2025/05/6 26,389

7 segmentų ekrano pagrindai, „Pinout“, tipai, valdymas ir naudojimas

Šis vadovas yra susijęs su tuo, kaip 7 segmentų demonstruoja darbą ir kaip galite juos naudoti savo elektronikos projektuose.Tai paaiškina ekrane esančius kaiščius, kaip užsidega kiekvienas segmentas, ir du bendros tipai: bendras katodas ir bendras anodas.Taip pat išmoksite įjungti segmentus naudojant mikrovaldiklį, kaip valdyti ryškumą su rezistoriais ir kaip naudoti tranzistorius saugiai valdyti galią.Vadove yra pavyzdžių, diagramų ir parodo, kaip 7 segmentų ekranai naudojami realiuose įrenginiuose, tokiuose kaip laikrodžiai, termometrai ir mikrobangų krosnelės.Nesvarbu, ar jūs tik pradedate, ar jau statote projektus, šis vadovas padės jums suprasti ir naudoti 7 segmentų ekranus.

Katalogas

7 segmentų ekranas

Įprastas vienos skaitmens 7 segmentų ekranas turi 10 kaiščių.Kiekvienas kaištis kontroliuoja konkretų segmentą, išskyrus du kaiščius, kurie veikia kaip bendri galios gnybtai.Pavyzdžiui, 1 kaištis jungiasi prie „E“ segmento (apačioje kairėje), o 2 kaištis kontroliuoja segmentą „D“ (apačioje).3 ir 8 kaiščiai yra įprasti gnybtai arba visi sujungti su žeme (bendrasis katodas) arba galia (bendras anodas).Likę kaiščiai apšviečia segmentus „c“, „b“, „a“, „f“, „g“ ir dešimtainis taškas.

2 paveikslas. 7 segmentų ekrano PIN konfigūracija

PIN kodo numeris	PIN vardas	Aprašymas
1	e	Valdo kairiąjį 7 segmentų ekrano šviesos diodą
2	d	Kontroliuoja 7 segmentų ekrano LED apačią
3	Com	Prijungtas prie žemės/VCC, atsižvelgiant į ekrano tipą
4	c	Valdo dešinįjį 7 segmentų ekrano LED dugną
5	Dp	Kontroliuoja 7 segmentų ekrano LED dešimtainį tašką
6	b	Valdo viršutinį dešinįjį 7 segmentų ekrano šviesos diodą
7	a	Valdo viršutinę 7 segmentų ekrano šviesos diodą
8	Com	Prijungtas prie žemės/VCC, atsižvelgiant į ekrano tipą
9	f	Valdo 7 segmentų ekrano viršutinį kairę LED
10	g	Valdo 7 segmentų ekrano vidurinį šviesos diodą

7 segmentų ekranų savybės

• Segmento struktūra: 7 segmentų ekrane yra septynios lengvos juostos, išdėstytos siekiant suformuoti numerius, primenančius „8.“ formąŠie segmentai yra pažymėti „A“ per „g“, o pasirenkamas aštuntasis segmentas - dešimtainio taško (DP), paprastai esančiame apačioje dešinėje.Derinant šiuos segmentus skirtingais modeliais, ekranas gali reikšti 0–9 skaitmenis ir keletą paprastų raidžių, tokių kaip A - F.Šis tiesus išdėstymas daro jį idealiu skaitmeniniam ekranams dėl jo naudojimo paprastumo.

• Ekrano technologija: Šie ekranai paprastai naudoja šviesos diodus, kai kiekvienas segmentas užsidega, kai per ją teka elektros srovė.LED pagrįsti modeliai yra ryškūs, efektyvūs energiją ir matomi įvairiomis apšvietimo sąlygomis.Kai kuriose versijose naudojama LCD technologija, kuri sunaudoja mažiau galios ir yra tinkamai pritaikytos akumuliatoriams varomiems įrenginiams, nors skystųjų kristalų ekranai paprastai yra pritemdyti ir mažiau matomi ryškiose vietose.

• Konfigūracijos tipai: Yra du pirminiai laidų metodai: bendras katodas (CC) ir bendras anodas (CA).CC ekranuose visi neigiami gnybtai yra sujungti, o segmentai suaktyvinti tiekiant teigiamą įtampą.CA ekranuose visi teigiami gnybtai yra sujungti, o segmentai įjungti įžeminant atskirus katodus.Pasirinkimas priklauso nuo grandinės dizaino ir nuo to, nuo kurio ekranas yra nukreiptas.

• Charakterio vaizdavimas : Nors šie ekranai daugiausia yra skirti skaičiams, jie taip pat gali parodyti ribotą raidžių diapazoną, ypač nuo a iki f, o tai yra naudinga šešioliktainėms išėjimams.Dėl tik septynių segmentų jie negali tiksliai suformuoti daugumos raidžių ar sudėtingų simbolių, tačiau jiems pakanka pagrindinių raidinių ir skaitmeninių poreikių.

• Valdymas ir sąsaja: Kiekvieną segmentą galima įjungti arba išjungti atskirai, dažnai kontroliuojami mikrovaldiklio GPIO kaiščiais.Norėdami supaprastinti valdymą, dekoderio/tvarkyklės ICS, pavyzdžiui, 7447 arba CD4511, gali konvertuoti dvejetainius įėjimus į tinkamus segmentų derinius, sumažindama reikiamų jungčių skaičių.

• Privalumai: Pagrindinės jų stipriosios pusės yra mažos sąnaudos, kontrolės paprastumas ir skaitomumas.LED tipai yra ryškūs ir patvarūs, o skystųjų kristalų variantai taupo galią.Dėl šių bruožų jie tampa populiarūs daugeliui elektroninių prietaisų, ypač ten, kur pakanka paprasto skaitmeninio išėjimo.

• Apribojimai: Didžiausias trūkumas yra ribotas simbolių rinkinys, jie negali parodyti viso teksto ar sudėtingos grafikos.LED modeliai gali turėti siaurą apžvalgos kampą, o LCD gali kovoti su matomumu ryškioje šviesoje.Į šiuos apribojimus reikia atsižvelgti renkantis projekto rodymo tipą.

Alternatyvūs ekrano moduliai

Rodyti Tipas	Aprašymas	Privalumai	Apribojimai
7 segmentų ekranai	Septyni LED segmentai skaitmenims Ir keli personažai.	Labai lengva naudoti	Rodo tik skaitmenis ir ribotus simbolius
DOT matricos ekranai	Šviesos diodų tinklelis (pvz., 5x7 arba 8x8), sudarantis pritaikomus personažai ir animacijos.	Nebrangus ir plačiai prieinamas	Netinka tekstui ar grafikai
		Mažos energijos suvartojimas	Sudėtingesnis programai
		Naudojamas ženkluose, laikrodžiuose ir kt.
Raidiniai LCD	Ruošiniai LCD (pvz., 16x2, 20x4), rodančios eilutes fiksuoto dydžio simboliai (paprastai 5x8 taškų formatas).	Paprasta sąsaja (standartiniai protokolai)	Fiksuoto dydžio simboliai
		Puikiai tinka meniu/būsenos ekranams	Ribotos grafikos galimybės
		Skaitomas įvairiuose apšvietimuose	Lėtesnis atnaujinimas nei grafiniai ekranai
OLED ekranai	Savarankiško ekranai, turintys aukštą kontrastą;Galima įsigyti vienspalviai arba pilna spalva.	Aukštas kontrastas ir platus žiūrėjimo kampai	Didesnės išlaidos
		Plonas ir lengvas	Trumpesnė gyvenimo trukmė (ypač mėlyni taškai)
		Maža galia, kai rodomas tamsus turinys	Reikia daugiau atminties ir apdorojimo
TFT ekranai	Spalvota, aukštos skiriamosios gebos skystųjų kristalų ekranai su aktyvia matrica, Dažnai jutikliniai.	Turtinga spalva ir detalė	Didelės energijos suvartojimas
		Gali apimti prisilietimą	Reikalauja daugiau RAM/apdorojimo
		Idealiai tinka vaizdo įrašams, GUIS, prietaisų skydeliams	„CostLier“ ir „Complex“, kad būtų galima integruoti

Kaip veikia 7 segmentų ekranas?

7 segmentų ekrano veikimas grindžiamas į priekį nukreipiant šviesą, skleidžiančius diodus (šviesos diodus) kiekviename segmente.Kai įtampa taikoma teisinga kryptimi, nuo anodo iki katodo, segmentas užsidega.Kiekvienas segmentas gali būti valdomas savarankiškai, paprastai naudojant mikrovaldiklio skaitmeninius išvesties kaiščius arba specializuotą ekrano tvarkyklę IC.Šie valdikliai nustato, kurie segmentai yra suaktyvinti bet kuriuo metu, atsižvelgiant į norimą simbolią.

Siekiant išvengti šviesos diodų pažeidimų, susijusių su per didele srove, srovę ribojantis rezistorius yra sujungtas iš eilės su kiekvienu segmentu.Šis rezistorius užtikrina, kad per kiekvieną LED srovę tekėtų saugiame diapazone, kuris paprastai yra apie 20–30 miliamperų (MA).Tačiau tiksli vertė gali skirtis priklausomai nuo naudojamo LED tipo ir reikiamo ryškumo.Yra du pagrindiniai 7 segmentų ekranų veiklos režimai:

1. Statinis režimas: Šiame režime kiekvienas skaitmuo ir atitinkami jo segmentai yra nuolat įjungiami.Šioje sąrankoje reikia atskiros kiekvieno skaitmens segmento valdymo linijos, kuri gali tapti neveiksminga, jei bus naudojami daug skaitmenų.Tačiau tai suteikia paprastumo ir nuolatinio ryškumo.

2. Multipleksuotas režimas : Norėdami sumažinti valdymo linijų ir energijos suvartojimo skaičių, ekranai dažnai veikia multipleksuotu režimu.Šiuo režimu vienu metu uždegamas tik vienas skaitmuo, tačiau sistema greitai perjungia skaitmenis pakankamai aukštu greičiu, kad visi skaitmenys suvoktų kaip nuolat apšviestus.Šis perjungimas dažnai tvarkomas naudojant mikrovaldiklių laikmačius arba poslinkių registrus, kurie leidžia tiksliai nustatyti ir valdyti.

3 paveikslas. Segmentų žemėlapis 7 segmentų LED ekrane

Aukščiau pateiktas paveikslas iliustruoja 7 segmentų ekrano struktūrą ir ženklinimą.Tai rodo septynių segmentų (A, B, C, D, E, F ir G) stačiakampį išdėstymą per dešimt skirtingų ekrano vaizdų.Kiekviename vaizde skirtingi segmentai yra šešėliai žali, kad būtų galima aktyvinti.Tai padeda vizualizuoti, kaip kiekvienas atskiras segmentas prisideda prie skaitmenų formavimo.Figūra sistemingai pabrėžia įvairius derinius, padedančius suprasti, kaip konkrečių segmentų įjungimas sukuria atpažįstamus simbolius.

7 segmentų ekrano dvejetainiai kodai

Norėdami parodyti skaitmenį, mikrovaldiklis siunčia dvejetainį kodą, kuris įjungia dešinįjį segmentų derinį.Pvz., Įjungiami „0“ segmentai A, B, C, D, E ir F, o G yra išjungta.Bendram katodo ekranui tai yra dvejetainis 0b00111111 (arba 0x3F šešiakampėje).Kalbant apie bendrą anodą, logika apversta 0b11000000 (0xc0).Kodas turi atitikti ekrano tipą, arba netinkami segmentai užsidegs.Naudojant dvejetaines paieškos lenteles, išsaugo apdorojimo laiką ir užtikrinama greitų, tikslių atnaujinimų, ypač dinaminėmis programomis, tokiomis kaip skaitikliai ar laikmačiai.

Žemiau esančioje lentelėje parodyta, kaip skaičiai rodomi 7 segmentų ekrane su įprasta anodo konfigūracija:

Numeris	g f e d c b a	Šešiakampis kodas
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

Žemiau esančioje lentelėje rodomi skaitmenys, kai jie rodomi 7 segmentų ekrane, naudojant bendrą katodo konfigūraciją:

Numeris	g f e d c b a	Šešiakampis kodas
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

Šioje sąrankoje kiekvienas dviejų skaitmenų 7 segmentų ekrano segmentas yra prijungtas prie „Arduino UNO“ per srovės ribojantį rezistorių (paprastai nuo 220Ω iki 330Ω).Segmentai, pažymėti nuo A iki G (ir pasirenkamas dešimtainis taškas DP), yra sujungti lygiagrečiai abiejuose skaitmenyse ir prijungti prie skaitmeninių kaiščių D2 su D9 „Arduino“.Pavyzdžiui, „A“ segmentas yra prijungtas prie D2, „B“ su D3 ir pan.Kiekvienas skaitmuo turi savo bendrą katodo kaištį (CC), kuris kontroliuoja, ar tas skaitmuo įjungtas.Šie įprasti kaiščiai yra prijungti prie „Arduino“ kaiščių D10 ir D11 ir naudojami multipleksavimui: vienu metu vienu metu suaktyvinamas tik vienas skaitmenys, tačiau perjungus juos pakankamai greitai (paprastai> 50 Hz), abu skaitmenys atrodo vienu metu apšviesti.Naudokite „DigitalWrite“ (), kad galėtumėte valdyti, kurie segmentai yra ir kuris skaitmuo yra aktyvus.Paieškos lentelė jūsų eskizų žemėlapių numeriuose (0–9) su atitinkamais segmentų deriniais.Norėdami efektyviai tvarkyti kelis skaitmenis, naudokite multipleksavimą savo kode arba biblioteką, kuri ją palaiko.Tai sumažina reikiamų „Arduino I/O“ kaiščių skaičių, kartu įgalinant dinaminius rodymo atnaujinimus.

4 paveikslas. 7 segmentų ekrano grandinė su „Arduino“

Naudojant bendrą katodo 7 segmentų ekraną

Bendrame katodo (CC) 7 segmentų ekrane visi atskirų šviesos diodų katodo gnybtai, sudarantys ekrano segmentus, yra sujungti ir nukreipti į vieną ar daugiau išorinių bendrų katodo kaiščių.Šie įprasti katodo kaiščiai paprastai yra sujungti su žeme (GND) grandinėje.Kiekvienas atskiras segmentas, pažymėtas nuo „A“ iki „G“, taip pat pasirenkamas dešimtainis taškas (DP), turi savo anodo kaištį, kuris valdomas savarankiškai.

Norint apšviesti konkretų segmentą tokio tipo ekrane, aukšta įtampa (paprastai +5 V arba +3,3 V, atsižvelgiant į sistemą) turi būti pritaikyta atitinkamam anodo kaiščiui.Kadangi katodai yra įžeminti, srovė tekės iš anodo į katodą, leisdama šviesos segmentui užsidegti.Naudojant bendrą katodą, sąsajos su mikrovaldikliais supaprastina, nes valdiklis gali aktyviai šaldyti srovę į atskirų segmentų kaiščius, o ne jį nuskandinti.

Ši konfigūracija yra populiari pradedančiųjų elektronikos projektuose dėl tiesmukiškos laidų ir programavimo logikos.Tai leidžia sukurti skaitinius arba ribotus abėcėlės ženklus, derinant skirtingus segmentus.Pavyzdžiui, įjungti skaičių „2“, segmentai A, B, D, E ir G.Mikrovaldiklis suaktyvina kiekvieną segmentą, nustatydamas atitinkamą kaištį.

Tačiau svarstymas atsiranda bandant parodyti tokius simbolius kaip „8“, kuriems reikalaujama, kad visi septyni segmentai būtų vienu metu.Kiekvienas LED segmentas nubrėžia tam tikrą srovės kiekį (paprastai apie 10-20 mA), o visi segmentai gali padidinti iki 140 mA ar daugiau.Daugelis mikrovaldiklių I/O kaiščiai nėra skirti vienu metu įsigyti tokią didelę bendrą srovę per kelis kaiščius.Jei nupiešta per daug srovės, ji gali sugadinti mikrovaldiklį arba sukelti gedimą.Norėdami tai sušvelninti, daugelis naudoja išorinius vairuotojus IC (pvz., ULN2003A), tranzistorių masyvus ar srovės ribojančius rezistorius, kad būtų saugiai tvarkomi apkrova, neperkraunant mikrokontrolerio.

5 paveikslas. Įprastas katodas 7 segmentų ekrano grandinės schema

Paveikslėlyje parodytas bendro katodo 7 segmento ekrano vidinis ir išorinis laidų.Ekranas pažymėtas segmentais nuo A iki G ir dešimtainiu tašku (DP).Kiekvienas segmentas yra prijungtas prie diodo simbolio (D1 iki D8), vaizduojantis atskirus LED segmentus.Visi katodai yra sujungti ir susieti su žeme, nurodant bendrą katodo konfigūraciją.Aukšto signalo pritaikymas bet kurio segmento anode leidžia srovei tekėti per segmentą, apšviečiant jį.

Naudojant bendrą anodo 7 segmentų ekraną

Bendrame anode (CA) 7 segmentų ekrane visi LED segmentų anodo gnybtai yra sujungti viduje ir išleidžiami į bendrą kaištį, pažymėtą kaip įprastą anodą (CA).Šis įprastas kaištis yra prijungtas prie teigiamos įtampos tiekimo, dažnai +5 V.Kiekvienas atskiras ekrano segmentas, pažymėtas A per G (su pasirenkamu dešimtainiu tašku, pažymėtu DP), turi savo katodą, skirtą išoriniam ryšiui ir valdymui.

Norint apšviesti konkretų segmentą, jo katodas turi būti prijungtas prie žemės (žemai), o bendras anodas išlieka +5 V (aukštas).Tai reiškia, kad segmentų valdymo logika yra apverčiama skirtingai nei bendrame katodo ekrane, kur segmentai įjungiami aukštu signalu, bendrame anodo ekrane jie įjungiami žemu signalu.Dėl to jūsų valdymo kodas turi apversti dvejetainį modelį, naudojamą bendram katodo ekranui.Pavyzdžiui, modelis, kuris užsidega skaičių „0“ bendrame katodo ekrane, gali naudoti šešioliktainę vertę, pavyzdžiui, 0x3F;Tas pats bendro anodo ekrano modelis būtų 0xc0, kuris yra bitų atvirkštinis.

Mikrokontrolieriai, galintys nuskandinti srovę (t. Y. Patraukti išvesties kaištį iki žemės), yra geriau tinkami vairuoti CA ekranus, nes jie gali efektyviai užpildyti grandinę bet kokiam segmentui, kurį reikia įjungti.Šie ekranai taip pat yra naudingi sistemose, kuriose kiti komponentai veikia naudojant aktyviąją mažą logiką, pavyzdžiui, kai naudojami NPN tranzistoriai ar tam tikros rūšies loginiai vartai.Tačiau turite įsitikinti, kad programinės įrangos ar tvarkyklės logika yra tinkamai sukonfigūruota atsižvelgti į šį apverstą elgesį, kad būtų išvengta rodymo klaidų.

6 paveikslas. Bendras anodas 7 segmentų ekrano grandinės schema

Figūrą sudaro dvi dalys.Kairėje yra bendro Anodo 7 segmento ekrano schema, rodanti vidinius segmentų etiketes (nuo A iki G ir DP) ir kaip jos išdėstytos taip, kad sudarytų skaitmenis.Viršuje parodytas vienas bendras anodo kaištis.Dešinėje, supaprastinta grandinės schema parodo, kaip kiekvienas segmentas (nuo A iki G, DP) yra prijungtas prie atitinkamo jo diodo (D1 - D8), o visi anodai yra susieti su bendrą aukštą įtampą (CA).Kiekvienas katodas gali būti kontroliuojamas atskirai įžeminant, kad įjungtų atitinkamą segmentą.

7 segmentų DIP ekrano kontūras

7 paveikslas. 7 segmentų DIP ekrano kontūras

Aukščiau pateikta diagrama iliustruoja standartinius 7 segmentų ekrano matmenis dvigubo eilutės paketo (DIP) formatu, paprastai naudojamu per skylių PCB diegimus.Ekranas yra 19,00 mm aukščio nuo pagrindo iki viršaus, o skaitmenys yra 14,20 mm (0,56 colio) aukščio - plačiai naudojamas dydis, užtikrinantis gerą matomumą tiek vidaus, tiek lauko nustatymuose.Segmentai yra nukreipti į vidų 8 ° kampu, padidindami skaitomumą iš pridėtinės perspektyvos.

Ekrano korpusas yra maždaug 12,60 mm pločio ir turi storį, optimizuotą standartiniams PCB išdėstymams.Tarpai tarp kaiščio seka įprastu 2,54 mm žingsniu, kiekvienoje eilutėje yra keturi kaiščiai ir išmatuojama 10,16 mm bendro ilgio.Eilės yra išdėstytos 15,24 mm atstumu nuo pakuotės.Kiekvieno kaiščio skersmuo yra 0,51 mm, suderinamas su standartiniais panardinimo lizdais arba per skylių matmenis.Išsistojimas tarp PCB paviršiaus ir ekrano pagrindo svyruoja nuo 6,3 mm iki 8,0 mm, todėl litavimui ir oro srautui yra pakankamai klirenso.

Kaip pasirinkti tinkamą 7 segmentų ekraną?

Norėdami išsirinkti dešinįjį 7 segmentų ekraną, pradėkite nuspręsdami tinkamą dydį.Mažesni gerai veikia nešiojamuosius įrenginius, o didesni - skaitiklių ar viešų ekranų skaitomumas.Toliau pagalvok apie spalvą.Raudoni šviesos diodai yra įprasti, nes jie yra efektyvūs energijai ir jiems reikia mažesnės įtampos.Kitos spalvos, tokios kaip žalia ar mėlyna spalva, sunaudoja daugiau galios ir reikalauja aukštesnės įtampos.

Taip pat turėsite suderinti ekrano tipą (bendrą anodą ar bendrą katodą) su savo grandine.Pvz., Jei jūsų mikrovaldiklis gali tiekti srovę (šaltinį), įprastas katodo ekranas yra geriau tinkamas.Jei jis gali nuskęsti tik srovę, eikite naudodami bendrą anodą.Visada patikrinkite, ar duomenų lape nėra dabartinių įvertinimų, ryškumo ir PIN priskyrimų.Tai užtikrina, kad jūsų ekranas veikia taip, kaip tikėtasi, ir išvengia žalos dėl neteisingų įtampų ar srovių.

7 segmentų ekranų programos

Skaitmeniniai laikrodžiai ir laikrodžiai

Vienas iš labiausiai paplitusių 7 segmentų ekranų naudojimo yra skaitmeniniuose laikrodžiuose ir laikrodžiuose.Šie ekranai yra idealūs rodant laiką valandomis, minutėmis ir sekundėmis dėl jų aiškumo ir paprastumo.Nesvarbu, ar tai žadintuvas ant naktinio stalo, ar ant sienos montuojamas biuro laikrodis, 7 segmentų ekranai suteikia greitą ir paprastą būdą perskaityti laiką iš tolo.Ryškus jų apšvietimas taip pat daro juos matomus žemo apšvietimo ar tamsioje aplinkoje.

Skaitmeniniai termometrai

Tiek namų, tiek medicinos aplinkoje skaitmeniniai termometrai dažnai naudoja 7 segmentų ekranus, kad rodytų temperatūros rodmenis.Jie naudojami vidaus/lauko oro termometruose, kūno termometruose ir ŠVOK sistemose.Kadangi jiems reikia tik rodyti skaičius, paprastai du ar trys skaitmenys, 7 segmentų ekranai yra tobulai tinkami, siūlantys greitą, lengvai skaitomą išvestį, nereikalaujant viso grafinio ekrano.

Voltmetrai ir multimetrai

7 segmentų ekranai yra standartinė skaitmeninių voltmetrų ir multimetrų savybė, kurie yra įrankiai, naudojami įtampai, srovei ir pasipriešinimui matuoti.Šie ekranai leidžia iškart pamatyti tikslų skaitmeninį rodmenis.Dėl greito reagavimo laiko ir įskaitomumo jie yra tinkami elektronikos testavimui ir trikčių šalinimui.

Dujų siurbliai ir degalų balionėliai

Degalinėse degalinėse degalų balionėliai naudoja didelius, tvirtus 7 segmentų ekranus, kad būtų parodytas išleistas degalų kiekis, galono/litro išlaidos ir visos išlaidos.Dėl jų sugebėjimo išlikti skaitomam saulės spinduliams ir atšiaurioms lauko sąlygoms, jie yra idealūs šiai aplinkai.Jie taip pat yra tvirti ir ilgalaikiai, o tai sumažina priežiūros poreikius.

Mikrobangų ir virtuvės prietaisai

Daugelyje virtuvės prietaisų, ypač mikrobangų krosnelių, naudojami 7 segmentų ekranai, norėdami parodyti virimo laiką, atgalinius duomenis ar galios parametrus.Ekranas yra intuityvus ir lengvai suprantamas, net jūs nesate technologiškai linkę.Kadangi jiems reikia minimalios galios ir erdvės, jie yra ekonomiški sprendimai prietaisų gamintojams.

Svėrimo skalės (asmeninės ir pramoninės)

Tiek namų vonios svarstyklės, tiek pramoninio lygio svėrimo sistemos naudoja 7 segmentų ekranus, kad būtų galima pateikti svorio vertes.Šie ekranai dažnai pasirenkami atsižvelgiant į jų patikimumą ir skaitomumą.Pramoniniame kontekste ekranai gali būti pakankamai dideli, kad būtų galima pamatyti iš tolo sandėliuose ar gamybos grindyse.

Pramoninė ir laboratorinė įranga

Profesionalūs parametrai dažnai randami 7 segmentų ekranai ant matavimo instrumentų, maitinimo šaltinių ir stebėjimo sistemų.Jie naudojami norint parodyti pagrindinius skaitmeninius duomenis, tokius kaip dažnis, slėgis, įtampa ar eksploatavimo laikas.Šie ekranai siūlo ilgaamžiškumą, tikslumą ir lengvą integraciją į skydelius pritvirtintas sistemas.

Brangios įterptos sistemos

Daugelyje įterptųjų programų, kuriose reikalingi tik skaičiai, tokie kaip skaitikliai, laikmačiai, rezultatų suvestinės ar pagrindinės diagnostikos įrankiai, 7 segmentų ekranai siūlo nebrangią alternatyvą sudėtingesnėms grafinėms sąsajoms.Jie sunaudoja mažai energijos ir yra lengvai programuojami, todėl jie yra tinkami akumuliatoriams varomoms ar ribotos išteklių sistemoms.

Kaip naudoti rezistorius su 7 segmentų ekranu?

Vienas paprastas būdas valdyti 7 segmentų ekraną yra priešais kiekvieno segmento rezistorių įdėti rezistorių.Tai padeda apsaugoti mažus ekrano viduje esančius žibintus, vadinamus šviesos diodais, nuo per daug elektros energijos.Dėl per daug srovės šviesos diodai gali perkaisti arba nustoti veikti.Šie rezistoriai taip pat padeda išlaikyti šviesos lygį net visuose segmentuose.Kiekvieno rezistoriaus vertė paprastai būna nuo 220 omų (Ω) iki 470 omų (ω).Tikslus skaičius priklauso nuo dviejų dalykų: maitinimo šaltinio įtampos ir nuo to, kaip ryškiai norite, kad ekranas būtų.Pvz., Jei naudojate 5 voltų maitinimo šaltinį ir kiekvienas segmentas sunaudoja apie 2 voltus, tada 150 ohm rezistorius praleis apie 20 milimetrų (MA) srovės.Tai yra nemaža srovė, kad ekranas būtų pakankamai ryškus, bet vis tiek saugus šviesos diodams.

Jei naudosite didesnius rezistorius, tekės mažiau srovės, o ekranas atrodys pritemdytas.Bet tai gali padėti šviesos diodams tarnauti ilgiau ir sunaudoti mažiau galios.Jei naudojate mažesnius rezistorius, daugiau srovės srautų, o ekranas atrodo ryškesnis, tačiau jis gali susidaryti greičiau ir būti karštesnis.Pažangiose sąrankose, pavyzdžiui, kai vienas rezistorius yra dalijamasi tarp kelių segmentų (vadinamų multipleksavimu), ryškumas gali atrodyti netolygus.Taip yra todėl, kad skirtingi segmentai gali nubrėžti skirtingą srovės kiekį.Tokiais atvejais geriau naudoti po vieną rezistorių kiekvienam segmentui arba naudoti specialius lustus, kurie automatiškai valdo srovę.Dėl šių metodų ekranas atrodo geriau ir veikia patikimiau.

8 paveikslas. Pagrindinio rezistoriaus pagrindu sukurta 7 segmentų ekrano diagrama

Paveikslas iliustruoja pagrindinę grandinės schemą, skirtą vairuoti vieną 7 segmentų LED ekraną, naudojant atskirus rezistorius kiekvienam segmentui.Kiekvienas ekrano segmentas (pažymėtas a, b, c, d, e, f, g ir dp (dešimtainiu tašku)) yra sujungtas iš eilės su 220Ω rezistoriumi, kuris riboja srovę iki saugaus lygio.Šie rezistoriai valdomi per jungiklius, kurie perjungia įvestį tarp logikos „aukšto“ ir logikos „žemo“, leidžiančio kiekvienam segmentui įjungti arba išjungti savarankiškai.Bendras 7 segmentų ekrano kaištis yra prijungtas prie bendro įtampos šaltinio, leidžiančio eksploatuoti atskirus šviesos diodus ekrane, remiantis įvesties logikos signalais.Ši konfigūracija parodo paprasčiausią ir tiesioginį būdą rankiniu būdu išbandyti ir valdyti 7 segmentų ekraną.

Kaip naudoti tranzistorius su 7 segmentų ekranu?

Tranzistoriai yra tarsi maži elektroniniai jungikliai, padedantys valdyti, kurios 7 segmento ekrano dalys užsidega.„Bendrojo katodo“ sąrankoje visi neigiami šviesos diodų galai (katodai) yra sujungti ir sujungti su žeme.Norėdami apšviesti segmentą, mikrovaldiklis siunčia signalą į teigiamą galą (anodą).Kadangi žemę reikia įjungti ir išjungti, kad būtų galima valdyti kiekvieną skaitmenį, naudojami NPN tranzistoriai.Mikrokontroleris siunčia mažą signalą į tranzistoriaus pagrindą (vidurinę koją), ir tai leidžia srovei tekėti per jį, apšviečiant segmentą.

„Bendrojo anodo“ sąrankoje visi teigiami galai (anodai) yra sujungti ir užsikabinti prie galios (paprastai 5 V).Neigiamiems galams valdyti galite naudoti PNP tranzistorius arba specialius jungiklius, tokius kaip N-kanalo MOSFET (katodai).Ekranas užsidega, kai mikrovaldiklis siunčia signalą, kad atitrauktų katodą žemai (arti 0 V).Ekranams su daugiau nei vienu skaitmeniu naudojamas multipleksavimas.Tai reiškia, kad mikrovaldiklis vienu metu įjungia vieną skaitmenį, taip greitai, kad atrodo, kad visi skaitmenys yra įjungti vienu metu.Kiekvienas skaitmuo naudoja savo tranzistorių, kurį mikrovaldiklis įjungia ir išjungia tvarka, tuo pačiu siunčiant tinkamus signalus į segmentus.

Norėdami apsaugoti mikrovaldiklį ir įsitikinti, kad tranzistoriai tinkamai veikia, tarp mikrovaldiklio ir tranzistoriaus pagrindo dedamas mažas rezistorius (paprastai apie 1000 omų).Tai riboja, kiek srovės teka. Be to, svarbu pasirinkti tranzistorius, kurie galėtų sutvarkyti šviesos diodų reikalingos srovės kiekį.Jei tranzistoriai yra per silpni, jie gali perkaisti ar nustoti veikti, o ekranas gali atrodyti ne taip.Pasirinkus reikiamas dalis ir kruopščiai tvarkant šilumą, ekranas padeda gerai veikti ir trukti ilgiau.

9 paveikslas. 7 segmentų ekrano schemos tranzistoriaus valdymas

Diagrama iliustruoja paprastą vieno skaitmens septynių segmentų ekrano vairavimo metodą, naudojant aštuonis jungiklius (SW1 į SW8), kiekvienas sujungtas per 220Ω rezistorių su atskirais ekrano segmentais.Segmento valdymo linijos nukreiptos į ekrano įėjimus, kurie maitinami per tranzistoriaus jungiklį (Q1).1 kΩ rezistorius (R9) jungia tranzistoriaus pagrindą su 5 V valdymo linija, leisdamas ekraną įjungti, kai tranzistorius įjungiamas.Ši sąranka užtikrina tinkamą srovės valdymą ir efektyvų ekrano valdymą.

Išvada

7 segmentų ekranai yra paprastas ir naudingas būdas parodyti skaičius elektroniniuose įrenginiuose.Kiekvienas segmentas yra tarsi maža šviesa, o įjungę dešinius galite parodyti bet kurį skaitmenį nuo 0 iki 9. Priklausomai nuo jūsų grandinės, galite naudoti bendrą katodą arba bendrą anodo ekraną.Norėdami apsaugoti ekraną ir savo mikrovaldiklį, turite naudoti rezistorius ar tranzistorius.Jei turite daugiau nei vieną skaitmenį, galite naudoti metodą, vadinamą multipleksavimu, kad juos apšviestumėte vienu metu tikrai greitai, todėl jie visi atrodo apšviesti.Šie ekranai naudojami daugelyje dalykų, tokių kaip skaitmeniniai laikrodžiai, svarstyklės, skaitikliai ir virtuvės prietaisai, nes jie yra pigūs, lengvai naudojami ir aiškiai skaitomi.Turėdami šio vadovo patarimus, galite saugiai ir lengvai pridėti 7 segmentų ekranus prie savo projektų.