Dvobarvni sedemsegmentni indikator. Upravljanje kazalnikov s sedmimi segmenti. Statični LED nadzor

Zagotovo ste že videli indikatorje - "osmice". To je sedemsegmentni LED indikator, ki se uporablja za prikaz številk od 0 do 9 ter decimalne vejice ( DP- decimalna vejica) ali vejica.

Strukturno je tak izdelek sklop LED. Vsak sklop LED osvetljuje svoj segment.

Glede na model je lahko sklop sestavljen iz 1 - 4 sedemsegmentnih skupin. Na primer, indikator ALS333B1 je sestavljen iz ene skupine s sedmimi segmenti, ki lahko prikaže samo eno številko od 0 do 9.

Toda LED indikator KEM-5162AS ima že dve sedemsegmentni skupini. Je dvomestna. Spodnja fotografija prikazuje različne 7-segmentne LED indikatorje.

Obstajajo tudi indikatorji s 4 skupinami sedmih segmentov - štirimestne (na fotografiji - FYQ-5641BSR-11). Uporabljajo se lahko v domačih elektronskih urah.

Kako so kazalniki sedmih segmentov prikazani na diagramih?

Ker je sedemsegmentni indikator kombinirana elektronska naprava, se njegova slika na diagramih ne razlikuje veliko od njegovega videza.

Pozorni moramo biti le na dejstvo, da vsak zatič ustreza določenemu segmentu znakov, na katerega je povezan. Obstaja tudi ena ali več običajnih katodnih ali anodnih vodnikov – odvisno od modela naprave.

Značilnosti sedemsegmentnih kazalnikov.

Kljub navidezni preprostosti ima ta detajl tudi nekaj posebnosti.

Prvič, obstajajo sedemsegmentni LED indikatorji s skupno anodo in skupno katodo. To lastnost je treba upoštevati pri nakupu za domačo zasnovo ali napravo.

Tukaj je na primer pinout že znanega 4-mestnega indikatorja FYQ-5641BSR-11.

Kot lahko vidite, so anode LED vsake števke združene in privedene na ločen izhod. Katode LED diod, ki spadajo v segment znaka (npr. G) so povezani. Veliko je odvisno od tega, kakšno shemo povezave ima indikator (s skupno anodo ali katodo). Če pogledate shematske diagrame naprav, ki uporabljajo sedemsegmentne indikatorje, postane jasno, zakaj je to tako pomembno.

Poleg majhnih kazalnikov obstajajo veliki in celo zelo veliki. Videti jih je mogoče na javnih mestih, običajno v obliki stenskih ur, termometrov, informatorjev.

Za povečanje velikosti številk na zaslonu in hkrati ohranjanje zadostne svetlosti za vsak segment se uporablja več LED diod, povezanih zaporedno. Tukaj je primer takšnega indikatorja - prilega se vaši dlani. to FYS-23011-BUB-21.

En segment je sestavljen iz 4 zaporedno povezanih LED diod.

Za osvetlitev enega od segmentov (A, B, C, D, E, F ali G) morate nanj uporabiti napetost 11,2 voltov (2,8 V na LED). Možno je in manj, na primer 10V, vendar se bo zmanjšala tudi svetlost. Izjema je decimalna vejica (DP), njen segment je sestavljen iz dveh LED. Potrebuje le 5-5,6 voltov.

Tudi v naravi obstajajo dvobarvni indikatorji. Vključujejo na primer rdeče in zelene LED diode. Izkazalo se je, da sta v ohišje vgrajena dva indikatorja, vendar z LED diodami različnih barv sijanja. Če priključite napetost na obe LED verigi, lahko dobite rumeno barvo segmentov. Tukaj je shema ožičenja za eno od teh dvobarvnih LED (SBA-15-11EGWA).

Če zamenjate nožice 1 ( RDEČA) in 5 ( ZELENA) na "+" napajanje prek ključnih tranzistorjev, potem lahko spremenite barvo sijanja prikazanih številk iz rdeče v zeleno. In če hkrati povežete nožice 1 in 5, bo barva sijaja oranžna. Tako se lahko igrate z indikatorji.

Upravljanje s sedmimi segmenti zaslona.

Za nadzor sedemsegmentnih indikatorjev v digitalnih napravah se uporabljajo premični registri in dekoderji. Na primer, razširjen dekoder za krmiljenje indikatorjev serije ALS333 in ALS324 je mikrovezje K514ID2 oz K176ID2... Tukaj je primer.

Za nadzor sodobnih uvoznih indikatorjev se običajno uporabljajo premični registri. 74HC595... Teoretično je možno krmiliti segmente zaslona neposredno iz izhodov mikrokrmilnika. Toda takšna shema se redko uporablja, saj je za to potrebno uporabiti kar nekaj zatičev samega mikrokrmilnika. Zato se v ta namen uporabljajo premični registri. Poleg tega je lahko tok, ki ga porabijo LED diode znaka, večji od toka, ki ga lahko zagotovi običajni izhod mikrokrmilnika.

Za nadzor velikih sedemsegmentnih indikatorjev, kot je FYS-23011-BUB-21, se uporabljajo specializirani gonilniki, na primer mikrovezje MBI5026.

Kaj je znotraj kazalnika s sedmimi segmenti?

No, malo okusno. Noben inženir elektronike ne bi bil tak, če ga ne bi zanimala "notranjost" radijskih komponent. To je tisto, kar je znotraj indikatorja ALS324B1.

Črni kvadratki na podstavku so LED kristali. Vidite lahko tudi zlate skakalce, ki povezujejo kristal z enim od vodil. Na žalost ta indikator ne bo več deloval, saj so bili ti skakalci odrezani. Potem pa lahko vidimo, kaj se skriva za okrasno ploščo semaforja.

LED (ali svetleča dioda) je optična dioda, ki oddaja svetlobno energijo v obliki "fotonov", kadar je usmerjen naprej. V elektroniki temu procesu pravimo elektroluminiscenca. Barva vidne svetlobe, ki jo oddajajo LED diode, se giblje od modre do rdeče in je odvisna od oddane spektralne svetlobe, ki je odvisna od različnih nečistoč, ki se dodajajo polprevodniškim materialom med njihovo izdelavo.

LED diode imajo številne prednosti pred tradicionalnimi svetilkami in svetilkami in morda najpomembnejše med njimi so njihova majhna velikost, vzdržljivost, različne barve, nizki stroški in enostavna dostopnost ter zmožnost enostavne interakcije z različnimi drugimi elektronskimi komponentami v digitalnih vezjih.

Toda glavna prednost LED diod je, da jih je zaradi svoje majhnosti mogoče nekatere zbrati v enem kompaktnem ohišju, tako da tvorijo tako imenovani sedemsegmentni indikator.

Sedemsegmentni indikator je sestavljen iz sedmih LED (od tod tudi njegovo ime), razporejenih v pravokotnik, kot je prikazano na sliki. Vsaka od sedmih LED diod se imenuje segment, saj je segment, ko je osvetljen, del števke (decimalne ali 12-mestne) Včasih se v enem paketu uporablja 8. dodatna LED, ki služi za prikaz decimalne vejice (DP), tako omogoča prikaz, če sta dva ali več kot 7-segmentnih zaslonov povezana skupaj, da predstavljajo številke, večje od deset.

Vsak od sedmih segmentov LED zaslona je povezan z ustrezno ploščico kontaktne vrstice, ki se nahaja neposredno na pravokotnem plastični kovček indikator. Zatiči LED so označeni z oznakami od a do g, ki predstavljajo vsak posamezen segment. Drugi zatiči segmentov LED so povezani med seboj in tvorijo skupni terminal.

Torej, pristranskost naprej, uporabljena na ustreznih nožicah segmentov LED v določenem vrstnem redu, bo povzročila, da se nekateri segmenti zasvetijo, medtem ko bodo ostali ostali zatemnjeni, kar omogoča, da se na zaslonu prikaže želeni znak številke vzorca. poudarjeno. To nam omogoča, da predstavimo vsako od desetih decimalnih števk od 0 do 9 na 7-segmentnem zaslonu.

Splošni zatič se običajno uporablja za določitev vrste 7-segmentnega zaslona. Vsak LED zaslon ima dva priključna kabla, od katerih se ena imenuje "anoda", druga pa "katoda". Zato ima lahko sedemsegmentni LED indikator dve vrsti zasnove vezja - s skupno katodo (OK) in s skupno anodo (OA).

Razlika med tema dvema vrstama prikazovalnikov je v tem, da so pri izvedbi z OK katode vseh 7 segmentov neposredno povezane med seboj, v vezju s skupno (OA) anodo pa so anode vseh 7 segmentov povezane na drug drugega. Obe shemi delujeta na naslednji način.

• Skupna katoda (OK) - med seboj povezane katode vseh segmentov LED imajo logično raven "0" ali pa so povezane na skupno žico. Posamezni segmenti so poudarjeni z uporabo "visoke" logične ravni ali logičnega "1" signala na njihov anodni izhod skozi omejevalni upor, da se ustvari prednapetost posameznih LED.
• Skupna anoda (OA) - anode vseh segmentov LED so združene in imajo logično raven "1". Posamezni segmenti indikatorja zasvetijo, ko je vsaka posebna katoda povezana z ozemljitvijo, logična "0" ali nizkopotencialni signal prek ustreznega omejevalnega upora.

Na splošno so 7-segmentni merilniki skupne anode bolj priljubljeni, ker lahko številna logična vezja potegnejo več toka, kot ga lahko napaja. Upoštevajte tudi, da zaslon s skupno katodo ni neposredna zamenjava za zaslon s skupno katodo v vezju. Nasprotno pa je to enako, da se LED diode prižgejo v nasprotni smeri in zato ne oddaja svetlobe.

Čeprav je 7-segmentni indikator mogoče gledati kot en zaslon, je še vedno sestavljen iz sedmih posameznih LED v enem paketu, zato te LED diode potrebujejo pretokovno zaščito. LED diode oddajajo svetlobo samo, če so usmerjene naprej in je količina svetlobe, ki jo oddajajo, sorazmerna s prednjim tokom. To samo pomeni, da se intenzivnost LED luči približno linearno povečuje z naraščajočim tokom. Da bi se izognili poškodbam LED, je treba ta tok naprej spremljati in omejiti na varno vrednost z zunanjim omejevalnim uporom.

Takšni kazalniki s sedmimi segmenti se imenujejo statični. Njihova pomembna pomanjkljivost je veliko število zatičev v paketu. Za odpravo te pomanjkljivosti se uporabljajo dinamične krmilne sheme za kazalnike s sedmimi segmenti.

Indikator s sedmimi segmenti je pridobil veliko priljubljenost med radioamaterji, ker je priročen za uporabo in enostaven za razumevanje.

V tem članku bomo govorili o digitalnem branju.
Sedemsegmentni LED indikatorji so zasnovani za prikaz arabskih številk od 0 do 9 (slika 1).

Takšni kazalniki so enomestni, ki prikazujejo samo eno številko, lahko pa je v enem telesu združenih več sedemsegmentnih skupin (večmestno). V tem primeru so številke ločene z decimalno vejico (slika 2)

Slika 2.

Indikator se imenuje sedem segmentni zaradi dejstva, da je prikazani simbol zgrajen iz ločenih sedmih segmentov. V ohišju takšnega indikatorja so LED diode, od katerih vsaka osvetli svoj segment.
Na takšnih indikatorjih je problematično prikazati črke in druge simbole, zato se za te namene uporabljajo 16-segmentni indikatorji.

Obstajata dve vrsti LED indikatorjev.
V prvem od njih so vse katode, t.j. negativni vodniki vseh LED so združeni skupaj in na ohišju jim je dodeljen ustrezen vodnik.
Preostali indikatorski kabli so priključeni na anodo vsake od LED diod (slika 3, a). To se imenuje vezje skupne katode.
Obstajajo tudi indikatorji, v katerih so LED-diode vsakega od segmentov povezane po shemi s skupno anodo (slika 3, b).

Slika 3.

Vsak segment je označen z ustrezno črko. Slika 4 prikazuje njihovo lokacijo.

Slika 4.

Kot primer si oglejte dvomestni sedemsegmentni indikator GND-5622As-21 z rdečim sijajem. Mimogrede, obstajajo tudi druge barve, odvisno od modela.
S pomočjo trivoltne baterije lahko vklopite segmente, in če združite skupino nožic v šopek in nanje napajate, lahko celo prikažete številke. Toda ta metoda je neprijetna, zato se za nadzor sedemsegmentnih indikatorjev uporabljajo premični registri in dekoderji. Pogosto so tudi indikatorski izhodi povezani neposredno z izhodi mikrokrmilnika, vendar le, če se uporabljajo indikatorji z nizko porabo toka. Slika 5 prikazuje delček vezja z uporabo PIC16F876A.

Slika 5.

Za nadzor sedemsegmentnega indikatorja se pogosto uporablja dekoder K176ID2.
To mikrovezje je sposobno pretvoriti binarno kodo, sestavljeno iz ničel in enic, v decimalne številke od 0 do 9.

Če želite razumeti, kako vse deluje, morate zbrati preprosta shema(slika 6). Dekoder K176ID2 je izdelan v paketu DIP16. Ima 7 izhodnih zatičev (zatiči 9 - 15), od katerih je vsak namenjen določenemu segmentu. Točkovni nadzor tukaj ni na voljo. Prav tako ima mikrovezje 4 vhode (nožice 2 - 5) za napajanje binarna koda... 16. in 8. nožica sta napajana s plus in minus močjo. Ostali trije sklepi so pomožni, o njih bom govoril malo kasneje.

Slika 6.

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

V vezju so 4 preklopna stikala (lahko uporabite poljubne gumbe), ko jih pritisnete, se na vhode dekoderja napaja logična enota iz napajalnika. Mimogrede, samo mikrovezje napaja napetost od 3 do 15 voltov. V ta primer celotno vezje napaja 9-voltna "krona".

V vezju so tudi 4 upori. To so tako imenovani pull-up upori. Potrebni so za zagotavljanje nizke ravni na logičnem vhodu v odsotnosti signala. Brez njih se lahko odčitki na indikatorju prikažejo napačno. Priporočljivo je uporabiti enakoupornosti od 10 kOhm do 100 kOhm.

Na diagramu nožica 2 in 7 indikatorja HG1 nista povezana. Če priključite DP pin na minus napajalnika, bo zasvetila decimalna vejica. In če dodate minus na zatič Dig.2, bo zasvetila tudi druga skupina segmentov (pokazal bo isti simbol).

Vhodi dekoderja so razporejeni tako, da je za prikaz številk 1, 2, 4 in 8 na indikatorju potreben samo en pritisk na gumb (master ima preklopna stikala, ki ustrezajo vhodom D0, D1, D2 in D3). Če ni signala, se prikaže številka nič. Ko se signal uporabi na vhodu D0, se prikaže številka 1. In tako naprej. Za prikaz drugih številk morate pritisniti kombinacijo preklopnih stikal. In kaj natančno morate pritisniti, nam bo povedala tabela 1.

Tabela 1.

Za prikaz števke "3" je potrebno na vhoda D0 in D1 uporabiti logično enoto. Če date signal na D0 in D2, se prikaže številka "5".(slika 6).

Slika 6.

Tukaj je razširjena tabela, v kateri ne vidimo le pričakovane številke, temveč tudi tiste segmente (a - g), ki bodo sestavljali to številko.

Tabela 2.

Pomožni so 1, 6 in 7. zatiči mikrovezja (S, M, K).

Na diagramu (slika 6) je 6. terminal "M" ozemljen (na minus napajanje) in na izhodu mikrovezja je pozitivna napetost za delo z indikatorjem s skupno katodo. Če se uporablja indikator s skupno anodo, ga je treba uporabiti na 6. izhodu.

Če se na 7. pin "K" uporabi logična enota, potem indikatorski znak ugasne, ničla omogoča indikacijo. V vezju je ta terminal ozemljen (na minus napajanje).

Na prvi izhod dekoderja se napaja logična enota (plus napajalnik), ki omogoča prikaz pretvorjene kode na indikatorju. Če pa na ta pin (S) uporabite logično ničlo, bodo vhodi prenehali prejemati signal in trenutno prikazani znak bo zamrznil na indikatorju.

Omeniti velja eno zanimivost: vemo, da preklopno stikalo D0 vključuje številko "1", preklopno stikalo D1 pa številko "2". Če pritisnete obe preklopni stikali, se prikaže številka 3 (1 + 2 = 3). V drugih primerih indikator prikazuje vsoto števk, ki sestavljajo to kombinacijo. Pridemo do zaključka, da so vhodi dekoderja dobro premišljeni in imajo zelo logične kombinacije.

Ogledate si lahko tudi videoposnetek za ta članek.

Ali termometri z velikimi številkami, je težko najti ustrezne kazalnike (kot je ALS), včasih pa potrebujete velikost, ki sploh ni na voljo. Za to je vsak element (segment) številk pogosto sestavljen iz več navadnih okroglih LED. Ponujamo bolj popolno in priročno različico takšne rešitve z uporabo mikrovezja 74HC595. Rezultat projekta je bil skoraj 10 centimetrov visoki znaki, ki so vidni na dolgih razdaljah. Po potrebi je mogoče veliko število števk serijsko povezati med seboj prek namenskega konektorja.

Shematski diagram

To vezje je enomestni 7-segmentni krmilnik zaslona, ​​ki uporablja velik nabor 5 LED na segment in prestavni register za enostavno krmiljenje mikrokrmilnika prek vhoda. Vsaka od LED diod, uporabljenih v tem projektu, ima premer 5 mm.

ULN2003 IC pomaga povečati tok, ki teče skozi LED diode. Upori R1 - R8 so upori za omejevanje toka za LED diode, ki so v vezju priključeni zaporedno.

Dober dan! Po mojem dolgem in prisilnem premoru bomo nadaljevali z osvajanjem tečaja Arduino Programiranje. V eni od naših prejšnjih lekcij smo že delali z zaporedjem LED diod, zdaj je čas, da preidemo na naslednji korak usposabljanja. Tema današnjega članka bo 7-segmentni indikator.

Uvod v 7-segmentni zaslon bo v dveh delih. V prvem delu bomo površno »prešli« teoretično komponento, delali s strojno opremo in pisali preproste programe.

Zadnjič smo delali z zaporedjem 8 LED, danes jih bo tudi 8 (7 - LED trakovi in ​​1 točka). Za razliko od prejšnjega zaporedja elementi tega niza niso razvrščeni (en za drugim), ampak so razporejeni v določenem vrstnem redu. Zaradi tega lahko z uporabo samo ene komponente prikažete 10 števk (od 0 do 9).

Še ena pomembna razlika, zaradi katere ta indikator izstopa v ozadju preprostih LED. Ima skupno katodo (ali bolje rečeno, dve enakovredni kraki 3 in 8, na katera je priključena katoda). Dovolj je, da eno od katod povežete z zemljo ( GND). Vsi indikatorski elementi imajo posamezne anode.

Majhna digresija. Vse našteto velja za 7-segmentne zaslone s skupno katodo. Vendar pa obstajajo indikatorji s skupno anodo. Povezovanje takšnih kazalnikov ima bistvene razlike, zato ne zamenjujte "grešnega s pravičnim". Treba je jasno razumeti, kakšen tip sedemsegmentnega igralca imate v rokah!

Poleg razlik med preprostimi LED in 7-segmentnimi zasloni obstajajo podobnosti. Na primer: indikatorje, kot so LED diode, je mogoče namestiti v vrstico (zaporedje) za prikaz dvo-, tri-, štirimestnih številk (števk). Ne svetujem pa, da se preveč obremenjujete s samosestavljanjem segmentnih sklopov. V prodaji "zraven" enomestne kazalnike prodajajo tudi večmestne indikatorje.

Upam, da niste pozabili na potrebo po uporabi uporov za omejevanje toka pri povezovanju LED. Enako velja za indikatorje: vsak element indikatorja mora imeti priključen svoj upor. 8 elementov (7 + 1) - 8 uporov.

Pri roki sem imel sedemsegmentno napravo z oznako 5161AS (skupna katoda). Pinout kontaktov:

Shematski diagram

Kot sem že rekel, da bi vklopili segment "A", priključite "ozemljitev" na kateri koli skupni kontakt (3 ali 8) in na pin 7 napajajte 5V. Če je indikator s skupno anodo, dovajamo 5V na anodo in "ozemljimo" na izhod segmenta!

Sestavimo testno mizo. Žice povežemo po vrstnem redu, začenši s prvo nogo, ki gre do 2. nožice plošče Arduino. Ozemljitev priključite na 8. izhod indikatorja.

Ko je stojalo sestavljeno, lahko začnete pisati vdelano programsko opremo.

Za preverjanje indikatorja zaženimo napisani program. Izberite element "A" in ga utripajte.

Zdaj pa utripnimo številko 2. Če želite to narediti, vklopite še nekaj elementov.

Če želite prikazati eno številko, morate napisati n-število vrstic kode. Težko, se vam ne zdi.

Obstaja še en način. Če želite prikazati katero koli številko na indikatorju, jo je treba najprej predstaviti kot določeno zaporedje bitov.

Tabela korespondence.

Če ima zaslon skupno anodo, je treba 1 zamenjati z 0, 0 pa z 1!

Šestnajstiški stolpec je bajtna predstavitev števke (o tem bomo podrobneje govorili v drugem delu).

Število v dvojiškem zapisu je zapisano takole: 0b00000000. 0b- binarni sistem. Ničele pomenijo, da so vse LED diode ugasnjene.

Pri povezovanju smo uporabili nožice 2 do 9. Za vklop pin 2 napišite enoto = 0b00000001.Četrti bit z desne je odgovoren za točko. Zadnji del je odgovoren za črto na sredini indikatorja.

Napišimo primer izpisa številke 0.

Za zmanjšanje števila vtipkanih vrstic bomo uporabili zanko, ki nam omogoča, da »preberemo« vseh 8 bitov. Spremenljivka Enable_segment dodeljena je vrednost bita za branje. Po tem je trenutni pin nastavljen na ustrezen način ( prisotnost ali odsotnost signala).

Opomba: funkcija bitRead () prebere stanje podanega bita in vrne vrednost stanja (0 ali 1).bit Read (x, n)kjer je x število, katerega bit je treba prebrati; n je število bita, katerega stanje je treba prebrati. Številčenje se začne z najmanjšim bitom (skrajno desno), oštevilčenim z 0.

In na koncu prvega dela bomo napisali majhen števec.