06.05.2025 26,312

7-segmentin näytön perusteet, pinout, tyypit, ohjaus ja käyttää

Tämä opas on kyse siitä, kuinka 7-segmentti näyttää toimivat ja kuinka voit käyttää niitä elektroniikkaprojekteissasi.Se selittää näytön nastat, kuinka kukin segmentti syttyy, ja kaksi yleistä tyyppiä: yleinen katodi ja yhteinen anodi.Opit myös kytkemällä segmentit käyttämällä mikrokontrolleria, kuinka hallita kirkkautta vastusilla ja kuinka transistoreita voidaan käyttää virran turvallisesti.Opas sisältää esimerkkejä, kaavioita ja osoittaa, kuinka 7-segmenttiäyttöä käytetään oikeilla laitteilla, kuten kelloilla, lämpömittareilla ja mikroaaltoilla.Tämä opas auttaa sinua ymmärtämään ja käyttämään 7-segmentin näyttää oikealla tavalla riippumatta siitä, oletko vasta aloittanut tai jo rakennat jo.

Luettelo

7-segmentin näyttöpinout

Tyypillisessä yksinumeroisessa 7-segmentinäytössä on 10 nastaa.Jokainen PIN -koodi hallitsee tiettyä segmenttiä, lukuun ottamatta kahta nastaa, jotka toimivat yleisenä päätelaitteina.Esimerkiksi nasta 1 kytketään segmenttiin 'E' (vasen alaosa), kun PIN 2 ohjaa segmentti 'D' (alhaalta).Nastat 3 ja 8 ovat yleisiä napoja, joko kaikki kytkettyihin maahan (yleinen katodi) tai voimaan (yleinen anodi).Loput nastat valaisevat segmenttejä 'c', 'b', 'a', 'f', 'g' ja desimaalipiste.

Kuva 2. 7-segmentin näyttötapin kokoonpano

Pinanumero	Nimeä	Kuvaus
1	e	Ohjaa 7-segmentin näytön vasenta alaosaa
2	d -d	Ohjaa 7-segmentin näytön alareunaa
3	Com	Kytketty Ground/VCC: hen näyttötyypin perusteella
4	c	Ohjaa 7-segmentin näytön oikean pohjan LED
5	DP	Ohjaa 7-segmentin näytön desimaalin tarkkuudella
6	b -	Ohjaa 7-segmentin näytön oikean LED: n
7	eräs	Ohjaa 7-segmentin näytön eniten LEDiä
8	Com	Kytketty Ground/VCC: hen näyttötyypin perusteella
9	f	Ohjaa 7-segmentin näytön vasenta LEDiä
10	g	Ohjaa 7-segmentin näytön keskimmäistä LEDiä

7-segmentin näytön ominaisuudet

Olla Segmentirakenne: 7-segmentti-näyttö sisältää seitsemän valaistusta palkkia, jotka on järjestetty numeroiden muodostamiseksi, mikä muistuttaa “8."Nämä segmentit on merkitty 'A' - 'G', jossa on valinnainen kahdeksas segmentti, desimaalipiste (DP), joka sijaitsee yleensä oikeassa alakulmassa.Yhdistämällä nämä segmentit eri malleissa, näyttö voi edustaa numeroita 0–9 ja muutama yksinkertainen kirjain, kuten A - F.Tämä suoraviivainen asettelu tekee siitä ihanteellisen numeerisille näytöille sen helppokäyttöisyyden vuoksi.

Olla Näyttötekniikka: Nämä näytöt käyttävät tyypillisesti LED -levyjä, joissa jokainen segmentti syttyy, kun sähkövirta virtaa sen läpi.LED-pohjaiset mallit ovat kirkkaita, energiatehokkaita ja näkyviä erilaisissa valaistusolosuhteissa.Jotkut versiot käyttävät LCD-tekniikkaa, joka kuluttaa vähemmän virtaa ja sopii hyvin akkukäyttöisiin laitteisiin, vaikka LCD: t ovat yleensä himmentyneet ja vähemmän näkyviä kirkkaissa asetuksissa.

Olla Kokoonpanotyypit: On olemassa kaksi ensisijaista johdotusmenetelmää: yleinen katodi (CC) ja yhteinen anodi (CA).CC -näytöissä kaikki negatiiviset liittimet on kytketty toisiinsa ja segmentit aktivoidaan toimittamalla positiivinen jännite.CA -näytöissä kaikki positiiviset liittimet on kytketty ja segmentit kytketään päälle maadoittamalla yksittäiset katodit.Valinta riippuu piirisuunnittelusta ja siitä, miten näyttö ajaa.

Olla Hahmojen esitys : Vaikka nämä näytöt on suunniteltu pääasiassa numeroille, ne voivat myös näyttää rajoitetun valikoiman kirjaimia, erityisesti A - F, mikä on hyödyllistä heksadesimaalilähtöille.Koska heillä on vain seitsemän segmenttiä, ne eivät pysty tarkasti muodostamaan useimpia kirjaimia tai monimutkaisia ​​symboleja, mutta ne riittävät aakkosnumeerisiin tarpeisiin.

Olla Hallinta- ja rajapinta: Jokainen segmentti voidaan kytkeä päälle tai pois päältä erikseen, usein mikrokontrollerin GPIO -nastat.Ohjauksen yksinkertaistamiseksi dekooderi/ohjain ICS, kuten 7447 tai CD4511, voivat muuntaa binaarisyöt oikeat segmenttiyhdistelmät vähentämällä tarvittavien yhteyksien lukumäärää.

Olla Edut: Niiden tärkeimmät vahvuudet sisältävät edulliset, helppouden hallinnan ja luettavuuden.LED -tyypit ovat kirkkaita ja kestäviä, kun taas LCD -variantit säästävät voimaa.Nämä piirteet tekevät niistä suosittuja monille elektronisille laitteille, etenkin jos yksinkertainen numeerinen lähtö on riittävä.

Olla Rajoitukset: Suurin haitta on rajoitettu merkkisarja, ne eivät voi näyttää koko tekstiä tai monimutkaista grafiikkaa.LED -malleilla voi olla kapeat katselukulmat, kun taas nestekidenäytökset voivat kamppailemaan näkyvyyden kanssa kirkkaassa valossa.Nämä rajoitukset tulisi harkita projektin näyttötyyppiä.

Vaihtoehtoiset näyttömoduulit

Näyttö Tyyppi	Kuvaus	Edut	Rajoitukset
7-segmentti näyttää	Seitsemän LED -segmenttiä numeroita varten Ja muutama merkki.	Erittäin helppo käyttää	Näyttää vain numeroita ja rajoitettuja merkkejä
Dot Matrix näyttää	LEDien ruudukko (esim. 5x7 tai 8x8) muodostaa muokattavissa Hahmot ja animaatiot.	Edullinen ja laajalti saatavilla	Ei sovellu tekstiin tai grafiikkaan
		Alhainen virrankulutus	Monimutkaisempi ohjelmoida
		Käytetään opasteissa, kelloilla jne.
Aakkosnumeeriset LCD: t	Esi- Kiinteäkokoiset merkit (yleensä 5x8 piste muoto).	Yksinkertainen käyttöliittymä (vakioprotokollat)	Kiinteäkokoiset merkit
		Erinomainen valikoille/tila -näytöille	Rajoitetut grafiikkaominaisuudet
		Luettavissa erilaisissa valaistuksissa	Hitaampi päivitys kuin graafiset näytöt
OLED -näytöt	Itsepäästöt näytöt, joilla on suuri kontrasti;saatavana yksivärinen tai värillinen väri.	Korkeat kontrastin ja laajat katselukulmat	Korkeammat kustannukset
		Ohut ja kevyt	Lyhyempi käyttöikä (erityisesti siniset pikselit)
		Matala teho, kun näytät tummaa sisältöä	Tarvitsee enemmän muistia ja käsittelyä
TFT -näytöt	Värillinen, korkearesoluutioinen nestekidenäyttö aktiivisella matriisilla, usein kosketusyhteydessä.	Rikas väri ja yksityiskohta	Suuri virrankulutus
		Voi sisältää kosketuksen	Vaatii enemmän RAM/käsittelyä
		Ihanteellinen videoihin, käyttöliittymiin, kojetauluihin	Kalliimpi ja kompleksi integroida

Kuinka 7-segmentin näyttö toimii?

7-segmentin näytön toiminta perustuu eteenpäin suuntautumiseen jokaisen segmentin sisällä olevien valojen säteilevien diodien (LED).Kun jännite levitetään oikeaan suuntaan anodista katodiin, segmentti syttyy.Jokaista segmenttiä voidaan hallita itsenäisesti, yleensä mikrokontrollerin digitaalisten lähtötappien tai erikoistuneen näytönohjaimen IC: n kautta.Nämä ohjaimet määrittävät, mitkä segmentit aktivoidaan milloin tahansa halutun merkin perusteella.

Liiallisesta virran LEDien vaurioiden estämiseksi, virran rajoittava vastus on kytketty sarjaan jokaisen segmentin kanssa.Tämä vastus varmistaa, että kunkin LED: n läpi virtaava virta pysyy turvallisella alueella, joka on yleensä noin 20–30 milliamperia (MA).Tarkka arvo voi kuitenkin vaihdella käytetyn LED -tyypin ja vaaditun kirkkauden mukaan.7-segmentin näytöille on kaksi päätoimintatapaa:

1. Staattinen tila: Tässä tilassa jokainen numero ja sen vastaavat segmentit kytketään jatkuvasti päälle.Tämä asennus vaatii erillisen ohjauslinjan kunkin numeron jokaiselle segmentille, josta voi tulla tehotonta, jos käytetään monia numeroita.Se tarjoaa kuitenkin yksinkertaisuuden ja jatkuvan kirkkauden.

2. Multipleksoitu tila : Ohjauslinjojen ja virrankulutuksen vähentämiseksi näytöt ajetaan usein multipleksoidussa tilassa.Tässä tilassa vain yksi numero valaisee kerrallaan, mutta järjestelmä kytkeytyy nopeasti numeroiden välillä riittävän korkealla, jotta kaikki numerot ovat jatkuvasti valaistuina.Tätä kytkintä käsitellään usein käyttämällä mikrokontrollerien ajastimia tai siirtorekistereitä, jotka mahdollistavat tarkan ajoituksen ja hallinnan.

Kuva 3. Segmentin kartoitus 7-segmentin LED-näytössä

Yllä oleva kuva kuvaa 7-segmentin näytön rakennetta ja merkintää.Se näyttää seitsemän segmentin suorakulmaisen järjestelyn (A, B, C, D, E, F ja G) kymmenessä eri näkymässä.Jokaisessa kuvassa eri segmentit ovat varjostettuja vihreitä edustamaan niiden aktivointia.Tämä auttaa visualisoimaan, kuinka kukin yksittäinen segmentti myötävaikuttaa numeroiden muodostamiseen.Kuva korostaa systemaattisesti erilaisia ​​yhdistelmiä, jotka auttavat ymmärtämään, kuinka tiettyjen segmenttien käynnistäminen luo tunnistettavia merkkejä.

7-segmentin näyttöbinaarikoodit

Numeron näyttämiseksi mikrokontrolleri lähettää binaarikoodin, joka kytkee oikean segmenttien yhdistelmän.Esimerkiksi ”0” -segmenttien A, B, C, D, E ja F näyttämiseksi kytketään päälle ja G on pois päältä.Yhteisen katodinäytön osalta tämä on binaarinen 0b00111111 (tai 0x3f heksa).Yhteiselle anodille logiikka on käännetty 0b11000000 (0xc0).Koodin on vastattava näyttötyyppiä tai väärät segmentit syttyy.Binaaristen hakutaulukoiden käyttö säästää käsittelyaikaa ja varmistaa nopeasti, tarkkoja päivityksiä erityisesti dynaamisissa sovelluksissa, kuten laskurit tai ajastimet.

Alla oleva taulukko kuvaa kuinka numerot näkyvät 7-segmentin näytössä, jolla on yhteinen anodikokoonpano:

Määrä	g f e d c b a	Kuusiokoodi
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

Alla oleva taulukko näyttää numerot, kun ne näkyvät 7-segmentin näytössä käyttämällä yhteistä katodikokoonpanoa:

Määrä	g f e d c b a	Kuusiokoodi
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

Tässä asennuksessa jokainen kaksinumeroisen 7-segmentin näytön segmentti on kytketty Arduino UNO: hon virran rajoittavan vastuksen kautta (tyypillisesti 220Ω-330Ω).Segmentit, jotka on merkitty A - G (ja valinnainen desimaalipiste DP), on kytketty rinnakkain molempien numeroiden välillä ja kytketään digitaalisiin nastaihin D2 D9: ään Arduinossa.Esimerkiksi segmentti 'A' on kytketty D2: een 'B' D3: een ja niin edelleen.Jokaisella numerolla on oma yhteinen katoditappi (CC), joka hallitsee, onko kyseinen numero sallittu.Nämä yleiset nastat on kytketty Arduino -nastaihin D10 ja D11, ja niitä käytetään multipleksointiin: vain yksi numero aktivoidaan kerrallaan, mutta vaihtaminen niiden välillä riittävän nopeasti (yleensä> 50 Hz) saa molemmat numerot näyttämään samanaikaisesti.Käytä DigitalWrite () -sovellusta hallitaksesi, mitkä segmentit ovat päällä ja mikä numero on aktiivinen.Hakutaulukko luonnoskarttoissa (0–9) vastaaviin segmenttiyhdistelmiin.Jos haluat käsitellä useita numeroita tehokkaasti, käytä multipleksointia koodissasi tai sitä tukevaa kirjastoa.Tämä vähentää vaadittujen Arduino I/O -tappien lukumäärää ottaen huomioon dynaamiset näyttöpäivitykset.

Kuva 4. 7-segmentin näyttöpiiri Arduinolla

Käyttämällä yhteistä katodin 7-segmentin näyttöä

Yleisessä katodissa (CC) 7-segmentin näytöllä kaikki näyttösegmenttien muodostavien yksittäisten LED-levyjen katoditterminaalit on sisäisesti kytketty ja johdetaan yhteen tai useampaan ulkoiseen yhteiseen katoditappiin.Nämä yleiset katoditapit on kytketty tyypillisesti piiriin (GND).Jokaisella yksittäisillä segmenteillä, jotka on merkitty 'A': stä 'G': stä, samoin kuin valinnaisella desimaalipisteellä (DP), on oma anoditappi, jota ohjataan itsenäisesti.

Tämän tyyppisen näytön tietyn segmentin valaisemiseksi on käytettävä korkeajännitettä (tyypillisesti +5 V tai +3,3 V järjestelmästä riippuen) vastaavaan anoditapinan.Koska katodit ovat maadoitettuja, virta virtaa anodista katodiin, jolloin LED -segmentti valaisee.Yhteisen katodin käyttö yksinkertaistaa rajapinta mikrokontrollereiden kanssa, koska ohjain voi aktiivisesti hankkia virran yksittäisiin segmenttitappiin sen sijaan, että upottaisi sitä.

Tämä kokoonpano on suosittu aloittelijoiden elektroniikkaprojekteissa sen suoraviivaisen johdotuksen ja ohjelmointilogiikan vuoksi.Sen avulla voidaan luoda numeerisia tai rajoitettuja aakkoset -merkkejä yhdistämällä eri segmentit.Esimerkiksi numeron “2” näyttämiseksi segmentit A, B, D, E ja G kytketään päälle.Mikrokontrolleri aktivoi jokaisen segmentin asettamalla vastaavan PIN -koodin korkean.

Huomio kuitenkin syntyy yrittäessään näyttää merkkejä, kuten “8”, jotka edellyttävät kaikkien seitsemän segmentin olevan samanaikaisesti.Jokainen LED-segmentti piirtää tietyn määrän virtaa (yleensä noin 10-20 mA), ja valaistus kaikki segmentit voivat lisätä enintään 140 mA.Suurinta osaa mikrokontrollerin I/O -nastaista ei ole suunniteltu hankkimaan niin suurta kokonaisvirtaa useiden tapien yli samanaikaisesti.Jos piirretään liikaa virtaa, se voi vahingoittaa mikrokontrolleria tai aiheuttaa sen toimintahäiriöön.Tämän lieventämiseksi monet käyttävät ulkoista ohjainten ICS (kuten ULN2003A), transistoriryhmiä tai virran rajoittavia vastuksia kuorman turvallisesti käsittelemättä mikrokontrolleria.

Kuva 5. Yleinen katodi 7-segmentin näyttöpiirikaavio

Kuva näyttää yhteisen katodin 7-segmentin näytön sisäisen ja ulkoisen johdotuksen.Näyttö on merkitty segmenteillä A - G ja desimaalikohta (DP).Jokainen segmentti on kytketty diodisymboliin (D1 - D8), joka edustaa yksittäisiä LED -segmenttejä.Kaikki katodit on kytketty toisiinsa ja kytketty maahan, mikä osoittaa yhteisen katodin kokoonpanon.Korkean signaalin soveltaminen minkä tahansa segmentin anodiin antaa virran virtata segmentin läpi, valaisee sitä.

Käyttämällä yhteistä anodin 7-segmentin näyttöä

Yhteisessä anodissa (CA) 7-segmentin näytöllä kaikki LED-segmenttien anoditterminaalit on kytketty sisäisesti toisiinsa ja ne viedään yhteiseen anodiksi merkittyyn yhteiseen nastaan.Tämä yleinen PIN -koodi on kytketty positiiviseen jännitehuoltoon, usein +5 V.Jokaisella näytön yksittäisellä segmentillä, joka on merkitty A - G (valinnaisella desimaalin tarkkuudella merkitty DP), katodi paljastetaan ulkoiselle yhteydelle ja ohjaukselle.

Tietyn segmentin valaisemiseksi sen katodi on kytkettävä maahan (matala), kun taas yhteinen anodi pysyy +5 V (korkea).Tämä tarkoittaa, että segmenttien hallitsemiseksi logiikka käännetään toisin kuin yhteisessä katodinäytössä, jossa segmentit kytketään päälle korkealla signaalilla, yhteisessä anodinäytössä ne kytketään päälle matalalla signaalilla.Seurauksena on, että ohjauskoodisi on käännettävä yhteiseen katodinäyttöön käytetty binaarikuvio.Esimerkiksi kuvio, joka valaisee numeron “0” yhteisessä katodinäytössä, voi käyttää heksadesimaaliarvoa, kuten 0x3f;Sama malli tavalliselle anodinäytölle olisi 0xc0, joka on bittin käänteinen.

Mikrokontrollerit, jotka kykenevät upottamaan virtaa (ts. Lähtötapin vetäminen maahan), sopivat paremmin CA -näytöille, koska ne voivat tehokkaasti suorittaa piirin kaikille segmentille, jotka on kytkettävä päälle.Nämä näytöt ovat edullisia myös järjestelmissä, joissa muut komponentit toimivat aktiivisella matalalla logiikalla, kuten käytettäessä NPN-transistoreita tai tietyntyyppisiä logiikkaportteja.Sinun on kuitenkin varmistettava, että laiteohjelmisto tai ohjaimen logiikka on määritetty asianmukaisesti tämän käänteisen käyttäytymisen huomioon ottamiseksi virheiden välttämiseksi.

Kuva 6. Yleinen anodin 7-segmentin näyttöpiirikaavio

Luku koostuu kahdesta osasta.Vasemmalla puolella on kaavio yhteisen anodin 7-segmentinäytöstä, joka näyttää sisäiset segmentin etiketit (A-G ja DP) ja kuinka ne on järjestetty muodostamaan numeroita.Yksi yhteinen anoditappi on kytketty yläosaan.Oikealla puolella yksinkertaistettu piirikaavio havainnollistaa, kuinka kukin segmentti (A - G, DP) on kytketty vastaavaan diodiin (D1 - D8), ja kaikki anodit on sidottu yhteiseen korkeajännitteeseen (CA).Jokaista katodia voidaan hallita erikseen maadoittamalla vastaavan segmentin käynnistämiseksi.

7-segmentin DIP-näyttöönotto

Kuva 7. 7-segmentin DIP-näyttöönotto

Yllä oleva kaavio havainnollistaa 7-segmentin näytön vakiomitat kaksois-linjapaketti (DIP) -muodossa, jota käytetään yleisesti reikäisen piirilevyasennuksiin.Näyttö on 19,00 mm pitkä pohjasta yläpuolelle. Numerot ovat korkeita 14,20 mm (0,56 tuumaa), laajalti käytetyn koon, joka varmistaa hyvän näkyvyyden sekä sisä- että ulkotiloissa.Segmentit ovat kulmassa sisäänpäin 8 °: ssa, mikä parantaa luettavuutta yläkulmasta.

Näytön runko on noin 12,60 mm leveä ja sen paksuus on optimoitu tavallisten piirilevyjen asetteluille.PIN -etäisyys seuraa tavanomaista 2,54 mm: n sävelkorkeutta, jokainen rivi sisältää neljä nastaa ja mittaa 10,16 mm kokonaispituudessa.Rivit ovat etäisyydellä 15,24 mm: n päässä paketin yli.Jokaisen tapin halkaisija on 0,51 mm, yhteensopiva tavanomaisten dip-pistorasioiden tai reikien mittojen kanssa.Piirilevyn pinnan ja näyttöpohjan välinen ero on välillä 6,3 mm - 8,0 mm, mikä tarjoaa riittävästi puhdistumaa juottamiselle ja ilmavirtalle.

Kuinka valita oikea 7-segmentin näyttö?

Voit valita oikean 7-segmentin näytön aloittamalla päättämällä oikean koon.Pienemmät toimivat hyvin kämmenlaitteissa, kun taas suuret parantavat mittarien luettavuutta tai julkisia näytöksiä.Ajattele seuraavaksi väriä.Punaiset LEDit ovat yleisiä, koska ne ovat energiatehokkaita ja tarvitsevat pienempää jännitettä.Muut värit, kuten vihreä tai sininen, käyttävät enemmän virtaa ja vaativat suurempaa jännitettä.

Sinun on myös vastattava näytön tyyppi (yleinen anodi tai yleinen katodi) piiriin.Esimerkiksi, jos mikrokontrollerisi voi toimittaa virtaa (lähde), yhteinen katodin näyttö sopii paremmin.Jos se voi upottaa vain virran, mene yhteisen anodin kanssa.Tarkista aina tietotapaukset nykyisten arvosanojen, kirkkauden ja PIN -tehtävien.Tämä varmistaa, että näyttö toimii odotetusti ja välttää väärien jännitteiden tai virtojen vaurioita.

7-segmentin näytöt

Digitaaliset kellot ja kellot

Yksi 7-segmentin näytön yleisimmistä käyttötarkoituksista on digitaalisissa kelloissa ja rannekelloissa.Nämä näytöt ovat ihanteellisia näyttämään aikaa tunteina, minuutteina ja sekunteina niiden selkeyden ja yksinkertaisuuden vuoksi.Olipa kyseessä olokello sängyn pöydällä tai seinälle asennetulle toimistokellolle, 7-segmentinäytöt tarjoavat nopean ja helpon tavan lukea aika etäältä.Heidän kirkas valaistus tekee heistä myös näkyviä hämärässä tai tummissa ympäristöissä.

Digitaaliset lämpömittarit

Sekä koti- että lääketieteellisissä ympäristöissä digitaaliset lämpömittarit käyttävät usein 7-segmenttiäyttöä lämpötilan lukemien näyttämiseen.Niitä käytetään sisä-/ulkotilojen lämpömittarissa, kehon lämpömittarissa ja LVI -järjestelmissä.Koska niiden on näytettävä numerot, yleensä kaksi tai kolme numeroa, 7-segmentin näytöt ovat täydellinen istuvuus, joka tarjoaa nopean, helposti luettavan lähtöä ilman, että vaaditaan täydellistä graafista näyttöä.

Voltmetterit ja monimittarit

7-segmentinäytöt ovat vakioominaisuus digitaalisissa volttimittarissa ja monimittarissa, jotka ovat työkaluja, joita käytetään jännitteen, virran ja vastuksen mittaamiseen.Nämä näytöt antavat heti nähdä tarkat numeeriset lukemat.Heidän nopea vasteajansa ja luettavuutensa tekevät heistä hyvin soveltuvat elektroniikan testaamiseen ja vianetsintaan.

Kaasupumput ja polttoaineen annostelijat

Huopa-asemilla polttoaineen annostelijat käyttävät suuria, vankkoja 7-segmenttiäyttöjä, jotka osoittavat annostelun määrän, gallonan/litran kustannukset ja kokonaiskustannukset.Heidän kykynsä pysyä luettavissa auringonvalossa ja ankarissa ulkoolosuhteissa tekee niistä ihanteellisia tähän ympäristöön.Ne ovat myös kestäviä ja pitkäaikaisia, mikä vähentää huoltotarpeita.

Mikroaallot ja keittiön laitteet

Monet keittiön laitteet, erityisesti mikroaallot, käyttävät 7-segmenttiäyttöä keittoajan, lähtölaskentojen tai sähköasetusten näyttämiseen.Näyttö on intuitiivinen ja helppo tulkita, edes et ole teknisesti taipuvainen.Koska ne vaativat minimaalista voimaa ja tilaa, ne ovat kustannustehokkaita ratkaisuja laitteiden valmistajille.

Punnitsevat asteikot (henkilökohtainen ja teollisuus)

Sekä kodin kylpyhuoneen asteikot että teollisuusluokan punnitusjärjestelmät käyttävät 7-segmenttiäytöksiä painoarvojen esittämiseen.Nämä näytöt valitaan usein niiden luotettavuuden ja luettavuuden vuoksi.Teollisissa yhteyksissä näytöt voivat olla riittävän suuria, jotta ne voidaan nähdä etäisyydeltä varastoissa tai tuotantokerroksissa.

Teollisuus- ja laboratoriolaitteet

Ammattimaisissa asetuksissa 7-segmentinäyttöjä löytyy usein mittausvälineistä, virtalähteistä ja valvontajärjestelmistä.Niitä käytetään avainten numeeristen tietojen, kuten taajuus, paine, jännitteen tai käyttöajan, näyttämiseen.Nämä näytöt tarjoavat kestävyyden, tarkkuuden ja helpon integroinnin paneeliin kiinnitettyihin järjestelmiin.

Edulliset sulautetut järjestelmät

Monissa sulautetuissa sovelluksissa, joissa vaaditaan vain numeroita, kuten laskurit, ajastimet, tulostaulut tai perusdiagnostiikkatyökalut, 7-segmentin näytöt tarjoavat edullisen vaihtoehdon monimutkaisemmille graafisille rajapinnoille.Ne kuluttavat vähän virtaa ja ovat helppo ohjelmoida, mikä tekee niistä sopivia akkukäyttöisiin tai resurssien rajoitettuihin järjestelmiin.

Kuinka käyttää vastuksia 7-segmentin näyttöllä?

Yksi helppo tapa hallita 7-segmentin näyttöä on asettaa vastus kunkin segmentin eteen.Tämä auttaa suojaamaan näytön sisällä olevia pieniä valoja, nimeltään LEDit, liialliselta sähköltä.Liian paljon virtaa voi saada LEDit ylikuumenemaan tai lopettamaan toiminnan.Nämä vastukset auttavat myös pitämään valotason jopa kaikissa segmenteissä.Kunkin vastuksen arvo on yleensä välillä 220 ohmia (ω) ja 470 ohmia (ω).Tarkka numero riippuu kahdesta asiasta: virtalähteen jännite ja kuinka kirkas haluat näytön olevan.Esimerkiksi, jos käytät 5 voltin virtalähdettä ja jokainen segmentti käyttää noin 2 volttia, 150 OHM-vastus antaa noin 20 milliampia (MA) virran läpi.Tämä on hyvä määrä virtaa, jotta näyttö olisi riittävän kirkas, mutta silti turvallinen LEDille.

Jos käytät isompia vastuksia, vähemmän virta virtaa ja näyttö näyttää himmennimeltä.Mutta tämä voi auttaa LEDit kestämään pidempään ja käyttämään vähemmän voimaa.Jos käytät pienempiä vastuksia, enemmän virtavirtoja ja näyttö näyttää kirkkaammalta, mutta se voi kulua nopeammin ja kuumentua.Edistyneemmissä asetuksissa, kuten silloin, kun yksi vastus jaetaan useiden segmenttien välillä (kutsutaan multipleksoimiseksi), kirkkaus voi näyttää epätasaiselta.Tämä johtuu siitä, että eri segmentit voivat vetää erilaisia ​​määriä virtaa.Näissä tapauksissa on parempi käyttää yhtä vastusta jokaiselle segmentille tai käyttää erityisiä siruja, jotka ohjaavat virtaa automaattisesti.Nämä menetelmät tekevät näytöstä paremman ja toimivat luotettavasti.

Kuva 8. Perusvastuspohjainen 7-segmentin näyttökaavio

Kuva kuvaa peruspiirikaaviota yhden 7-segmentin LED-näytön ajamiseksi käyttämällä jokaiselle segmentille yksittäisiä vastuksia.Jokainen näytön segmentti (merkitty A, B, C, D, E, F, G ja DP (desimaalipiste)) on kytketty sarjaan 220Ω vastusella, joka rajoittaa virran turvallisiin tasoihin.Näitä vastuksia ohjataan kytkimien avulla, jotka kytkevät tuloksen logiikan "korkea" ja logiikan "matala", jolloin jokainen segmentti voidaan kytkeä päälle tai pois itsenäisesti.7-segmentin näytön yleinen nasta on kytketty jaettuun jännitelähteeseen, mikä mahdollistaa näytön yksittäisten LED-levyjen toiminnan syöttölogiikan signaalien perusteella.Tämä kokoonpano on esimerkki yksinkertaisimmasta ja suorimmasta tapaa testata ja käyttää 7-segmentin näyttö manuaalisesti.

Kuinka käyttää transistoreita 7-segmentin näytöllä?

Transistorit ovat kuin pieniä elektronisia kytkimiä, jotka auttavat hallitsemaan, mitkä 7-segmentin näytön osat syttyvät.”Yhteisessä katodiasennuksessa” kaikki LEDien negatiiviset päät (katodit) yhdistetään toisiinsa ja kytketään maahan.Segmentin valaistamiseksi mikrokontrolleri lähettää signaalin positiiviseen päähän (anodi).Koska maa on kytkettävä päälle ja pois päältä kunkin numeron hallitsemiseksi, käytetään NPN -transistoreja.Mikrokontrolleri lähettää pienen signaalin transistorin pohjaan (keskimmäiseen jalkaan), ja tämä antaa virran virtata sen läpi, valaisee segmentti.

”Yhteisessä anodissa” kaikki positiiviset päät (anodit) on kytketty toisiinsa ja kytketty voimaan (yleensä 5 V).Täällä voit käyttää PNP-transistoreita tai erityisiä kytkimiä, kuten N-kanava-mosfetsiä negatiivisten päät (katodit).Näyttö syttyy, kun mikrokontrolleri lähettää signaalin katodin alhaiseksi vetämiseksi (lähellä 0 V).Näytöille, joissa on useampi kuin yksi numero, käytetään multipleksointia.Tämä tarkoittaa, että mikrokontrolleri kytkee päälle yhden numeron kerrallaan erittäin nopeasti, niin nopeasti, että näyttää siltä, ​​että kaikki numerot ovat päällä kerralla.Jokainen numero käyttää omaa transistoriaan, jonka mikrokontrolleri kytkeytyy päälle ja pois päältä, lähettäen samalla oikeat signaalit segmenteille.

Mikrokontrollerin suojaamiseksi ja varmista, että transistorit toimivat kunnolla, pieni vastus (yleensä noin 1000 ohmia) asetetaan mikrokontrollerin ja transistorin pohjan väliin.Tämä rajoittaa kuinka paljon virta virtaa. Lisäksi on tärkeää valita transistorit, jotka pystyvät käsittelemään LEDien tarvitsemaa virtaa.Jos transistorit ovat liian heikkoja, ne voivat ylikuumentua tai lopettaa toiminnan, ja näyttö ei välttämättä näytä oikealta.Oikeiden osien valitseminen ja huolellisesti lämmön hallinta auttaa näyttöä toimimaan hyvin ja kestämään pidempään.

Kuva 9. 7-segmentin näyttökaavion transistoripohjainen ohjaus

Kaavio havainnollistaa yksinkertaista menetelmää yksinumeroisen seitsemän segmentin näytön ajamiseksi käyttämällä kahdeksan kytkintä (SW1-SW8), joista kukin on kytketty 220Ω-vastuksen kautta näytön yksittäisiin segmentteihin.Segmentin ohjauslinjat ohjataan näyttötuloihin, jotka saavat virran transistorikytkimen (Q1) kautta.1 kΩ: n vastus (R9) yhdistää transistorin pohjan 5 V: n ohjauslinjaan, jolloin näyttö voidaan aktivoida, kun transistori on kytketty päälle.Tämä asennus varmistaa näytön oikean virranohjauksen ja tehokkaan toiminnan.

Johtopäätös

7-segmentinäytöt ovat yksinkertainen ja hyödyllinen tapa näyttää numeroita elektronisissa laitteissa.Jokainen segmentti on kuin pieni valo, ja kytkemällä oikeat päälle, voit näyttää minkä tahansa numeron välillä 0 - 9. Voit käyttää joko yhteistä katodi- tai yhteistä anodinäyttöä piiristäsi riippuen.Näytön ja mikrokontrollerin suojaamiseksi sinun on käytettävä vastuksia tai transistoreita.Jos sinulla on useampi kuin yksi numero, voit käyttää multipleksoimista nimeltä menetelmää yksi kerrallaan todella nopeasti, joten ne kaikki näyttävät valaistuilta.Näitä näytöitä käytetään monissa asioissa, kuten digitaaliset kellot, asteikot, mittarit ja keittiön laitteet, koska ne ovat halpoja, helppokäyttöisiä ja selkeitä lukea.Tämän oppaan vinkkien avulla voit lisätä ja helposti 7-segmentin näytöt omiin projekteihisi.