställer in segmenten som anges kan du programmera skärmen för att visa olika tecken.

Hur fungerar 4511-drivrutinen med sju segmentskärmar?

4511-drivrutinen är ett chip som hjälper till att visa nummer på sju segmentskärmar.Den konverterar binärkodad decimal (BCD) inmatning till signaler som lyser upp de högra segmenten på displayen.Detta chip fungerar bra med vanliga katodskärmar, där alla segmentkatoder är anslutna till marken.

Vid användning får 4511-drivrutinen en fyra-bitars BCD-ingång, står för ett decimalnummer från 0 till 9. Varje bit kan vara antingen hög (1) eller låg (0).Föraren läser denna ingång och tänds rätt segment på displayen.För att visa numret 5 är till exempel BCD -ingången 0101. Föraren tänds sedan segment A, C, D, F och G.Inuti föraren avkodar logikgrindarna BCD -ingången för att kontrollera varje segment.Utgångarna ger de nödvändiga spänningsnivåerna för att tända segmenten i en gemensam katodinställning, där en hög utgång slår på ett segment.

Att ansluta en 4511-drivrutin till mikrokontroller gör sju segmentskärmar mer funktionella och automatiserade i digitala system.Mikrokontroller kan skicka BCD -värden genom sina digitala I/O -stift till 4511 -drivrutinen och visar sedan motsvarande nummer.Denna installation är användbar för system med flera numeriska skärmar som behöver samtidig kontroll.Mikrokontrollern kan uppdatera visningsvärden baserade på sensordata, användaringångar eller interna beräkningar.

För att integrera drivrutinen med en mikrokontroller, anslut BCD -utgångsstiften på mikrokontrollern till BCD -ingångsstiften för 4511 -drivrutinen.Andra anslutningar kan styra displayen Enable eller inaktivera funktionen och decimalpunkten, beroende på applikationen.I en digital klocka kan en mikrokontroller skicka tidsdata till flera 4511 förare för att visa timmar, minuter och sekunder.Mikrokontroller kan arbeta med andra styrenheter som switchar, knappsatser eller nätverksgränssnitt, vilket gör komplexa användargränssnitt som använder sju segmentskärmar.

Bild 6: 4511 Driver arbetar med sju segmentskärmar

Applikationer av sju segmentskärmar

Digitala klockor: Visa tiden med hög synlighet.

Bild 7: Sju-segment Display Clock

Hushållsapparater: Används i mikrovågor och ugnar för att visa tillagningstider och temperaturer för praktiska och effektiva.

Automotive Industry: Används i bilpaneler för speedometrar och bränslemätare för snabba och tydliga avläsningar.

Bild 8: Sju-segment Display Speedometers and Fuel Mätare

Offentlig informationsdisplay: Vanliga i hissar och kollektivtrafikplattformar, visar nummer eller enkla meddelanden i ett format som alla kan förstå.

Spel och underhållning: Pinball- och spelautomater använder dem för att visa poäng och spelinformation dynamiskt.

Industriella kontrollpaneler: Föredragna i tuffa miljöer för att visa avläsningar som temperaturer och tryck eftersom de är hållbara och enkla att ansluta till elektroniska kretsar.

Dessa skärms roll på Internet of Things (IoT)

Sju-segmentskärmar är viktiga vid utformningen av gränssnitt för många smarta enheter på Internet of Things (IoT).

För det första perfekta för små, batteridrivna eller energibesparande system som används i IoT-applikationer.

Sedan ger tydliga statusutgångar eller temperaturinställningar i smarta hemenheter som termostater och säkerhetssystem, vilket gör användarinteraktion enkel och billig.

Därefter, lätt att integrera med sensorer och mikrokontroller som används i IoT -enheter.

Slutligen används för applikationer som smarta mätare och andra övervakningsanordningar, särskilt i avlägsna eller svåråtkomliga områden, vilket ger omedelbar visuell feedback för att varna användare om förändringar eller problem.

Fördelar och begränsningar

Enkelhet och användarvänlighet

Sju-segmentskärmar är enkla att använda eftersom de visar nummer och några tecken direkt.De behöver inte komplex programmering eller extra programvara och är perfekta för system som behöver grundläggande numeriska skärmar.

Kostnadseffektivitet

Dessa skärmar är billigare jämfört med avancerade skärmtekniker.De använder färre komponenter och enklare kontrollmekanismer, minskar enhetens totala kostnad.

Högsynlighet

Designen säkerställer läsbarhet även i svagt ljus.Varje segment avger starkt, distinkt ljus, vilket ger hög kontrast mot bakgrunden och förbättrar synligheten.

Varaktighet

Tillverkade av robusta material kan sju segmentskärmar hantera temperaturvariationer och fysisk stress.

Begränsad funktionalitet

Den huvudsakliga nackdelen är deras begränsade funktionalitet.De kan bara visa nummer och några tecken, vilket gör dem olämpliga för applikationer som behöver text eller komplex grafik.

Begränsade visningsvinklar

Dessa skärmar har ofta begränsade betraktningsvinklar, en nackdel i situationer där information måste vara synlig ur olika perspektiv, till exempel utomhus- eller stora områden.

Högre strömförbrukning

Sju-segmentskärmar använder mer kraft än andra typer, som LCD-skivor.Varje upplyst segment behöver kontinuerlig kraft och mindre idealisk för batteridrivna eller kraftkänsliga applikationer.

Begränsad anpassning

Designen och funktionaliteten är fixerade som begränsar dem till standardsiffror och tecken.Denna brist på flexibilitet kan vara ett problem i applikationer som kräver mer anpassning.

Utökade sorter av segmenterade skärmar

Nio segmentskärmar

Displayen i niosegmentet bygger på den vanliga sju-segmentmodellen genom att lägga till två diagonala segment, placerade vid de övre och nedre delarna av skärmen.Dessa skärmar fick popularitet på 1970 -talet, särskilt i kalkylatorer, digitala klockor och tidiga elektroniska enheter.

Bild 9: Niosegmentskärm

Fjorton segmentskärmar

Den fjorton-segmentskärmen, ofta kallad en "Union Jack" -skärm på grund av dess likhet med den brittiska flaggan när alla segment tänds, utvidgar sju-segmentstrukturen med fyra diagonala segment, två vertikala och ett split mellersta horisontella segment.Denna intrikata design möjliggör ett bredare utbud av symboler och bokstäver, vilket förbättrar skärmens förmåga att förmedla information kraftigt.Dessa skärmar används ofta i underhållning och hushållsenheter som pinballmaskiner, spelautomater, videobandspelare, mikrovågsugnar och kalkylatorer.

Bild 10: fjorton segmentskärm

Sexton segmentskärmar

Sexton-segmentskärmen går ett steg längre än fjorton-segmentversionen genom att dela upp de övre och nedre horisontella segmenten i ytterligare två segment.Denna layout erbjuder ännu större flexibilitet i karaktärsrepresentation och möjliggör visning av komplexa symboler och förbättrar alfanumerisk synlighet.Sexton-segmentskärmar används ofta i bilstereo, telefonuppringnings-ID-skärmar och andra multimediagränssnitt som kräver detaljerad teckenvisning.

Bild 11: Sexton segmentskärmar

Denna tabell beskriver olika typer av segmenterade skärmar och deras funktioner:

Visningstyp	Beskrivning
Niosegmentskärmar	Bättre karaktärsdifferentiering än sju-segment.
Fjorton segmentskärmar	Fler karaktärer och används i konsumenten elektronik.
Sexton segmentskärmar	Mest detaljerade och skiljer liknande karaktärer.

Slutsats

Undersökning av sju segmentskärmar och deras avancerade versioner visar deras betydelse i digitala skärmar.Även med nyare teknik är sju segmentskärmar fortfarande värdefulla eftersom de är enkla, billiga och pålitliga.Den här artikeln täcker deras grundläggande struktur, hur de fungerar och jämför dem med LCD -skivor.Diskussionen om deras användning på Internet of Things (IoT) och olika branscher belyser deras flexibilitet och varaktig betydelse.Övergången från sju-segment till sexton segmentskärmar visar den pågående ansträngningen för bättre funktionalitet och visuell kommunikation.I slutändan bevisar sju segmentskärmar att grundläggande tekniska lösningar kan stödja komplexa system och balansera gamla metoder med nya idéer i den digitala världen.

Vanliga frågor [FAQ]

1. Varför kallas det en 7-segmentskärm?

En 7-segmentskärm får sitt namn från att ha sju ljussegment som kan slås på eller av i olika mönster för att visa nummer och några bokstäver.Dessa segment är arrangerade i ett mönster som liknar en figur åtta.

2. Hur styr du en 7 -segment LED -display?

Du kontrollerar en 7-segment LED-display genom att skicka elektriska signaler till de segment du vill lysa upp.Detta görs vanligtvis med en mikrokontroller eller en digital krets som skickar höga eller lågspänningssignaler till varje segmentets kontrollstift och slår på eller av vid behov.

3. Hur vet jag om 7-segmentet är katod eller anod?

För att ta reda på om en 7-segmentsdisplay är vanlig katod eller vanlig anod, kontrollera ledningarna eller databladet.I en vanlig katodskärm är alla negativa sidor (katoder) anslutna samman, och du tänder upp segment genom att applicera positiv spänning.I en vanlig anoddisplay är alla positiva sidor (anoder) anslutna, och du tänder upp segment genom att applicera mark eller lågspänning.

4. Hur kontrollerar jag arbetet med en sju-segmentskärm?

För att kontrollera om en sju-segment-display fungerar, applicera kraft på varje segment en efter en och se om de tänds.Använd en kraftkälla med rätt motstånd, anslut den till varje segmentets stift medan den vanliga stiftet (katod eller anod) är ansluten till mark eller kraft.Om varje segment tänds fungerar skärmen.

5. Hur testar du en 7-segmentskärm med en multimeter?

För att testa en 7-segmentskärm med en multimeter ställer du in den i diodtestläge.Anslut den vanliga stiftet (anod eller katod) till motsvarande multimeterledare (positiv för anod, negativ för katod).Rör vid den andra ledningen till varje segmentstift.Ett fungerande segment visar en spänningsfall på multimetern (cirka 1,7 till 2,0 volt för lysdioder).Om det inte finns någon spänningsfall kan segmentet vara felaktigt.

6. Hur många stift finns det på ett sju segment LED?

En grundläggande enstaka sju-segmentskärm har 10 stift-sju för varje segment, en för decimalpunkten och två för de vanliga anslutningarna (antingen katod eller anod).Antalet stift kan variera med dubbla skärmar eller ytterligare funktioner.