Dvoubarevný sedmisegmentový indikátor. Sedmisegmentová správa indikátorů. Statické ovládání LED

Určitě jste již viděli indikátory - „osmičky“. Jedná se o sedmisegmentový LED indikátor, který slouží k zobrazení čísel od 0 do 9 a také desetinné čárky ( DP- desetinná čárka) nebo čárka.

Strukturálně je takový výrobek sestavením LED diod. Každá montážní LED osvětluje svůj vlastní segment.

V závislosti na modelu může sestava sestávat z 1 - 4 sedmisegmentových skupin. Například indikátor ALS333B1 se skládá z jedné sedmisegmentové skupiny, která je schopna zobrazit pouze jednu číslici od 0 do 9.

Ale LED indikátor KEM-5162AS již má dvě sedmisegmentové skupiny. Je dvoumístný. Níže uvedená fotografie ukazuje různé 7segmentové LED indikátory.

Existují také indikátory se 4 sedmi segmentovými skupinami-čtyřmístnými (na fotografii-FYQ-5641BSR-11). Mohou být použity v domácích elektronických hodinkách.

Jak jsou na diagramech uvedeny sedmisegmentové indikátory?

Vzhledem k tomu, že sedmisegmentový indikátor je kombinované elektronické zařízení, jeho obraz v diagramech se příliš neliší od jeho vzhledu.

Je třeba věnovat pozornost pouze skutečnosti, že každý kolík odpovídá určitému segmentu znaků, ke kterému je připojen. Existuje také jeden nebo více běžných katodových nebo anodových vodičů - v závislosti na modelu zařízení.

Vlastnosti sedmisegmentových indikátorů.

Přes zdánlivou jednoduchost tohoto detailu má také některé zvláštnosti.

Nejprve jsou to sedmisegmentové LED indikátory se společnou anodou a společnou katodou. Tuto funkci je třeba vzít v úvahu při nákupu domácího designu nebo zařízení.

Zde například pinout již známého 4místného indikátoru FYQ-5641BSR-11.

Jak vidíte, anody LED diod každé číslice jsou sloučeny a přeneseny na samostatný výstup. Katody LED, které patří do segmentu značek (např. G) jsou spojeny dohromady. Hodně závisí na tom, jaký druh schématu připojení má indikátor (se společnou anodou nebo katodou). Když se podíváte na schematická schémata zařízení využívajících sedmisegmentové indikátory, je jasné, proč je to tak důležité.

Kromě malých indikátorů existují i ​​velké a dokonce velmi velké. Mohou být vidět na veřejných místech, obvykle ve formě nástěnných hodin, teploměrů, informátorů.

Pro zvětšení velikosti čísel na displeji a současně zachování dostatečného jasu pro každý segment se používá několik LED diod zapojených do série. Zde je příklad takového indikátoru - vejde se do vaší dlaně. to FYS-23011-BUB-21.

Jeden segment se skládá ze 4 LED zapojených do série.

Chcete -li rozsvítit jeden ze segmentů (A, B, C, D, E, F nebo G), musíte na něj použít napětí 11,2 voltů (2,8 V na LED). Je možné a méně, například 10V, ale sníží se také jas. Výjimkou je desetinná tečka (DP), její segment se skládá ze dvou LED diod. Potřebuje pouze 5 - 5,6 voltů.

Také v přírodě existují dvoubarevné indikátory. Zahrnují například červené a zelené LED diody. Ukazuje se, že do pouzdra jsou zabudovány dva indikátory, ale s LED diodami různých zářivých barev. Pokud na oba řetězce LED přivedete napětí, můžete získat žlutou barvu segmentů. Zde je schéma zapojení jedné z těchto dvoubarevných LED diod (SBA-15-11EGWA).

Pokud přepnete piny 1 ( ČERVENÉ) a 5 ( ZELENÁ) na napájení „+“ prostřednictvím klíčových tranzistorů, poté můžete změnit barvu záře zobrazovaných čísel z červené na zelenou. A pokud spojíte piny 1 a 5 současně, pak bude barva záře oranžová. Takto si můžete pohrát s indikátory.

Sedmisegmentová správa displeje.

K ovládání sedmisegmentových indikátorů v digitálních zařízeních se používají posuvné registry a dekodéry. Například rozšířeným dekodérem pro ovládání indikátorů řady ALS333 a ALS324 je mikroobvod K514ID2 nebo K176ID2... Zde je příklad.

A pro ovládání moderních indikátorů importu se obvykle používají posuvné registry. 74HC595... Teoreticky je možné ovládat segmenty displeje přímo z výstupů mikrokontroléru. Takové schéma se však používá jen zřídka, protože to vyžaduje použití několika pinů samotného mikrokontroléru. K tomuto účelu se proto používají posuvné registry. Navíc proud spotřebovaný LED diodami segmentu znaménka může být větší než proud, který může poskytnout běžný výstup mikrokontroléru.

K ovládání velkých sedmisegmentových indikátorů, jako je FYS-23011-BUB-21, se používají specializované ovladače, například mikroobvod MBI5026.

Co je uvnitř sedmisegmentového indikátoru?

No, trochu chutné. Každý elektronický inženýr by takový nebyl, kdyby ho nezajímaly „vnitřnosti“ rádiových komponent. To je uvnitř indikátoru ALS324B1.

Černé čtverečky na základně jsou krystaly LED. Můžete také vidět zlaté propojky, které spojují krystal s jedním z vodičů. Tento indikátor již bohužel nebude fungovat, protože tyto propojky byly odříznuty. Pak se ale můžeme podívat, co se skrývá za ozdobným panelem výsledkové tabule.

LED (nebo světlo emitující dioda) je optická dioda, která při předpětí dopředu vyzařuje světelnou energii ve formě „fotonů“. V elektronice tento proces nazýváme elektroluminiscence. Barva viditelného světla vyzařovaného LED diodami se pohybuje od modré do červené a je určena vyzařovaným spektrálním světlem, které zase závisí na různých nečistotách, které se přidávají do polovodičových materiálů během jejich výroby.

LED diody mají oproti tradičním žárovkám a svítidlům mnoho výhod a možná nejdůležitější z nich jsou jejich malá velikost, odolnost, různé barvy, nízké náklady a snadná dostupnost a schopnost snadno interagovat s různými dalšími elektronickými součástmi v digitálních obvodech.

Hlavní výhodou LED diod je však to, že kvůli jejich malým rozměrům lze některé z nich soustředit do jednoho kompaktního balíčku, tvořícího takzvaný sedmisegmentový indikátor.

Sedmisegmentový indikátor se skládá ze sedmi LED diod (odtud jeho název) uspořádaných do obdélníku, jak je znázorněno na obrázku. Každá ze sedmi LED diod se nazývá segment, protože když svítí, segment je součástí číslice (desetinné nebo 12místné). Někdy je v rámci jednoho balíčku použita 8. přídavná LED dioda. Slouží k zobrazení desetinné čárky (DP), což umožňuje zobrazit, pokud jsou dva nebo více než 7 segmentových displejů spojeny dohromady, aby představovaly čísla větší než deset.

Každý ze sedmi segmentů LED displeje je připojen k odpovídající podložce řady kontaktů umístěné přímo na obdélníku plastový obal indikátor. LED kolíky jsou označeny štítky a až g představujícími každý jednotlivý segment. Ostatní piny LED segmentů jsou spojeny dohromady a tvoří společný terminál.

Předpětí vpřed aplikované na odpovídající piny segmentů LED v určitém pořadí způsobí, že se některé segmenty rozsvítí, zatímco zbytek zůstane ztmavený, což umožní, aby se na displeji zobrazil požadovaný znak čísla vzoru zvýrazněno. To nám umožňuje reprezentovat každou z deseti desetinných číslic od 0 do 9 na 7segmentovém displeji.

Obecný kolík se obvykle používá k určení typu 7segmentového displeje. Každý LED displej má dva připojovací vodiče, z nichž jeden se nazývá „anoda“ a druhý se nazývá „katoda“. Sedmisegmentový LED indikátor proto může mít dva typy obvodových provedení - se společnou katodou (OK) a se společnou anodou (OA).

Rozdíl mezi těmito dvěma typy displejů je v tom, že v provedení s OK jsou katody všech 7 segmentů navzájem přímo spojeny a v obvodu se společnou (OA) anodou jsou připojeny anody všech 7 segmentů navzájem. Oba režimy fungují následovně.

• Společná katoda (OK) - propojené katody všech segmentů LED mají logickou úroveň „0“ nebo jsou připojeny ke společnému vodiči. Jednotlivé segmenty jsou zvýrazněny použitím signálu „vysoké“ logické úrovně nebo logického „1“ na jejich anodový výstup přes omezovací odpor, aby se vytvořilo dopředné zkreslení jednotlivých LED diod.
• Společná anoda (OA) - anody všech segmentů LED jsou kombinovány a mají logickou úroveň „1“. Jednotlivé segmenty indikátoru se rozsvítí, když je každá konkrétní katoda připojena k zemi, logický „0“ nebo signál s nízkým potenciálem přes odpovídající omezující odpor.

Obecně jsou více populární 7segmentové měřiče společných anod, protože mnoho logických obvodů může odebírat více proudu, než může poskytnout napájecí zdroj. Všimněte si také, že společný katodový displej není přímou náhradou v obvodu pro společný katodový displej. Naopak se to rovná zapnutí LED diod v opačném směru, a proto nedojde k žádnému vyzařování světla.

Přestože 7segmentový indikátor lze považovat za jeden displej, stále se skládá ze sedmi samostatných LED v jednom balení a jako takové tyto LED diody vyžadují nadproudovou ochranu. LED diody vyzařují světlo pouze tehdy, jsou -li zkresleny dopředu a množství světla, které vyzařují, je úměrné dopřednému proudu. To pouze znamená, že intenzita světla LED se zvyšuje přibližně lineárně s rostoucím proudem. Aby se zabránilo poškození LED, musí být tento dopředný proud monitorován a omezen na bezpečnou hodnotu externím omezovacím odporem.

Tyto sedmisegmentové indikátory se nazývají statické. Jejich výraznou nevýhodou je velký počet pinů v balení. K odstranění této nevýhody se používají schémata dynamického řízení pro sedmisegmentové indikátory.

Sedmisegmentový indikátor získal mezi radioamatéry velkou popularitu, protože se snadno používá a je snadno srozumitelný.

V tomto článku budeme hovořit o digitálních odečtech.
Sedmisegmentové LED indikátory jsou navrženy tak, aby zobrazovaly arabské číslice od 0 do 9 (obr. 1).

Takové indikátory jsou jednociferné, které zobrazují pouze jedno číslo, ale v jednom korpusu (víceciferném) může být kombinováno více sedmisegmentových skupin. V tomto případě jsou čísla oddělena desetinnou čárkou (obr. 2)

Obr.

Indikátor se nazývá sedmisegmentový kvůli tomu, že zobrazený symbol je postaven ze samostatných sedmi segmentů. Uvnitř pouzdra takového indikátoru jsou LED diody, z nichž každá osvětluje svůj vlastní segment.
Je problematické na těchto indikátorech zobrazovat písmena a jiné symboly, proto se pro tyto účely používají 16segmentové indikátory.

Existují dva typy indikátorů LED.
V první z nich jsou všechny katody, tj. záporné vývody všech LED jsou zkombinovány dohromady a na pouzdru je pro ně přidělen odpovídající svod.
Zbývající vodiče indikátoru jsou připojeny k anodě každé z LED diod (obr. 3, a). Toto se nazývá společný katodový obvod.
Existují také indikátory, ve kterých jsou LED diody každého ze segmentů připojeny podle schématu se společnou anodou (obr. 3, b).

Obr.

Každý segment je označen odpovídajícím písmenem. Obrázek 4 ukazuje jejich umístění.

Obr.

Jako příklad zvažte dvoumístný sedmisegmentový indikátor GND-5622As-21 s červenou záři. Mimochodem, v závislosti na modelu existují i ​​jiné barvy.
Pomocí třívoltové baterie můžete segmenty zapnout, a pokud spojíte skupinu pinů a připojíte k nim energii, můžete dokonce zobrazit čísla. Tato metoda je ale nepohodlná, takže k ovládání sedmisegmentových indikátorů se používají posuvné registry a dekodéry. Často jsou také výstupy indikátorů připojeny přímo k výstupům mikrokontroléru, ale pouze pokud jsou použity indikátory s nízkou spotřebou proudu. Obrázek 5 ukazuje fragment obvodu pomocí PIC16F876A.

Obr.

K ovládání sedmisegmentového indikátoru se často používá dekodér K176ID2.
Tento mikroobvod je schopen převést binární kód skládající se z nul a jedniček na desetinné číslice od 0 do 9.

Abyste pochopili, jak to všechno funguje, musíte sbírat jednoduché schéma(obr. 6). Dekodér K176ID2 je vyroben v balení DIP16. Má 7 výstupních pinů (piny 9 - 15), každý vyhrazený pro konkrétní segment. Bodové ovládání zde není k dispozici. Mikroobvod má také 4 vstupy (piny 2 - 5) pro napájení binární kód... 16. a 8. kolík jsou dodávány s plusovým a mínusovým výkonem. Další tři závěry jsou pomocné, promluvím o nich o něco později.

Obr.

DD1 - K176ID2
R1 - R4 (10 - 100 kΩ)
HG1-GND-5622As-21

V obvodu jsou 4 páčkové přepínače (můžete použít libovolná tlačítka), po jejich stisknutí je na vstupy dekodéru dodávána logická jednotka z napájecího zdroje. Mimochodem, samotný mikroobvod je napájen napětím 3 až 15 voltů. PROTI tento příklad celý obvod je napájen 9voltovou „korunkou“.

V obvodu jsou také 4 odpory. Jedná se o takzvané pull-up odpory. Jsou potřebné k zajištění nízké úrovně na logickém vstupu při absenci signálu. Bez nich mohou být údaje na indikátoru zobrazeny nesprávně. Doporučuje se použít totéžodpor od 10 kOhm do 100 kOhm.

V diagramu nejsou piny 2 a 7 indikátoru HG1 zapojeny. Pokud připojíte pin DP k mínus napájení, pak se rozsvítí desetinná tečka. A pokud na pin Dig.2 použijete mínus, pak se rozsvítí i druhá skupina segmentů (bude zobrazovat stejný symbol).

Vstupy dekodéru jsou uspořádány tak, že pro zobrazení čísel 1, 2, 4 a 8 na indikátoru je zapotřebí pouze jedno tlačítko (prkénko má přepínací spínače odpovídající vstupům D0, D1, D2 a D3). Pokud není signál, zobrazí se číslo nula. Když je na vstup D0 přiveden signál, zobrazí se číslo 1. A tak dále. Chcete -li zobrazit další čísla, musíte stisknout kombinaci přepínacích přepínačů. A které z nich potřebujete stisknout, nám prozradí tabulka 1.

Stůl 1.

K zobrazení číslice „3“ je nutné použít logickou jednotku na vstupu D0 a D1. Pokud dáte signál D0 a D2, zobrazí se číslo „5“(obr. 6).

Obr.

Zde je rozbalená tabulka, ve které vidíme nejen očekávaný údaj, ale také ty segmenty (a - g), které budou tento obrázek tvořit.

Tabulka 2.

Pomocné jsou 1, 6 a 7 kolíků mikroobvodu (S, M, K, v daném pořadí).

V diagramu (obr. 6) je 6. svorka „M“ uzemněna (k zápornému napájecímu zdroji) a na výstupu mikroobvodu je kladné napětí pro práci s indikátorem se společnou katodou. Pokud je použit indikátor se společnou anodou, měl by být jeden použit na 6. výstup.

Pokud je na 7. pin „K“ aplikována logická jednotka, pak indikátor zhasne, nula indikaci povolí. V obvodu je tento pin uzemněn (k zápornému napájecímu zdroji).

Na první výstup dekodéru je přiváděna logická jednotka (plus napájení), která umožňuje zobrazení převedeného kódu na indikátoru. Pokud ale na tento pin (S) použijete logickou nulu, vstupy přestanou přijímat signál a aktuální zobrazené znaménko na indikátoru zamrzne.

Za zmínku stojí jedna zajímavá věc: víme, že přepínač D0 obsahuje číslo „1“ a přepínač D1 obsahuje číslo „2“. Pokud stisknete oba přepínače, zobrazí se číslo 3 (1 + 2 = 3). A v ostatních případech indikátor zobrazuje součet číslic, které tvoří tuto kombinaci. Dojdeme k závěru, že vstupy dekodéru jsou promyšlené a mají velmi logické kombinace.

Můžete se také podívat na video k tomuto článku.

Nebo teploměry s velkými čísly, je obtížné najít vhodné indikátory (například ALS) a někdy potřebujete velikost, která není vůbec k dispozici. Za tímto účelem je každý prvek (segment) čísel často sestaven z několika obyčejných kulatých LED diod. Nabízíme dokonalejší a pohodlnější verzi takového řešení pomocí mikroobvodu 74HC595. Výsledkem projektu byly náznaky téměř 10 centimetrů na výšku, které lze vidět na dlouhé vzdálenosti. V případě potřeby lze k sobě sériově připojit velký počet číslic prostřednictvím vyhrazeného konektoru.

Schematický diagram

Tento obvod je jednomístný 7segmentový řadič displeje využívající velkou sadu 5 LED diod na segment a posuvný registr pro snadné ovládání mikrokontroléru prostřednictvím vstupu. Každá z LED diod použitých v tomto projektu má průměr 5 mm.

ULN2003 IC pomáhá zesilovat proud procházející LED diodami. Rezistory R1 - R8 jsou odpory omezující proud pro LED diody, které jsou zapojeny do obvodu v sérii.

Dobrý den! Po mé dlouhé a vynucené přestávce budeme pokračovat ve zvládání kurzu Arduino Programming. V jedné z našich předchozích lekcí jsme již pracovali se sledem LED diod, nyní je čas přejít k další fázi výcviku. Tématem dnešního článku bude 7segmentový indikátor.

Úvod do 7segmentového displeje bude rozdělen na dvě části. V první části si povrchně „projdeme“ teoretickou složku, budeme pracovat s hardwarem a psát jednoduché programy.

Minule jsme pracovali se sekvencí 8 LED, dnes jich bude také 8 (7 - LED pásy a 1 bod). Na rozdíl od předchozí sekvence nejsou prvky této sady seřazeny (jeden po druhém), ale jsou seřazeny v určitém pořadí. Díky tomu můžete pomocí pouze jedné komponenty zobrazit 10 číslic (od 0 do 9).

Další významný rozdíl, díky kterému tento indikátor vyniká na pozadí jednoduchých LED diod. Má společnou katodu (nebo spíše dvě ekvivalentní ramena 3 a 8, ke kterým je katoda připojena). Stačí připojit jednu z katod k zemi ( GND). Všechny indikační prvky mají jednotlivé anody.

Malá odbočka. Všechny výše uvedené platí pro 7segmentové displeje se společnou katodou. Existují však indikátory se společnou anodou. Propojení takových indikátorů má výrazné rozdíly, proto si prosím nezaměňujte „hříšný se spravedlivým“. Je nutné jasně pochopit, jaký typ sedmisegmentového hráče máte ve svých rukou!

Kromě rozdílů mezi jednoduchými LED a 7segmentovými displeji existují i ​​podobnosti. Například: indikátory, podobně jako diody LED, lze namontovat za sebou (sekvence) pro zobrazení dvou, tří, čtyřmístných čísel (číslic). Nedoporučuji vám však, abyste se příliš zabývali vlastní montáží segmentových sad. V prodeji „vedle“ jednociferných indikátorů se prodávají i víceciferné.

Doufám, že jste nezapomněli na nutnost použití odporů omezujících proud při připojování LED diod. Totéž platí pro indikátory: každý prvek indikátoru musí mít připojený vlastní odpor. 8 prvků (7 + 1) - 8 odporů.

Měl jsem po ruce sedmisegmentové zařízení s označením 5161AS (společná katoda). Pinout kontaktů:

Schematický diagram

Jak jsem již řekl, za účelem zapnutí segmentu „A“ připojte „uzemnění“ k jakémukoli společnému kontaktu (3 nebo 8) a na pin 7 napájejte 5V. Pokud je indikátor se společnou anodou, pak dodáváme 5V na anodu a „uzemnění“ na výstup segmentu!

Pojďme dát dohromady zkušební stolici. Spojujeme vodiče v pořadí, počínaje první nohou, která jde na 2. kolík desky Arduino. Zem připojíme k 8. výstupu indikátoru.

Po sestavení stojanu můžete začít psát firmware.

Chcete -li zkontrolovat indikátor, spusťme psaný program. Vyberte prvek „A“ a mrkněte.

Nyní mrkneme na číslo 2. Chcete -li to provést, zapněte několik dalších prvků.

Chcete-li zobrazit jednu číslici, musíte napsat n-počet řádků kódu. Obtížné, nemyslíte.

Existuje ještě jeden způsob. Aby se na indikátoru zobrazila jakákoli číslice, musí být nejprve reprezentována jako určitá posloupnost bitů.

Tabulka korespondence.

Pokud má displej společnou anodu, pak 1 musí být nahrazeno 0 a 0 za 1!

Šestnáctkový sloupec je bajtovou reprezentací číslice (o tom si povíme podrobněji ve druhé části).

Číslo v binárním zápisu se zapisuje následovně: 0b00000000. 0b- binární systém. Nuly znamenají, že všechny LED diody nesvítí.

Při připojování jsme použili piny od 2 do 9. Pro zapnutí výstupu 2 napište jednotku = 0b00000001.Čtvrtý bit zprava je zodpovědný za bod. Úplně poslední bit je zodpovědný za řádek uprostřed indikátoru.

Napíšeme si příklad výstupu číslice 0.

Abychom snížili počet zadaných řádků, použijeme smyčku, která nám umožní „opakovat“ všech 8 bitů. Variabilní Enable_segment je přiřazena hodnota bitu, který má být načten. Poté je aktuální pin nastaven na příslušný režim ( přítomnost nebo nepřítomnost signálu).

Poznámka: funkce bitRead () čte stav zadaného bitu a vrací hodnotu stavu (0 nebo 1).bitRead (x, n)kde x je číslo, jehož bit musí být přečten; n je číslo bitu, jehož stav je nutné přečíst. Číslování začíná nejméně významným bitem (nejvíce vpravo) číslovaným 0.

A na konci prvního dílu napíšeme malé počítadlo.