7-segmentin näyttö: PIN-koodin määritys, toimintaperiaate ja tietolehti

Seitsemän segmentinäyttö, klassikko näyttölaitteiden valtakunnassa, on historiaa yhtä kiehtova historia kuin sen rakenne on suoraviivainen.Sen keksintö merkitsee kulmakiviä elektronisissa näytöissä, jotka johtuvat yksinkertaisuuden, selkeyden ja hallinnan helppouden vuoksi.Tässä artikkelissa syventämme syviä, purkaamme seitsemän segmentin näytön periaatteet, historia, rakenne ja PIN-kokoonpano.Tutkimme sen funktion valintaa, tyyppiluokitusta ja työperiaatetta.Dekoodaamme sen koodausmenetelmää ja kartoittaa sen laajat sovelluskentänsä, kun analysoimme samalla, kuinka tämä tekniikka mukautuu ja kehittyy jatkuvasti muuttuvassa elektronisessa näytön maisemassa.

Tämä LED -tekniikkaan juurtunut laite on ihme tekniikan yksinkertaisuudesta ja hyödyllisyydestä.Seitsemän LED -yksikköä, kukin "segmentti", joka on järjestetty kahdeksan kuvaan, johon liittyy usein ylimääräinen piste desimaalien tai pallojen suhteen.Jokainen itsenäisesti ohjattu segmentti yhdistyvät näyttämään numerot 0 - 9, kirjaimet ja symbolit.Tämä nerokas muotoilu antaa itsensä moniin käyttöön - laskimiin digitaalisista kelloista elektronisista paneeleista heksadesimaalisiin näytöihin.

Teknisesti ottaen kyse on nykyisestä ohjauksesta.LEDit syttyvät, kun elektronit ja reikät sulautuvat, säteilevät fotoneja.Hallitse sähköä ja hallitset viestiä.Historiallisesti käsite juontaa juurensa 1900 -luvun alkupuolelle, joka on kietoutunut Telegraph Technologyn evoluutioon.Carl Kingsleyn kaltaiset pioneerit pelasivat keskeisiä rooleja, asettaen vaiheen seitsemän segmentin näytön nousuun Dot-Matrix-edeltäjillä.

Verrattuna piste-matriisit luottavat pistetaulukkoihin merkin näytölle, kun taas seitsemän segmentin näytöt käyttävät segmenttiyhdistelmiä-näytelmää ja luettavissa.Teknologiset askeleet muuttivat näytön mekaanisista levysoittimista ja valoa säteilevistä putkista nykypäivän LED-loistoksi.Nykyaikaisissa iteraatioissa on vähän voimaa, pitkä käyttöikä ja korkea luotettavuus, visuaalisilla parannuksilla, kuten värin vaihtelussa ja kirkkauden säätämisessä.

Seitsemän segmentin näytön matka heijastaa laajempaa näyttötekniikan kertomusta-pyrkii tehokkuuteen, talouteen ja intuitiivisuuteen.Vaikka uudemmilla tekniikalla, kuten LCD: llä ja OLED: llä, on kapeat kapeat, seitsemän segmentin näytöllä on maa, joka on vertaansa vailla toimittamaan yksinkertaista, intuitiivista digitaalista tietoa.

Seitsemän segmentin näyttö ytimessä koostuu seitsemästä valoa säteilevästä diodista (LED), jotka on järjestetty "8: n" muodon muodostamiseksi, kun jokainen LED toimii erillisenä segmentinä (tyypillisesti merkitty A-G).Nämä segmentit voivat käsitellä numeroita 0 - 9 ja erilaisia ​​kirjaimia ja symboleja erilaisten yhdistelmien kautta.LEDien tehokkuus, joka säteilee pääasiassa valoa kuin lämpöä, on selvästi vastakohtana perinteisiin PN -risteys diodeihin, mikä tekee niistä edullisen valinnan näyttötekniikassa.LED -näytöt eroavat nestemäisistä kidesinäytöistä (LCDS) suoraan, kun taas nestekidenäytöt luovat kuvia manipuloimalla taustavaloa nesteen kidekerroksen kulkemiseksi.

Kun leikkaamme rakennetta, seitsemän segmentti näyttää haaran kahteen luokkaan: yhteinen anodi ja yhteinen katodi.Yhteisessä anodikonfiguraatiossa kaikkien LED -segmenttien anodit on kytketty toisiinsa;Päinvastoin, yhteisessä katodityypissä, katodit ovat yhtenäisiä.Näiden tyyppien välinen valinta saranoituu piirin suunnittelusta ja alla olevan ohjauslogiikan välillä.

Jokaisen LED -segmentin hallinta suoritetaan huolellisesti tiettyjen tapien kautta.Harkitse tyypillistä seitsemän segmentin LED-näyttöä: Seitsemän pääsegmenttiä hallitsevien nastajen lisäksi desimaalipisteelle on usein omistettu lisätappi (merkitty nimellä DP).Tässä on havainnollistava PIN-kokoonpano tavanomaiselle seitsemän segmentin LED-näytölle.Käytännöllisissä skenaarioissa näiden tappien hallinta sisältää yleensä mikrokontrollerin tai integroidun piirin, kuten BCD: n seitsemän segmentin dekooderiin.Tämä dekooderi kääntää binaarikoodatut numerot vastaavaan näytökseen seitsemän segmentin LED: n.Esimerkiksi numeron "2" esittämiseksi dekooderi aktivoi segmentit A, B, G, E ja D.

Yksinkertaistetun rakenteen ylpeillä, jotka on vielä voimakas toiminnallisuus, seitsemän segmentin näytöllä erilaisten PIN-kokoonpanojen ja ohjauslogiikan avulla on taitavasti numeroita ja yksinkertaisia ​​merkkejä elektronisten laitteiden spektrissä.LCD: iin verrattuna LED -näytöt voivat olla kirkkaampia ja selkeämpiä joissakin sovelluksissa, etenkin silloin, kun pieni virrankulutus ja korkea kontrasti ovat tärkeitä.

Seitsemän segmentinäytöt, joita käytetään pääasiassa numeroiden esittelyyn ja tiettyihin merkkeihin, koostuvat seitsemästä LED-segmentistä, jotka on järjestetty "8" -muodostumiseen, jota täydennys on kytketty kahdeksas LED desimaalipisteeseen.Tämä kokoonpano tekee niistä erityisen taitavia näyttämään desimaalilukuja, mukaan lukien ne, joilla on desimaalipisteitä.Monimutkaisissa skenaarioissa, kuten moninumeroisissa näytöissä, tämä saavutetaan kohdistamalla useita seitsemän segmentinäyttöjä rinnakkain.

Näiden näyttelyiden ytimessä on LED (valoa emittiläs diodi), kiinteän tilan optinen laite, joka toimii PN-risteyksen elektroluminesenssiperiaatteessa.Kun virta virtaa LED: n läpi, herätetyt elektronit ja reikät sulautuvat vapauttaen energiaa näkyvänä valona.LED: n väri saranaa puolijohdemateriaaliin ja PN -risteyksessä käytettyihin erityisiin epäpuhtauksiin.Esimerkiksi punaiset LEDit saattavat käyttää alumiinia gallium -arsenidia (levy), kun taas vihreät tai siniset LEDit voivat käyttää indiumgalliumfosfidia (INGAN).

Seitsemän segmentin näytön LEDien valitseminen sisältää useita kriittisiä näkökohtia.

Kustannustehokkuus: LED -tyyppien vaihtelevien hintojen ollessa valinnan tulisi yhdenmukaistaa sovellusvaatimuksiin ja budjettirajoitteisiin.

Elinikä: Vaikka LEDit tunnetaan pitkäikäisyyden suhteen, elinikä voi vaihdella huomattavasti tyypin ja laadun perusteella.

Koko: LED -koko sanelee näytön koko ja resoluutio;Pienemmät LEDit sopivat kompakteihin malleihin ja suurempiin sopiviin sovelluksiin, jotka tarvitsevat isompia näyttöjä.

Värivalinta: LED -väri vaikuttaa sekä estetiikkaan että näkyvyyteen, ja punaiset ja vihreät LEDit ovat yleensä havaittavissa ympäristöissä, toisin kuin jotkut vähemmän havaittavissa olevat värit, kuten sininen päivänvalossa.

Yhteensopivuus elektronisten komponenttien kanssa: LEDien jännitteen ja virran eritelmien on oltava yhteensopivia muiden piirikomponenttien kanssa järjestelmän vakauden ja tehokkuuden varmistamiseksi.

Seitsemän segmentin näytön teho ja vaikutus digitaalisen näytön areenalla riippuvat suurelta osin LED-valinnasta.LEDien oikea valinta parantaa näytön suorituskykyä, varmistamalla kustannustehokkuuden ja pitkäaikaisen luotettavuuden sekoittaen teknisen tarkkuuden sekoituksen käytännöllisiin näkökohtiin tiiviin, selkeällä tavalla.

Seitsemän segmentin LED-näyttö näkyy kahteen ensisijaiseen luokkaan: yhteinen anodi ja yhteinen katodi, erotettuna niiden LED-yhteyksien ja piirikonfiguraatioiden perusteella.

Yleinen anodinäyttö: Kaikkien LED -segmenttien anodit (positiiviset päätteet) lähentyvät yhteistä pistettä, joka on tyypillisesti kytketty virtalähteen positiiviseen päätteeseen.Jokaisen LED -segmentin katodia (negatiivinen elektrodi) hallitaan ohjauspiirin kautta.Tietyn segmentin valaisemiseksi sen katodi on maadoitettava tai vastaanotettava negatiivinen jännite.Yleinen anodiasennus yksinkertaistaa piirisuunnittelua;Kaikki anodit ovat yhtenäisiä, mikä edellyttää vain yhden yhteyden kaikkien segmenttien energisoimiseen.

Yleinen katodin näyttö: Tässä variantissa kaikkien LED -segmenttien katodit on kytketty toisiinsa, yleensä virtalähteen negatiiviseen terminaaliin.Segmentin aktivointi vaatii positiivisen jännitteen levittämistä sen anodiin.Tämä malli sopii tiettyihin piirimalleihin paremmin, varsinkin kun segmentin ohjaus saranaa anodiin.

Piirisuunnittelu vaatii erillistä ajologiikkaa jokaiselle tyypille.Yhteisen anodin näytöksien ohjaimien on toimitettava maa- tai negatiivinen jännite LED -valaistukseen.Yhteinen katodi näyttää toisaalta ohjaimet positiivisen jännitteen toimittamiseksi.Käytännössä yhteisen anode-näytöt saavat usein mieltymyksiä.Ne kohdistuvat saumattomasti positiivisiin logiikkajärjestelmiin (kuten TTL -piireihin), valaisevat, kun lähtö nousee korkeaan.Lisäksi he ovat taitavia käsittelemään korkeampia lähdevirtoja, mikä tekee niistä ihanteellisia korkeavirta-kysynnän sovelluksia varten.

Näyttötyyppien välinen päätös lepää tietyn sovelluksen piirisuunnittelussa ja ohjauslogiikassa.Joskus Common-ANODE-näyttelyiden virtaviivainen suunnittelu ja yhteensopivuus voittavat.Muina aikoina yhteisen katodin näyttöjen ainutlaatuiset piiri-edut tekevät niistä ylivoimaisen valinnan.Joka tapauksessa parhaan näytön suorituskyvyn ja piiritehokkuuden saavuttamiseksi teknisen tarkkuuden ja käytännön sovelluksen fuusion saavuttamiseksi meidän on valittava asianmukainen tyyppi.

Seitsemän segmentin näytön ytimessä on seitsemän LED-yksikköä, jotka on järjestetty huolellisesti "8" -malliin, johon liittyy ylimääräinen LED desimaalipisteeseen.Nämä LEDit valaisevat puolijohdemateriaaliensa luontaisten ominaisuuksien perusteella.Selvittäen kuinka nämä yksiköt toimivat, jokainen on pienentävä valoa säteilevä diodi, joka hehkuu eteenpäin puolueellisesti.Tämä esijännitys on ratkaisevan tärkeää;Se mahdollistaa elektronien liikkeen puolijohteen P-alueen ja N-alueen välillä.Kun elektronit siirtyvät korkeasta alhaiseen energiatasoon, he lähettävät fotoneja - näkyvää valoa.Tämä prosessi, joka tunnetaan nimellä elektroluminesenssi, on keskeinen LEDin toiminnassa.

LED: n hehkuen voimakkuus riippuu eteenpäinvirran voimakkuudesta.Suuremmat virrat korostavat elektronisia siirtymiä ja siten valon ulostuloa.He kuitenkin vahvistavat myös LEDin lämpökuormaa, mahdollisesti rajoittaen sen elinaikaa.Siksi tarkka virran hallinta on välttämätöntä.Tämä saavutetaan tyypillisesti virran rajoittavan vastuksen tai vakiovirran käyttöpiirin avulla, joka on integroitu LEDin ja virtalähteen väliin.

Numeroiden tai merkkien osoittamiseksi seitsemän segmentin näytön piiri aktivoi selektiivisesti tai deaktivoivat tietyt LED-segmentit.Esimerkiksi "1": n näyttäminen edellyttää valaistusta vain ylä- ja ala -ala -segmentit (B ja C).Näiden segmenttien hallinta, jota hoidetaan usein mikrokontrollerin, seitsemän segmentin dekooderin tai yksinkertaisten logiikkapiirien kautta, on keskeinen.Piirin ensisijainen rooli on toimittaa asianmukainen etuvirta jokaiselle LEDille, järjestämällä sen valaistuksen näyttövaatimusten mukaisesti.

Näiden näyttelyiden piirisuunnittelu edellyttää LED -virran ja jännitteen eritelmien, näyttötyypin (yleisen anodin tai yleisen katodin) ja tehokkaan virranohjaus- ja jakelustrategioiden huolellista harkintaa.Seitsemän segmentin näytön taustalla oleva periaate on hienostuneen elektronisen tekniikan kuvakudos.Se kutoo yhdessä LED -elektroluminesenssia, kirkkauden ohjaustekniikoita ja monimutkaista piirisuunnittelua selkeän, luotettavan digitaalisen ja merkkinäytön tuottamiseksi.

Seitsemän segmentin näytöllä monipuolisten lukujen ja merkkien näytön ydin on tietyssä koodausmenetelmässä.Nämä menetelmät sanelevat huolellisesti, minkä LED -segmenttien tulisi valaisemaan halutun numeron tai luonteen valmistamiseksi.Näytön jokainen osa on yleensä merkitty A, B, C, D, E, F, G, ylimääräisellä DP: llä desimaalikohtalle.Näytön tyyppi, olipa se sitten yleinen anodi tai yleinen katodi, vaikuttaa pohjimmiltaan koodausmenetelmään.

Mekanismi on selkeä, mutta tarkka.Tässä segmentti syttyy, kun sen PIN -koodi muodostaa yhteyden maahan, mikä edellyttää 'matalaa' asetusta tietyn numeron näyttämiseksi.Otetaan esimerkiksi "0".Tämän edustamiseksi segmentit A, B, C, D, E ja F aktivoidaan, kun taas G pysyy lepotilassa.Siten "0" kääntyy koodaukseen "0111111", jonka heksadesimaali on 3f.

Päinvastoin, yleinen katodi näyttää kääntämään tämän logiikan.Segmentti valaisee saatuaan positiivisen jännitteen, joka vaatii 'korkean' asetuksen jokaiselle halutulle segmentille.Soveltamalla tätä "0", sen koodaus käännetään "1000000", heijastettu heksadesimaalina 40. Nämä koodaukset, olennainen käytännön sovelluksiin, sisältyy usein mikro -ohjaimia tai erillisiä dekooderirastuja.Tyypillinen esimerkki on BCD (binaarinen desimaali) seitsemän segmentin dekooderiin, joka valitsee itsenäisesti oikeat segmentit syötteiden perusteella lievittäen manuaalisen koodauksen taakkaa.

Tässä koodausmatriisissa jokaisen numeron GFEDCBA -kokoonpano vastaa seitsemää LEDiä.Esimerkiksi "0111111" merkitsee kaikkia paitsi G -segmenttiä valaistuja, esittäen "0".Näiden koodien toteuttaminen todellisessa piirissä vaatii suoran ohjelmoinnin mikrokontrolleriksi tai dekooderiksi, joka on tärkeä vaihe näytön ohjaamisessa.

Piirinsuunnittelu ja ohjelmointi saraavat syvän ymmärryksen näistä koodeista.Erilaiset koodausjärjestelmät eivät vain vaikuta piirin suunnitteluun, vaan myös ohjauslogiikan monimutkaisuuteen.Missä tahansa seitsemän segmentin näytön projektissa näiden koodien hallitseminen on välttämätöntä.Tarkka koodaus tasoittaa tavan halutun näyttötoimintojen saavuttamiseen sekoittaen teknisen tietotaidon käytännön sovellukseen.

Seitsemän segmentin näytöt, jotka on tunnettu niiden yksinkertaisuudesta ja helppoudesta, etsivät laajaa käyttöä elektronisten laitteiden spektrissä.Ne vaihtelevat alkeellisista digitaalisista näytöistä yksityiskohtaisempiin tietoesityksiin.Sovellusmenetelmä mukautuu joustavasti käsillä olevan projektin monimutkaisuuksiin ja toiminnallisiin vaatimuksiin.Perussovelluksissa seitsemän segmentin näytön hyödyllisyys syntyy sen kyvystä ajaa suoraan 7-segmentin laskuri-integroidulla piirillä (IC), kuten CD4026.Tämä erityinen IC, laskuri/dekooderi, on suunniteltu ohjaamaan seitsemän segmentin näyttö suoraan, kääntämällä syöttölaskentapulssit näkyviin numeroihin.

Tämä lähestymistapa ohjaa monimutkaisen mikrokontrollerin tai mikroprosessorin tuen tarvetta.Sen hyödyllisyys loistaa yksinkertaisissa digitaalisissa näyttöprojekteissa, kuten digitaaliset laskurit ja kellot.Kasteasti monimutkaisemmat pyrkimykset, kuten monimuotoisten merkkien tai dynaamisten tehosteiden näyttäminen, edellyttävät seitsemän segmentin näytön pariliitosta mikrokontrollerin (MCU) tai mikroprosessorin (MPU) kanssa.Tässä jokaisen LED -segmentin nastat yhdistävät MCU/MPU: n tulo- ja lähtö- (I/O) -tappeja, kun taas yhteinen anodi- tai katodi -nastat linkittävät virtaan tai maadoituksen näyttötyypistä riippuen.

Tämän asennuksen avulla mikrokontrolleri voi sanella tarkasti I/O -nastajen tilan, mikä hallitsee näyttöä.Esimerkiksi "0": n näyttäminen yhteisessä katodinäytössä vaatii kaikkien segmenttien valaisemista paitsi "G", joka saavutetaan asettamalla I/O -nastat arvoon 11000000 (binaari).Yhteisen anodinäytön logiikka on jyrkässä kontrastissa.

Olipa kyseessä laskuri tai mikrokontrolleri ruorissa, seitsemän segmentin näytön järjestäminen edellyttää piirin tilan huolellista ohjelmointia.Mikrokontrollerin käytössä tähän sisältyy tyypillisesti tiettyjen koodien käsityö.Tämä koodi sanelee I/O -nastajen aktivointisekvenssin ja kuinka näyttömorfit vastauksena saapuville tiedoille.Seitsemän segmentin näytön monipuolisuus, joka ulottuu suoraviivaisesta laskusta monimutkaiseen luonteeseen ja graafisiin esityksiin, riippuu APT-ajomenetelmän ja ohjausstrategian valinnassa.Suunnittelijoille ja insinööreille on tärkeää hallita erilaisten ohjaustekniikoiden ja koodauksen vivahteet.Se on avain tehokkaan ja vaikuttavan näyttöratkaisun suunnittelussa.

Seitsemän segmentinäytöt, jotka kunnioitetaan heidän ainutlaatuisista toiminnoistaan ​​ja eduistaan, löydä laaja käyttö lukemattomilla aloilla.Ne ulottuvat perustietojen näytön suoraviivaisesta tehtävästä monimutkaisen datan esityksen vaativammalle alueelle.Heidän vetoomuksensa on yksinkertaisuuden, kustannustehokkuuden ja loistavan luettavuuden sekoituksessa.Julkisten tietojen näyttö- ja ohjauspaneelien alueella nämä näytöt ovat erityisen arvostettuja.Suurten fonttien näkyvyys on tässä erittäin tärkeä, esimerkiksi julkisen liikenteen tietolautakunnat, hissilattiaindikaattorit ja lukemattomat ohjauspaneelit.Näissä tilanteissa seitsemän segmentin näytön huomattava kirjasin ja selkeys ovat välttämättömiä selkeisiin julkisiin direktiiveihin ja viesteihin.

Pienet elektroniikkayritykset hyötyvät myös huomattavasti näistä näytöistä.Niiden kustannustehokkuus ja ohjelmoitava ohjaus yksinkertaisuus tekevät heistä valinnan tuotteille, kuten taloudelliset digitaaliset ajastimet, lämpömittarit ja laskurit.Kyse ei ole vain perusnäytöistä.Kun tilanne vaatii monimutkaisempien numeeristen arvojen tai anturitietojen kuvaamista, seitsemän segmentin näyttö yhdistää usein voimansa nelisegmentin variantilla.Tämä yhdistelmä palvelee ylimääräisiä toimintoja, jotka ovat hyödyllisiä mittausten ja tilan indikaattoreiden esittämisessä laboratorioinstrumenteissa tai teollisuusohjausjärjestelmissä.

Sitten heidän soveltuvuutensa hämärässä skenaarioissa.Hienoissa ympäristöissä niiden kirkkaus ja luettavuus ovat vertaansa vailla, mikä tekee niistä ihanteellisia yöaikaisten laitteiden, turvajärjestelmien näytöille ja hätäilmaisimille.Seitsemän segmentin näytön monipuolisuus ulottuu niiden ulottuvuuteen laajaan joukkoon projekteja.Elektroniset kellot, vesitasot, erilaiset mittausvälineet ja kokeelliset laitteet hyötyvät kaikki niiden integroinnista.Heidän kulutuselektroniikan yleisyys heijastuu niiden laajalle levinneessä sovelluksessa teollisuus-, lääketieteellisellä ja tieteellisellä tutkimusalueella.

Nämä näytöt, joiden tunnusmerkki on helppo luettava suuri fontti, kustannustehokkuus ja laaja käyttöspektri, ovat sementoineet itsensä elektronisen näyttötekniikan peruselementteeksi.Niiden läsnäolo, joka vaihtelee kodinkoneista monimutkaisten teollisuusjärjestelmiin, on kaikkialla.Ajan myötä seitsemän segmentin näytön merkitys vain kasvaa edelleen, mikä korostaa niiden kestävää merkitystä jatkuvasti kehittyvässä teknologisessa maisemassa.

Seitsemän segmentin näyttö, elektronisen tekniikan historian symbolinen, ei ole vain teknologisen innovaation majakka, vaan myös todistuksena teknologian sopeutumiskyvystä päivittäisissä ja teollisissa maailmoissa.Sen matka syntyvästä ideasta lukemattomien laitteiden kulmakivelle korostaa sen kestävää luotettavuutta ja käytännöllistä tehokkuutta.Tämä näyttö, joka on kaikkialla sekä kotitalous- että monimutkaisissa teollisuusjärjestelmissä, sulattaa luettavuuden, kustannustehokkuuden ja laajan hyödyllisyyden helpon elektronisen näyttötekniikan olennaiseksi osaksi.

Sen suunnittelu, tyylikäs sekoitus yksinkertaisuutta ja tehokkuutta, valjastaa seitsemän LED -segmenttiä numeroiden ja joidenkin kirjaimien visuaalisiin visuaalisiin.Tämä muotoilu suorittaa selkeän viestintää ja laskee valmistus- ja ylläpitokustannuksia.Seitsemän segmentin näytön kestävyys ja energian säästöt tekevät siitä ihanteellisen pitkän matkan käytölle, kuten julkisten tietojen lautakunnat ja kodinkonepaneelit.

Kuitenkin, kun uusia kilpailijoita, kuten LCDS ja OLEDS, syntyy, seitsemän segmentin näytön valtakunta kehittyy.Sen ainutlaatuiset ansiot, etenkin kustannus- ja energiatehokkuuden suhteen, ankkuroivat sen merkityksen erikoistuneille kapealle.Peering tulevaisuuteen, kun elektroninen tekniikka marssi eteenpäin, seitsemän segmentin näyttö on valmis jatkamaan selkeää perintöään.Se lupaa edistää teknistä kehitystä älykkäämmässä, integroidussa varjossa, joka toistaa kertomuksen toisiinsa yksinkertaisen ja kompleksin.