Dvobojni indikator sa sedam segmenata. Upravljanje indikatorima u sedam segmenata. Statička LED kontrola

Sigurno ste već vidjeli indikatore - "osmice". Ovo je LED indikator sa sedam segmenata koji se koristi za prikaz brojeva od 0 do 9, kao i decimalne točke ( DP- decimalna točka) ili zarez.

Strukturno, takav proizvod je sklop LED dioda. Svaki LED sklop osvjetljava svoj segment.

Ovisno o modelu, sklop se može sastojati od 1 - 4 grupe od sedam segmenata. Na primjer, indikator ALS333B1 sastoji se od jedne grupe od sedam segmenata, koja može prikazati samo jednu znamenku od 0 do 9.

Ali LED indikator KEM-5162AS već ima dvije grupe od sedam segmenata. Dvoznamenkasta je. Fotografija ispod prikazuje različite 7-segmentne LED indikatore.

Tu su i indikatori s 4 grupe od sedam segmenata - četveroznamenkasti (na fotografiji - FYQ-5641BSR-11). Mogu se koristiti u domaćim elektroničkim satovima.

Kako su indikatori sa sedam segmenata prikazani na dijagramima?

Budući da je indikator sa sedam segmenata kombinirani elektronički uređaj, njegova se slika na dijagramima ne razlikuje puno od izgleda.

Treba samo obratiti pozornost na činjenicu da svaki pin odgovara određenom segmentu znakova na koji je povezan. Također postoji jedan ili više uobičajenih katodnih ili anodnih vodova - ovisno o modelu uređaja.

Značajke indikatora od sedam segmenata.

Unatoč naizgled jednostavnosti ovog detalja, on također ima neke osobitosti.

Prvo, postoje sedmosegmentni LED indikatori sa zajedničkom anodom i zajedničkom katodom. Ovu značajku treba uzeti u obzir pri kupnji za domaći dizajn ili uređaj.

Evo, na primjer, pinout već poznatog 4-znamenkastog indikatora FYQ-5641BSR-11.

Kao što možete vidjeti, anode LED dioda svake znamenke se kombiniraju i dovode na poseban izlaz. Katode LED dioda koje pripadaju segmentu znakova (npr. G) su međusobno povezani. Mnogo ovisi o tome kakvu shemu povezivanja indikator ima (sa zajedničkom anodom ili katodom). Ako pogledate shematske dijagrame uređaja koji koriste indikatore od sedam segmenata, postaje jasno zašto je to toliko važno.

Osim malih pokazatelja, postoje veliki, pa čak i vrlo veliki. Mogu se vidjeti na javnim mjestima, obično u obliku zidnih satova, termometara, informatora.

Za povećanje veličine brojeva na zaslonu i istovremeno održavanje dovoljne svjetline za svaki segment, koristi se nekoliko LED dioda, povezanih u seriju. Evo primjera takvog pokazatelja - stane na dlan. to FYS-23011-BUB-21.

Jedan segment se sastoji od 4 LED diode spojene u seriju.

Da biste osvijetlili jedan od segmenata (A, B, C, D, E, F ili G), na njega morate primijeniti napon od 11,2 volta (2,8 V po LED-u). Moguće je i manje, na primjer, 10V, ali će se i svjetlina smanjiti. Iznimka je decimalna točka (DP), čiji se segment sastoji od dvije LED diode. Potrebno mu je samo 5 - 5,6 volti.

Također u prirodi postoje dvobojni indikatori. Uključuju, na primjer, crvene i zelene LED diode. Ispada da su u kućište ugrađena dva indikatora, ali s LED diodama različitih boja sjaja. Ako primijenite napon na oba LED lanca, možete dobiti žutu boju segmenata sjaja. Ovdje je dijagram ožičenja za jednu od ovih dvobojnih LED dioda (SBA-15-11EGWA).

Ako promijenite pinove 1 ( CRVENA) i 5 ( ZELENI) na "+" napajanje preko ključnih tranzistora, tada možete promijeniti boju sjaja prikazanih brojeva iz crvene u zelenu. A ako spojite igle 1 i 5 u isto vrijeme, tada će boja sjaja biti narančasta. Ovako se možete igrati s indikatorima.

Upravljanje zaslonom od sedam segmenata.

Za upravljanje sedmosegmentnim indikatorima u digitalnim uređajima koriste se registri pomaka i dekoderi. Na primjer, široko rasprostranjeni dekoder za kontrolu indikatora serije ALS333 i ALS324 je mikro krug K514ID2 ili K176ID2... Evo primjera.

A za kontrolu suvremenih indikatora uvoza obično se koriste registri pomaka. 74HC595... U teoriji, moguće je upravljati segmentima zaslona izravno s izlaza mikrokontrolera. Ali takva se shema rijetko koristi, jer to zahtijeva korištenje dosta pinova samog mikrokontrolera. Stoga se u tu svrhu koriste pomačni registri. Osim toga, struja koju troše LED diode znakovnog segmenta može biti veća od struje koju može pružiti obični izlaz mikrokontrolera.

Za upravljanje velikim indikatorima od sedam segmenata, kao što je FYS-23011-BUB-21, koriste se specijalizirani upravljački programi, na primjer, mikro krug MBI5026.

Što se nalazi unutar indikatora od sedam segmenata?

Pa malo ukusno. Nijedan inženjer elektronike ne bi bio takav da ga ne zanimaju "unutarnje" radio komponente. To je ono što se nalazi unutar indikatora ALS324B1.

Crni kvadrati na bazi su LED kristali. Također možete vidjeti zlatne skakače koji spajaju kristal s jednim od izvoda. Nažalost, ovaj indikator više neće raditi, jer su ovi skakači odsječeni. Ali tada možemo vidjeti što se krije iza ukrasne ploče semafora.

LED (ili dioda koja emitira svjetlo) je optička dioda koja emitira svjetlosnu energiju u obliku "fotona" kada je usmjerena prema naprijed. U elektronici taj proces nazivamo elektroluminiscencijom. Boja vidljive svjetlosti koju emitiraju LED diode kreće se od plave do crvene i određena je emitiranom spektralnom svjetlošću, koja pak ovisi o raznim nečistoćama koje se dodaju poluvodičkim materijalima tijekom njihove proizvodnje.

LED diode imaju mnoge prednosti u odnosu na tradicionalne svjetiljke i tijela, a možda najvažnije od njih su njihova mala veličina, izdržljivost, različite boje, niska cijena i laka dostupnost te mogućnost jednostavne interakcije s raznim drugim elektroničkim komponentama u digitalnim sklopovima.

No, glavna prednost LED dioda je ta što se zbog njihove male veličine neke od njih mogu koncentrirati u jednom kompaktnom kućištu, tvoreći takozvani indikator od sedam segmenata.

Indikator sa sedam segmenata sastoji se od sedam LED dioda (otuda i njegovo ime) raspoređenih u pravokutnik, kao što je prikazano na slici. Svaka od sedam LED dioda naziva se segmentom, jer kada svijetli, segment čini dio znamenke (decimalne ili 12-znamenkaste) Ponekad se unutar jednog paketa koristi osma dodatna LED-ica koja služi za prikaz decimalne točke (DP), čime se omogućuje prikaz jesu li dva ili više od 7-segmentnih zaslona spojena zajedno da predstavljaju brojeve veće od deset.

Svaki od sedam segmenata LED zaslona spojen je na odgovarajući jastučić kontaktnog reda koji se nalazi izravno na pravokutnom plastično kućište indikator. LED igle su označene oznakama od a do g koje predstavljaju svaki pojedinačni segment. Ostale igle LED segmenata su međusobno povezane i čine zajednički terminal.

Dakle, pristranost naprijed primijenjena na odgovarajuće igle LED segmenata određenim redoslijedom uzrokovat će da neki segmenti svijetle, dok će ostali ostati zatamnjeni, što omogućuje da se željeni simbol broja uzorka prikaže na zaslonu kako bi se istaknuo . To nam omogućuje predstavljanje svake od deset decimalnih znamenki od 0 do 9 na 7-segmentnom zaslonu.

Opći pin se obično koristi za određivanje vrste 7-segmentnog zaslona. Svaki LED zaslon ima dva priključka, od kojih se jedan naziva "anoda", a drugi se naziva "katoda". Stoga LED indikator sa sedam segmenata može imati dvije vrste dizajna kruga - sa zajedničkom katodom (OK) i sa zajedničkom anodom (OA).

Razlika između ova dva tipa zaslona je u tome što su u izvedbi s OK katode svih 7 segmenata međusobno izravno povezane, a u krugu sa zajedničkom (OA) anodom, anode svih 7 segmenata su spojene na jedni druge. Obje sheme rade na sljedeći način.

• Zajednička katoda (OK) - međusobno povezane katode svih LED segmenata imaju logičku razinu "0" ili su spojene na zajedničku žicu. Pojedinačni segmenti su istaknuti primjenom "visoke" logičke razine ili logičkog "1" signala na njihov anodni izlaz kroz ograničavajući otpornik kako bi se stvorila pristranost prema naprijed pojedinačnih LED dioda.
• Zajednička anoda (OA) - anode svih LED segmenata su kombinirane i imaju logičku razinu "1". Pojedinačni segmenti indikatora svijetle kada je svaka određena katoda spojena na masu, logička "0" ili signal niskog potencijala kroz odgovarajući ograničavajući otpornik.

Općenito, 7-segmentni mjerači sa zajedničkom anodom su popularniji jer mnogi logički sklopovi mogu povući više struje nego što izvor napajanja može opskrbiti. Također imajte na umu da zaslon sa zajedničkom katodom nije izravna zamjena u krugu za zaslon sa zajedničkom katodom. Suprotno tome, ovo je jednako uključivanju LED dioda u suprotnom smjeru i stoga se svjetlo ne emitira.

Iako se 7-segmentni indikator može promatrati kao jedan zaslon, on se i dalje sastoji od sedam pojedinačnih LED dioda unutar jednog paketa, te kao takve ove LED diode trebaju zaštitu od prekomjerne struje. LED diode emitiraju svjetlost samo kada su usmjerene prema naprijed i količina svjetlosti koju emitiraju proporcionalna je struji naprijed. To samo znači da se intenzitet LED svjetla povećava približno linearno s povećanjem struje. Dakle, kako bi se izbjeglo oštećenje LED-a, ovu struju prema naprijed mora se nadzirati i ograničiti na sigurnu vrijednost pomoću vanjskog ograničavajućeg otpornika.

Takvi indikatori od sedam segmenata nazivaju se statički. Njihov značajan nedostatak je veliki broj igala u pakiranju. Kako bi se uklonio ovaj nedostatak, koriste se dinamičke upravljačke sheme za indikatore od sedam segmenata.

Indikator sa sedam segmenata stekao je veliku popularnost među radioamaterima jer je prikladan za korištenje i lako razumljiv.

U ovom članku ćemo govoriti o digitalnom očitavanju.
Sedmosegmentni LED indikatori dizajnirani su za prikaz arapskih brojeva od 0 do 9 (slika 1).

Takvi indikatori su jednoznamenkasti, koji prikazuju samo jedan broj, ali može biti više grupa od sedam segmenata kombiniranih u jednom tijelu (višeznamenkasto). U ovom slučaju brojevi su odvojeni decimalnim zarezom (slika 2)

sl. 2.

Indikator se naziva sedmosegmentni zbog činjenice da je prikazani simbol izgrađen od odvojenih sedam segmenata. Unutar kućišta takvog indikatora nalaze se LED diode od kojih svaka osvjetljava svoj segment.
Problematično je prikazati slova i druge simbole na takvim indikatorima, stoga se za te svrhe koriste indikatori od 16 segmenata.

Postoje dvije vrste LED indikatora.
U prvom od njih sve katode, t.j. negativni vodovi svih LED dioda se kombiniraju zajedno i odgovarajući kabel im je dodijeljen na kućištu.
Ostatak vodiča indikatora spojen je na anodu svake od LED dioda (slika 3, a). To se zove zajednički katodni krug.
Postoje i indikatori u kojima su LED diode svakog od segmenata spojene prema shemi sa zajedničkom anodom (slika 3, b).

Slika 3.

Svaki segment je označen odgovarajućim slovom. Slika 4 prikazuje njihov položaj.

Slika 4.

Kao primjer, razmotrite dvoznamenkasti indikator od sedam segmenata GND-5622As-21 s crvenim sjajem. Inače, postoje i druge boje, ovisno o modelu.
Uz pomoć baterije od tri volta možete uključiti segmente, a spojite li skupinu iglica u hrpu i na njih date struju, možete čak i prikazati brojeve. Ali ova metoda je nezgodna, stoga se registri pomaka i dekoderi koriste za upravljanje indikatorima od sedam segmenata. Također, često se izlazi indikatora spajaju izravno na izlaze mikrokontrolera, ali samo ako se koriste indikatori s malom potrošnjom struje. Slika 5 prikazuje fragment kruga koji koristi PIC16F876A.

Slika 5.

Za upravljanje indikatorom od sedam segmenata često se koristi dekoder K176ID2.
Ovaj mikrosklop može pretvoriti binarni kod koji se sastoji od nula i jedinica u decimalne znamenke od 0 do 9.

Da biste razumjeli kako sve to funkcionira, morate prikupiti jednostavna shema(sl. 6). Dekoder K176ID2 izrađen je u DIP16 paketu. Ima 7 izlaznih pinova (pinovi 9 - 15), svaki je namijenjen određenom segmentu. Kontrola točaka ovdje nije predviđena. Također, mikrosklop ima 4 ulaza (pinovi 2 - 5) za napajanje binarni kod... 16. i 8. iglice se napajaju s plusom, odnosno minusom. Ostala tri zaključka su pomoćna, o njima ću malo kasnije.

Slika 6.

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

U krugu se nalaze 4 prekidača (možete koristiti bilo koju tipku), kada ih pritisnete, logička jedinica iz napajanja se napaja na ulaze dekodera. Usput, sam mikro krug se napaja naponom od 3 do 15 volti. V ovaj primjer cijeli sklop napaja 9-voltna "kruna".

U krugu su također 4 otpornika. To su takozvani pull-up otpornici. Potrebni su da jamče nisku razinu na logičkom ulazu u odsutnosti signala. Bez njih, očitanja na indikatoru mogu biti pogrešno prikazana. Preporuča se koristiti istiotpori od 10 kOhm do 100 kOhm.

Na dijagramu, pinovi 2 i 7 indikatora HG1 nisu spojeni. Ako spojite DP pin na minus napajanja, decimalna točka će zasvijetliti. A ako primijenite minus na pin Dig.2, tada će i druga skupina segmenata zasvijetliti (pokazivat će isti simbol).

Ulazi dekodera su raspoređeni na način da se za prikaz brojeva 1, 2, 4 i 8 na indikatoru pritisne samo jedna tipka (master ima prekidače koji odgovaraju ulazima D0, D1, D2 i D3). Ako nema signala, prikazuje se broj nula. Kada se signal primijeni na ulaz D0, prikazuje se broj 1. I tako dalje. Za prikaz drugih brojeva, morate pritisnuti kombinaciju prekidača. A što točno trebate pritisnuti, reći će nam tablica 1.

Stol 1.

Za prikaz znamenke "3" potrebno je na ulaz D0 i D1 primijeniti logičku jedinicu. Ako date signal D0 i D2, prikazat će se broj "5".(sl. 6).

Slika 6.

Ovdje je proširena tablica, u kojoj vidimo ne samo očekivanu figuru, već i one segmente (a - g) koji će činiti ovu figuru.

Tablica 2.

Pomoćni su 1, 6 i 7. pinovi mikrosklopa (S, M, K, redom).

Na dijagramu (slika 6.) 6. terminal "M" je uzemljen (na minus napajanje) i na izlazu mikrosklopa postoji pozitivan napon za rad s indikatorom sa zajedničkom katodom. Ako se koristi indikator sa zajedničkom anodom, onda ga treba primijeniti na 6. izlaz.

Ako se logička jedinica primjenjuje na 7. pin "K", tada se znak indikatora gasi, nula omogućuje indikaciju. U krugu je ovaj terminal uzemljen (na minus napajanje).

Logička jedinica (plus napajanje) se dovodi na prvi izlaz dekodera, što omogućuje prikaz pretvorenog koda na indikatoru. Ali ako na ovaj pin (S) primijenite logičku nulu, tada će ulazi prestati primati signal, a trenutno prikazani znak će se zamrznuti na indikatoru.

Vrijedi napomenuti jednu zanimljivost: znamo da prekidač D0 uključuje broj "1", a prekidač D1 uključuje broj "2". Ako pritisnete oba prekidača, prikazat će se broj 3 (1 + 2 = 3). I u drugim slučajevima, indikator prikazuje zbroj znamenki koje čine ovu kombinaciju. Dolazimo do zaključka da su ulazi dekodera dobro osmišljeni i imaju vrlo logične kombinacije.

Također možete pogledati video za ovaj članak.

Ili termometri s velikim brojevima, teško je pronaći prikladne pokazatelje (kao što je ALS), a ponekad vam je potrebna veličina koja uopće nije dostupna. Za to se svaki element (segment) brojeva često sastavlja od nekoliko običnih okruglih LED dioda. Nudimo savršeniju i prikladniju verziju takvog rješenja, koristeći mikrosklop 74HC595. Projekt je rezultirao znakovima od gotovo 10 centimetara visine, koji se mogu vidjeti na velikim udaljenostima. Ako je potrebno, veliki broj znamenki može se međusobno serijski povezati preko namjenskog konektora.

Shematski dijagram

Ovaj sklop je jednoznamenkasti 7-segmentni zaslonski kontroler koji koristi veliki skup od 5 LED dioda po segmentu i pomakni registar za jednostavno upravljanje mikrokontrolerom putem ulaza. Svaka od LED dioda korištenih u ovom projektu je promjera 5 mm.

ULN2003 IC pomaže pojačati struju koja teče kroz LED diode. Otpornici R1 - R8 su otpornici za ograničavanje struje za LED diode, koji su serijski spojeni u krug.

Dobar dan! Nakon moje duge i prisilne pauze nastavit ćemo savladati tečaj Arduino programiranja. U jednoj od prethodnih lekcija već smo radili s nizom LED dioda, sada je vrijeme da prijeđemo na sljedeći korak treninga. Tema današnjeg članka bit će 7-segmentni indikator.

Uvod u 7-segmentni zaslon bit će u dva dijela. U prvom dijelu ćemo površno "preći" teorijsku komponentu, raditi s hardverom i pisati jednostavne programe.

Prošli put smo radili sa nizom od 8 LED dioda, danas će ih biti također 8 (7 - LED trake i 1 točka). Za razliku od prethodnog niza, elementi ovog skupa nisu poredani (jedan za drugim), već su raspoređeni određenim redoslijedom. Zbog toga, koristeći samo jednu komponentu, možete prikazati 10 znamenki (od 0 do 9).

Još jedna značajna razlika zbog koje se ovaj indikator ističe na pozadini jednostavnih LED dioda. Ima zajedničku katodu (točnije, dva ekvivalentna kraka 3 i 8, na koje je katoda spojena). Dovoljno je samo spojiti jednu od katoda na masu ( GND). Svi indikatorski elementi imaju pojedinačne anode.

Mala digresija. Sve navedeno vrijedi za 7-segmentne zaslone sa zajedničkom katodom. Međutim, postoje indikatori sa zajedničkom anodom. Povezivanje takvih pokazatelja ima značajne razlike, stoga nemojte brkati "grešno s pravednim". Potrebno je jasno razumjeti kakav tip igrača od sedam segmenata imate u rukama!

Osim razlika između jednostavnih LED-a i 7-segmentnih zaslona, ​​postoje i sličnosti. Na primjer: indikatori, poput LED-a, mogu se postaviti u red (slijed) za prikaz dvo-, tro-, četveroznamenkastih brojeva (znamenka). Međutim, ne savjetujem vam da se previše trudite oko samosastavljanja setova segmenata. U prodaji "pored" jednoznamenkastih pokazatelja prodaju se i višeznamenkasti indikatori.

Nadam se da niste zaboravili na potrebu korištenja otpornika za ograničavanje struje prilikom spajanja LED dioda. Isto vrijedi i za indikatore: svaki element indikatora mora imati spojen vlastiti otpornik. 8 elemenata (7 + 1) - 8 otpornika.

Imao sam pri ruci uređaj od sedam segmenata s oznakom 5161AS (zajednička katoda). Pinout kontakata:

Shematski dijagram

Kao što sam ranije rekao, da biste uključili "A" segment, spojite "uzemljenje" na bilo koji zajednički kontakt (3 ili 8) i dovedite 5V napajanje na pin 7. Ako je indikator sa zajedničkom anodom, tada na anodu dovodimo 5V, a na izlaz segmenta "uzemljimo"!

Sastavimo ispitni sto. Spojimo žice redom, počevši od prve noge, koja ide do 2. pina Arduino ploče. Spojite uzemljenje na 8. izlaz indikatora.

Nakon što je postolje sastavljeno, možete početi pisati firmware.

Da bismo provjerili indikator, pokrenimo napisani program. Odaberite element "A" i trepnite njime.

Sada trepnimo brojem 2. Da biste to učinili, uključite još nekoliko elemenata.

Za prikaz jedne znamenke morate napisati n-broj redaka koda. Teško, ne mislite li.

Postoji još jedan način. Da bi se na indikatoru prikazala bilo koja znamenka, ona se najprije mora prikazati kao određeni niz bitova.

Tablica korespondencije.

Ako zaslon ima zajedničku anodu, tada se 1 mora zamijeniti s 0, a 0 s 1!

Hex stupac je bajt prikaz znamenke (o tome ćemo detaljnije govoriti u drugom dijelu).

Broj u binarnom zapisu piše se na sljedeći način: 0b00000000. 0b- binarni sustav. Nule znače da su sve LED diode isključene.

Prilikom spajanja koristili smo pinove 2 do 9. Za uključivanje pina 2 napišite jedinicu = 0b00000001.Četvrti bit s desne strane odgovoran je za točku. Posljednji bit odgovoran je za liniju u sredini indikatora.

Napišimo primjer izlaza znamenke 0.

Kako bismo smanjili broj upisanih redaka, koristit ćemo petlju koja nam omogućuje "iteraciju" svih 8 bitova. Varijabilna Enable_segment dodjeljuje se vrijednost bita koji se čita. Nakon toga, trenutni pin se postavlja na odgovarajući način rada ( prisutnost ili odsutnost signala).

Napomena: funkcija bitRead () čita stanje navedenog bita i vraća vrijednost stanja (0 ili 1).čitanje bitova (x, n)gdje je x broj čiji se bit mora pročitati; n je broj bita čije stanje treba pročitati. Numeriranje počinje s najmanjim bitnim bitom (krajnji desni) s brojem 0.

I na kraju prvog dijela napisat ćemo malu brojalicu.