Ang isang 7-segment display ay isang simpleng elektronikong sangkap na gawa sa pitong LED bar na nagpapakita ng mga numero, ilang mga titik, at kahit na mga halaga ng hexadecimal. Ginagamit ito sa mga orasan, calculator, metro, at kagamitan dahil ito ay mababa ang lakas, maaasahan, at madaling gamitin. Ipinaliliwanag ng artikulong ito ang pinout, mga pagtutukoy, mga pamamaraan sa pagmamaneho, at mga tip sa disenyo nang detalyado.
Pangkalahatang-ideya ng Display ng 7-Segment
Ang isang 7-segment display ay isa sa pinakasimpleng ngunit pinaka ginagamit na mga elektronikong aparato para sa pagpapakita ng numeric data at limitadong mga character. Ito ay binubuo ng pitong LED bar na nakaayos sa isang istilo ng figure-eight, na maaaring naiilawan sa iba't ibang mga kumbinasyon upang bumuo ng mga digit mula 0 hanggang 9, pati na rin ang ilang mga alpabetikong character. Maraming mga bersyon ang nagsasama rin ng isang karagdagang segment ng decimal point (dp) upang ipakita ang mga lumulutang na numero, na ginagawang angkop para sa mga calculator, orasan, metro, at electronics. Ang kanilang pagiging simple, mababang pagkonsumo ng kuryente, at madaling pakikipag-ugnayan sa mga microcontroller ay pinapanatili silang may kaugnayan kahit na may pagtaas ng mga LCD at OLED. Salamat sa kanilang masungit na disenyo, matatagpuan din ang mga ito sa mga kagamitang pang-industriya, mga instrumento sa pagsubok, at mga naka-embed na sistema kung saan kinakailangan ang pagiging maaasahan.
7 Segment Display Pinout Configuration
| Pin No. | Pangalan ng Pin | Pin Role |
|---|---|---|
| 1 | Pin E | Pinamamahalaan ang LED segment sa kaliwang dulo sa ibaba. |
| 2 | Pin D | Responsable para sa LED segment sa pinakamababang bahagi. |
| 3 | Karaniwang Pin | Kumokonekta sa VCC o ground, depende sa uri ng display. |
| 4 | Pin C | Kinokontrol ang segment ng LED sa kanang posisyon sa ibaba. |
| 5 | DP Pin | Kinokontrol ang decimal point LED segment. |
| 6 | Pin B | Pinamamahalaan ang LED segment sa kanang itaas. |
| 7 | Pin A | Gumagabay sa pagpapatakbo ng pinakamataas na segment ng LED. |
| 8 | Karaniwang Pin | Katulad ng Pin 3; Kumokonekta sa VCC o sa lupa. |
| 9 | Pin F | Patakbuhin ang LED segment sa kaliwang itaas na dulo. |
| 10 | Pin G | Kinokontrol ang paglipat ng gitnang LED segment. |
Ang bawat digit ay binubuo ng pitong mga segment ng LED, na may label na A hanggang G, at isang opsyonal na decimal point (DP). Sa pamamagitan ng pag-iilaw ng iba't ibang mga kumbinasyon ng mga segment na ito, maaaring ipakita ang mga numero at ilang mga titik. Ang mga pin sa ibaba ay kumokonekta sa bawat segment, ang decimal point, at ang mga karaniwang terminal (COM), na maaaring nakatali alinman sa ground o supply boltahe, depende sa kung ang display ay karaniwang cathode o karaniwang anode.
Iba't ibang Paggamit ng 7-Segment Display
Mga Digital na Orasan
Ang mga display na 7-segment ay ginagamit sa mga digital na orasan upang ipakita ang mga oras, minuto, at segundo sa isang madaling basahin na numerong format. Ang kanilang malinaw na kakayahang makita ay ginagawang angkop ang mga ito para sa parehong mga aparato ng consumer at pang-industriya na timekeeping.
Mga Calculator
Ang mga calculator ng bulsa at desktop ay umaasa sa mga display ng 7-segment upang ipakita ang mga resulta ng numero. Ang kanilang mababang kinakailangan sa kuryente ay nagsisiguro ng mahabang buhay ng baterya, kahit na sa mga compact na aparato.
Mga Instrumento sa Pagsukat
Ang mga multimeter, voltmeter, ammeter, at frequency counter ay madalas na gumagamit ng 7-segment display upang magbigay ng tumpak na mga pagbabasa ng numero, na tinitiyak ang kalinawan para sa mga inhinyero at technician.
Mga Kagamitan sa Bahay
Ang mga aparato tulad ng mga microwave oven, washing machine, at air conditioner ay gumagamit ng 7-segment na display upang ipahiwatig ang oras, temperatura, at mga setting ng programa.
Mga bomba ng gasolina
Ang mga dispenser ng gasolina ay gumagamit ng 7-segment display upang ipakita ang dami ng gasolina at gastos, na nagbibigay sa mga customer ng malinaw at real-time na data.
Mga scoreboard
Ang mga sports scoreboard ay gumagamit ng malalaking 7-segment display upang ipakita ang mga puntos, timer, at countdown na nakikita mula sa malayo.
Karaniwang Cathode kumpara sa Karaniwang Anode sa 7-Segment Display
Karaniwang Cathode (CC)
Ang lahat ng mga terminal ng cathode (negatibo) ng mga LED ay nakatali nang magkasama at konektado sa lupa (GND). Ang isang segment ay nag-iilaw kapag ang isang MATAAS na boltahe ay inilapat sa kaukulang pin nito.
Ang ganitong uri ay madaling gamitin sa mga microcontroller o driver IC na direktang nagbibigay ng kasalukuyang.
Karaniwang Anode (CA)
Ang lahat ng mga terminal ng anode (positibo) ay nakatali nang magkasama at konektado sa VCC. Ang isang segment ay lumiliko kapag ang pin nito ay hinila nang MABABA (sa lupa). Pinakamainam na gumagana sa mga driver na lumulubog ngayon.
Pagtukoy sa Uri
Gumamit ng multimeter sa diode mode. Para sa isang karaniwang anode, ikonekta ang pulang probe sa karaniwang pin at ang itim na probe sa isang segment pin, kung ang segment ay nag-iilaw, ito ay CA. Baligtarin ang mga probe upang subukan para sa isang karaniwang cathode.
Mga De-koryenteng Pagtutukoy ng 7-Segment Display
| Parameter | Saklaw |
|---|---|
| Pasulong na Boltahe (Vf) | 1.8–2.4 V (Pula / Dilaw: \~1.8–2.0 V, Berde / Asul: \~2.0–2.4 V) |
| Pasulong na Kasalukuyang (Kung) | 10-30 mA (20 mA bawat segment ay pamantayan) |
| Peak Current | Hanggang sa 100 mA (pulsed/multiplexed na operasyon lamang) |
| Luminous Intensity | 1–10 mcd (mas mataas na halaga = mas maliwanag) |
| Haba ng daluyong (Kulay) | Pula: 620–630 nm, Berde: 565 nm |
| Anggulo ng Pagtingin | 50–120 ° |
Pagkalkula ng Resistor para sa Mga Display ng 7-Segment
Ang isang 7-segment display ay nangangailangan ng isang kasalukuyang naglilimita ng resistor para sa bawat segment ng LED upang maiwasan ang labis na daloy ng kasalukuyang at hindi pantay na liwanag. Ang halaga ng resistor ay tinutukoy gamit ang Batas ng Ohm, na ipinahayag bilang R = (Vcc - Vf) / Kung, kung saan ang Vcc ay ang boltahe ng suplay, ang Vf ay ang pasulong na boltahe ng LED, at Kung ay ang nais na pasulong na kasalukuyang. Halimbawa, sa isang 5 V supply, isang pasulong na boltahe ng 2.0 V bawat segment, at isang target na kasalukuyang 10 mA, ang pagkalkula ay nagiging (5 - 2) ÷ 0.01 = 300 Ω. Dahil ang mga resistor ay dumating sa mga pamantayang halaga, pinakamahusay na piliin ang susunod na mas mataas na pagpipilian, tulad ng 330 Ω, upang matiyak ang kaligtasan. Ang bawat segment ay dapat magkaroon ng sarili nitong resistor, dahil ang pagbabahagi ng isa sa karaniwang pin ay nagiging sanhi ng hindi pantay na antas ng liwanag. Para sa multiplexed display, pulsed operasyon ay dapat ding isaalang-alang kapag nag-aayos ng mga halaga ng resistor.
Pagmamaneho ng 7-Segment Display na may mga Decoder IC
Ang pagkontrol sa isang 7-segment display nang direkta mula sa isang microcontroller ay maaaring mabilis na ubusin ang I / O pin dahil ang isang digit ay nangangailangan ng hanggang walong pin (pitong segment plus decimal point). Upang i-save ang mga GPIO at gawing simple ang mga kable, ginagamit ang mga decoder IC. Ang mga chips na ito ay nagko-convert ng isang 4-bit binary-coded decimal (BCD) input sa kinakailangang pitong output na nagtutulak sa mga segment ng display, na binabawasan ang kinakailangan sa apat na linya ng data lamang.
Ang 74HC4511 ay dinisenyo para sa mga karaniwang cathode (CC) display at nagbibigay ng aktibo-HIGH output. Kasama dito ang mga kapaki-pakinabang na tampok tulad ng paggana ng latch, pagsubok sa lampara, at kontrol sa blangko, na nagpapahintulot sa matatag na kontrol at pagsubok sa display. Sa kabilang banda, ang SN7447 / LS47 ay gumagana sa mga karaniwang anode (CA) na nagpapakita at naglalabas ng mga aktibo-LOW signal. Sinusuportahan din nito ang pagsubok ng lampara at mga pag-andar ng ripple-blanking, na ginagawang angkop para sa pagmamaneho ng maraming mga digit sa mga cascaded display.
Mga Pamamaraan sa Pagmamaneho para sa 7-Segment Display
Direktang Pagmamaneho
Sa diskarte na ito, ang bawat segment ng LED ay kumokonekta nang direkta mula sa pin ng MCU sa pamamagitan ng isang resistor. Habang simple, nangangailangan ito ng hanggang sa 8 pin bawat digit. Ito ay praktikal para sa mga solong-digit na display ngunit hindi epektibo para sa mga multi-digit na pag-setup.
Decoder ICs
Binabawasan ng isang decoder ang paggamit ng pin sa pamamagitan ng pag-convert ng isang 4-bit binary input sa pitong output na kinakailangan para sa display. Ang diskarte na ito ay mahusay para sa mga solong digit o maliliit na display, na pinuputol ang mga kinakailangang MCU pin sa apat lamang. Ito ay nagiging mas mahusay kapag nagmamaneho ng mas malaking multi-digit arrays.
Mga Rehistro ng Shift
Ang mga shift register ay kumukuha ng serial data mula sa MCU at i-convert ito sa mga parallel output. Ang mga ito ay madaling cascaded, na ginagawang perpekto para sa mga multi-digit na 7-segment module habang gumagamit ng napakakaunting mga pin ng MCU. Ang pamamaraang ito ay ang pinaka-scalable at ginagamit sa mga digital na orasan, counter, at multiplexed display.
Multiplexing Multi-Digit 7-Segment Display
Kapag gumagamit ng multi-digit na 7-segment display, ang multiplexing ay isang pangkaraniwang paraan upang makontrol ang mga ito nang hindi gumagamit ng masyadong maraming mga pin. Sa diskarte na ito, isang digit lamang ang naka-on nang sabay-sabay, ngunit ang paglipat ay nangyayari nang napakabilis na mukhang ang lahat ng mga digit ay magkasama. Ginagawa nitong mas madaling pamahalaan ang display habang ipinapakita pa rin ang tamang mga numero.
Para sa display upang magmukhang matatag, ang bawat digit ay kailangang i-refresh sa isang mataas na sapat na rate, sa paligid ng 200 beses bawat segundo, kaya ang mata ay hindi mapansin ang anumang kumikislap. Ang dami ng oras na ang bawat digit ay aktibo ay tinatawag na duty cycle, na nakasalalay sa kung gaano karaming mga digit ang kinokontrol. Ang isang mas maliit na siklo ng tungkulin ay nangangahulugang ang mga digit ay hindi gaanong maliwanag, kaya ang kasalukuyang ay maaaring kailanganin na ayusin sa loob ng ligtas na mga limitasyon upang mapanatili ang kakayahang makita.
Ang isang isyu na maaaring mangyari sa multiplexing ay ang ghosting, kung saan ang mga hindi kanais-nais na mga segment ay lilitaw na malabong naiilawan. Maaari itong maiwasan sa pamamagitan ng pag-off ng lahat ng mga digit bago i-update ang mga signal ng segment at sa pamamagitan ng paggamit ng mga driver na maaaring baguhin ang mga estado nang mabilis para sa mas malinis na operasyon.
Pagmamaneho ng 7-Segment Display na may Transistor at MOSFET Driver
Darlington Transistor Arrays
Ang mga IC na ito ay ginagamit para sa paglubog ng kasalukuyang sa mga karaniwang cathode (CC) display. Ang bawat channel ay maaaring magmaneho ng isang segment o digit, na ginagawang angkop ang mga ito para sa mid- hanggang malalaking laki ng mga display.
PNP Transistors at P-Channel MOSFETs
Para sa mga karaniwang anode (CA) display, ang kasalukuyang sourcing ay kinakailangan. Ang mga transistor ng PNP o P-MOSFET ay nagbibigay ng kinakailangang kasalukuyang sa mga anode habang pinapayagan ang MCU na kontrolin ang paglipat nang mahusay.
Dedikadong LED Driver ICs
Ang mga dalubhasang IC tulad ng MAX7219 ay nagsasama ng multiplexing, kasalukuyang regulasyon, at kontrol ng liwanag sa isang solong chip. Ang mga driver na ito ay lubos na binabawasan ang pagiging kumplikado ng mga kable at nagpapalaya ng mga mapagkukunan ng MCU.
Mga Character na Maaari Mong Ipakita sa 7-Segment Display
Mga Digit (0-9)
Ang pangunahing layunin ng 7-segment display ay upang ipakita ang mga decimal na numero. Ang lahat ng mga digit mula 0 hanggang 9 ay maaaring ipakita nang malinaw at tumpak, na ang dahilan kung bakit ginagamit ang mga ito sa mga calculator, orasan, at metro.
Hexadecimal Character (A–F)
Ang mga display ng 7-segment ay maaari ring kumatawan sa mga halaga ng hexadecimal. Kabilang sa mga suportadong character ang A, B, C, D, E, at F. Ginagawa nitong kapaki-pakinabang ang mga ito sa mga digital electronics at naka-embed na mga sistema kung saan kinakailangan ang hexadecimal na representasyon.
Limitadong Mga Titik ng Alpabeto
Ang ilang mga titik, tulad ng P, U, L, at H, ay maaaring tinatayang gamit ang pitong mga segment. Ang kakayahang mabasa ay maaaring hindi palaging pinakamahusay dahil maraming mga titik ang nangangailangan ng mas maraming mga segment kaysa sa ibinibigay ng display.
Hindi Angkop para sa Buong Teksto
Dahil sa kanilang limitadong istraktura, ang mga display ng 7-segment ay hindi praktikal para sa pagpapakita ng mga salita o kumplikadong mga titik. Para sa mga application na mabigat sa teksto, ang mga taga-disenyo ay madalas na gumagamit ng mga dot-matrix display o alphanumeric LCD / LED modules sa halip.
Mga Tip sa PCB at Wiring para sa 7-Segment Display
• Ilagay ang mga resistor na naglilimita sa kasalukuyang malapit sa mga LED pin upang mapanatili ang matatag na liwanag at mabawasan ang mga patak ng boltahe sa mga bakas.
• Gumamit ng malawak na bakas ng PCB para sa mga karaniwang linya ng anode o cathode dahil nagdadala sila ng mas mataas na alon para sa maraming mga segment nang sabay-sabay.
• Magdagdag ng isang solidong ground plane upang magbigay ng matatag na mga landas sa pagbabalik, i-minimize ang ingay, at pagbutihin ang pangkalahatang pagganap ng circuit.
• Panatilihing maikli at maayos ang ruta ng mga linya na pinagana ng digit upang maiwasan ang mga isyu sa ingay at matiyak ang mabilis na paglipat para sa makinis na multiplexing.
Konklusyon
Ang mga display ng 7-segment ay praktikal, matibay, at malawakang ginagamit para sa pagpapakita ng mga numero sa mga aparato tulad ng mga orasan, calculator, metro, at fuel pump. Maaari silang gumana bilang isang karaniwang cathode o isang karaniwang anode at hinihimok ng mga microcontroller, decoder IC, o shift register. Bagaman hindi angkop para sa buong teksto, ang kanilang kahusayan at pagiging maaasahan ay nagpapanatili sa kanila na kinakailangan sa maraming mga aplikasyon.
Mga Madalas Itanong [FAQ]
Anong mga materyales ang ginagamit sa 7-segment display?
Ang mga ito ay gawa sa semiconductor LEDs (GaAsP para sa pula / orange, GaP para sa berde) na nakalagay sa epoxy dagta para sa proteksyon at light shaping.
Maaari bang gamitin ang 7-segment display sa labas?
Oo, ngunit ang mga bersyon lamang na may mataas na liwanag o malalaking segment ang angkop. Ang mga karaniwang display ay masyadong malabo para sa direktang sikat ng araw.
Gaano katagal ang isang 7-segment display?
Ang isang mahusay na hinihimok na display ay tumatagal ng 50,000 hanggang 100,000 oras. Ang sobrang pag-init o sobrang pag-init ay nagpapababa ng habang-buhay.
Ano ang pinakamahusay na rate ng pag-refresh para sa mga multiplexed display?
Karamihan sa mga ito ay pinakamahusay na gumagana sa pagitan ng 100 Hz at 1 kHz. Ang mga frequency na mas mababa sa 100 Hz ay nagiging sanhi ng pagkislap, habang ang mga frequency sa itaas ng 1 kHz ay nag-aaksaya ng mga mapagkukunan.
Umiiral ba ang mga multi-kulay na 7-segment display?
Oo. Ang ilang mga modelo ay gumagamit ng dalawang-kulay o RGB LEDs, na nagpapahintulot sa maramihang mga pagpipilian sa kulay sa isang display.
Alin ang kumokonsumo ng mas maraming kuryente, 7-segment display o LCD?
Ang mga LED na 7-segment ay kumonsumo ng mas maraming kapangyarihan kaysa sa mga LCD. Ang mga LCD ay ginustong para sa mga aparatong may mababang kapangyarihan, habang ang mga LED ay mas maliwanag at mas matibay.