στο 2025/05/6 26,350

7 τμηματικά βασικά στοιχεία, pinout, τύποι, έλεγχο και χρήσεις

Αυτός ο οδηγός αφορά το πώς λειτουργούν οι οθόνες 7 τμημάτων και πώς μπορείτε να τα χρησιμοποιήσετε στα ηλεκτρονικά σας έργα.Εξηγεί τις καρφίτσες στην οθόνη, τον τρόπο με τον οποίο ανάβει κάθε τμήμα και τους δύο κοινούς τύπους: κοινή κάθοδο και κοινή άνοδο.Θα μάθετε επίσης πώς να ενεργοποιήσετε τα τμήματα για τη χρήση ενός μικροελεγκτή, τον τρόπο ελέγχου της φωτεινότητας με τις αντιστάσεις και τον τρόπο χρήσης των τρανζίστορ για να χειριστείτε με ασφάλεια την ισχύ.Ο οδηγός περιλαμβάνει παραδείγματα, διαγράμματα και δείχνει πώς χρησιμοποιούνται οθόνες 7 τμημάτων σε πραγματικές συσκευές όπως ρολόγια, θερμόμετρα και μικροκύματα.Είτε ξεκινάτε ή ήδη δημιουργείτε έργα, αυτός ο οδηγός θα σας βοηθήσει να κατανοήσετε και να χρησιμοποιήσετε το τμήμα 7 που εμφανίζει τον σωστό τρόπο.

Κατάλογος

Οθόνη 7 τμημάτων Pinout

Μια τυπική μονοψήφια οθόνη 7 τμημάτων έχει 10 ακίδες.Κάθε πείρος ελέγχει ένα συγκεκριμένο τμήμα, εκτός από τις δύο ακίδες που λειτουργούν ως κοινά τερματικά για την ισχύ.Για παράδειγμα, ο ακροδέκτης 1 συνδέεται με το τμήμα 'e' (κάτω αριστερά), ενώ το τμήμα ελέγχου 2 ελέγχου 'd' (κάτω).Οι καρφίτσες 3 και 8 είναι οι κοινές ακροδέκτες είτε όλοι συνδεδεμένοι με το έδαφος (κοινή κάθοδο) είτε με ισχύ (κοινή άνοδο).Οι υπόλοιπες ακίδες φωτίζουν τα τμήματα 'C', 'B', 'A', 'F', 'G' και το δεκαδικό σημείο.

Εικόνα 2.

Αριθμός PIN	Όνομα καρφίτσας	Περιγραφή
1	μι	Ελέγχει την αριστερή λυχνία λυχνίας της οθόνης 7 τμημάτων
2	ρε	Ελέγχει το κάτω μέρος του LED της οθόνης 7 τμημάτων
3	Com	Συνδεδεμένο με το Ground/VCC με βάση τον τύπο της οθόνης
4	ντο	Ελέγχει τη δεξιά λυχνία LED της οθόνης 7 τμημάτων
5	DP	Ελέγχει το Decimal Point LED της οθόνης 7 τμημάτων
6	σι	Ελέγχει την επάνω δεξιά LED της οθόνης 7 τμημάτων
7	ένα	Ελέγχει την κορυφή LED της οθόνης 7 τμημάτων
8	Com	Συνδεδεμένο με το Ground/VCC με βάση τον τύπο της οθόνης
9	φά	Ελέγχει την επάνω αριστερή λυχνία LED της οθόνης 7 τμημάτων
10	σολ	Ελέγχει τη μεσαία λυχνία LED της οθόνης 7 τμημάτων

Χαρακτηριστικά των οθονών 7 τμημάτων

• Δομή τμήματος: Μια οθόνη 7 τμημάτων περιλαμβάνει επτά ελαφριές ράβδους που είναι διατεταγμένες για να σχηματίσουν αριθμούς, που μοιάζουν με το σχήμα ενός "8."Αυτά τα τμήματα χαρακτηρίζονται από το «Α» μέσω του «G», με ένα προαιρετικό όγδοο τμήμα, το δεκαδικό σημείο (DP), που συνήθως βρίσκεται στο κάτω δεξιά.Συνδυάζοντας αυτά τα τμήματα σε διαφορετικά πρότυπα, η οθόνη μπορεί να αντιπροσωπεύει ψηφία 0-9 και μερικά απλά γράμματα όπως το A -F.Αυτή η απλή διάταξη καθιστά ιδανική για αριθμητικές οθόνες λόγω της ευκολίας χρήσης του.

• Τεχνολογία προβολής: Αυτές οι εμφανίσεις συνήθως χρησιμοποιούν LED, όπου κάθε τμήμα ανάβει όταν το ηλεκτρικό ρεύμα ρέει μέσα από αυτό.Τα μοντέλα με βάση τα LED είναι φωτεινά, ενεργειακά αποδοτικά και ορατά σε διάφορες συνθήκες φωτισμού.Ορισμένες εκδόσεις χρησιμοποιούν τεχνολογία LCD, η οποία καταναλώνει λιγότερη ισχύ και είναι κατάλληλη για συσκευές με μπαταρία, αν και οι LCD είναι γενικά πιο dimmer και λιγότερο ορατές σε φωτεινές ρυθμίσεις.

• Τύποι διαμόρφωσης: Υπάρχουν δύο κύριες μεθόδους καλωδίωσης: Κοινή κάθοδος (CC) και κοινή άνοδος (CA).Στις οθόνες CC, όλα τα αρνητικά τερματικά συνδέονται μεταξύ τους και τα τμήματα ενεργοποιούνται με την παροχή θετικής τάσης.Στις οθόνες CA, όλα τα θετικά τερματικά συνδέονται και τα τμήματα ενεργοποιούνται με τη γείωση των μεμονωμένων καθόδων.Η επιλογή εξαρτάται από το σχεδιασμό του κυκλώματος και τον τρόπο με τον οποίο οδηγείται η οθόνη.

• Αναπαράσταση χαρακτήρων : Αν και κυρίως σχεδιασμένο για αριθμούς, αυτές οι οθόνες μπορούν επίσης να παρουσιάσουν ένα περιορισμένο φάσμα γραμμάτων, ειδικά ένα έως F, το οποίο είναι χρήσιμο για εξοειδείς εξόδους.Λόγω του ότι έχουν μόνο επτά τμήματα, δεν μπορούν να σχηματίσουν με ακρίβεια τα περισσότερα γράμματα ή σύνθετα σύμβολα, αλλά αρκεί για βασικές αλφαριθμητικές ανάγκες.

• Έλεγχος και διασύνδεση: Κάθε τμήμα μπορεί να ενεργοποιηθεί ή να απενεργοποιηθεί μεμονωμένα, συχνά ελεγχόμενα από καρφίτσες GPIO μικροελεγκτή.Για να απλοποιήσει τον έλεγχο, το αποκωδικοποιητή/οδηγού ICS όπως το 7447 ή το CD4511 μπορούν να μετατρέψουν τις δυαδικές εισόδους στους κατάλληλους συνδυασμούς τμήματος, μειώνοντας τον αριθμό των απαιτούμενων συνδέσεων.

• Φόντα: Τα κύρια πλεονεκτήματα τους περιλαμβάνουν χαμηλό κόστος, ευκολία ελέγχου και αναγνωσιμότητα.Οι τύποι LED είναι φωτεινοί και ανθεκτικοί, ενώ οι παραλλαγές LCD διατηρούν την ισχύ.Αυτά τα χαρακτηριστικά τους καθιστούν δημοφιλή για πολλές ηλεκτρονικές συσκευές, ειδικά όταν η απλή αριθμητική παραγωγή είναι επαρκής.

• Περιορισμοί: Το μεγαλύτερο μειονέκτημα είναι το περιορισμένο σετ χαρακτήρων, δεν μπορούν να εμφανίσουν πλήρες κείμενο ή περίπλοκα γραφικά.Τα μοντέλα LED μπορεί να έχουν στενές γωνίες προβολής, ενώ οι LCDs μπορούν να αγωνιστούν με ορατότητα σε έντονο φως.Αυτοί οι περιορισμοί θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την επιλογή ενός τύπου οθόνης για ένα έργο.

Εναλλακτικές ενότητες οθόνης

Επίδειξη Τύπος	Περιγραφή	Φόντα	Περιορισμοί
Οθόνες 7 τμημάτων	Επτά τμήματα LED για ψηφία Και μερικοί χαρακτήρες.	Πολύ εύκολο στη χρήση	Εμφανίζει μόνο ψηφία και περιορισμένους χαρακτήρες
Εμφανίζει οθόνες dot matrix	Πλέγμα LED (π.χ., 5x7 ή 8x8) σχηματίζοντας προσαρμόσιμη χαρακτήρες και κινούμενα σχέδια.	Φθηνό και ευρέως διαθέσιμο	Δεν είναι κατάλληλο για κείμενο ή γραφικά
		Χαμηλή κατανάλωση ενέργειας	Πιο περίπλοκο για προγραμματισμό
		Που χρησιμοποιούνται σε σήμανση, ρολόγια, κ.λπ.
Αλφαριθμητικό LCD	Preformatted LCDs (π.χ., 16x2, 20x4) που δείχνουν σειρές χαρακτήρες σταθερού μεγέθους (συνήθως 5x8 dot μορφή).	Απλή διεπαφή (τυποποιημένα πρωτόκολλα)	Χαρακτήρες σταθερού μεγέθους
		Ιδανικό για τα μενού/status insplays	Περιορισμένες δυνατότητες γραφικών
		Ευανάγνωστο σε διάφορους φωτισμού	Πιο αργή ανανέωση από τις γραφικές οθόνες
Οθόνες OLED	Αυτο-εκπομπή εμφανίζεται με υψηλή αντίθεση.διαθέσιμος μονόχρωμο ή πλήρες χρώμα.	Υψηλής αντίθεσης και ευρείας προβολής γωνιών	Υψηλότερο κόστος
		Λεπτό και ελαφρύ	Μικρότερη διάρκεια ζωής (ειδικά μπλε εικονοστοιχεία)
		Χαμηλή ισχύς όταν εμφανίζει σκοτεινό περιεχόμενο	Χρειάζεται περισσότερη μνήμη και επεξεργασία
Οθόνες TFT	Πλήρους χρώματος, LCD υψηλής ανάλυσης με ενεργό μήτρα, Συχνά ενεργοποιημένο με άγγιγμα.	Πλούσιο χρώμα και λεπτομέρεια	Κατανάλωση υψηλής ενέργειας
		Μπορεί να περιλαμβάνει αφής	Απαιτεί περισσότερη μνήμη RAM/επεξεργασία
		Ιδανικό για βίντεο, guis, dashboards	Costlier & Complex για να ενσωματωθεί

Πώς λειτουργεί μια οθόνη 7 τμημάτων;

Η λειτουργία μιας οθόνης 7 τμημάτων βασίζεται στην προώθηση των διόδων εκπομπής φωτός (LED) μέσα σε κάθε τμήμα.Όταν εφαρμόζεται τάση προς τη σωστή κατεύθυνση, από την άνοδο στην κάθοδο, το τμήμα ανάβει.Κάθε τμήμα μπορεί να ελεγχθεί ανεξάρτητα, συνήθως μέσω πείρων ψηφιακής εξόδου ενός μικροελεγκτή ή εξειδικευμένου προγράμματος οδήγησης οθόνης IC.Αυτοί οι ελεγκτές καθορίζουν ποια τμήματα ενεργοποιούνται ανά πάσα στιγμή με βάση τον επιθυμητό χαρακτήρα.

Για να αποφευχθεί η βλάβη των LED από το υπερβολικό ρεύμα, μια αντίσταση που περιορίζει το ρεύμα συνδέεται σε σειρά με κάθε τμήμα.Αυτή η αντίσταση εξασφαλίζει ότι το ρεύμα που ρέει μέσω κάθε LED παραμένει μέσα σε ένα ασφαλές εύρος, το οποίο είναι συνήθως περίπου 20 έως 30 Milliamperes (MA).Ωστόσο, η ακριβής τιμή μπορεί να διαφέρει ανάλογα με τον τύπο της χρησιμοποιούμενης LED και την απαιτούμενη φωτεινότητα.Υπάρχουν δύο κύριοι λειτουργικοί τρόποι λειτουργίας για οθόνες 7 τμημάτων:

1. Στατική λειτουργία: Σε αυτή τη λειτουργία, κάθε ψηφίο και τα αντίστοιχα τμήματα του ενεργοποιούνται συνεχώς.Αυτή η ρύθμιση απαιτεί ξεχωριστή γραμμή ελέγχου για κάθε τμήμα κάθε ψηφίου, το οποίο μπορεί να γίνει αναποτελεσματικό εάν χρησιμοποιηθούν πολλά ψηφία.Ωστόσο, προσφέρει απλότητα και σταθερή φωτεινότητα.

2. Λειτουργία πολυπλεγμένης : Για να μειωθεί ο αριθμός των γραμμών ελέγχου και η κατανάλωση ενέργειας, οι οθόνες εκτελούνται συχνά σε πολυπλεγμένη λειτουργία.Σε αυτή τη λειτουργία, μόνο ένα ψηφίο ανάβει κάθε φορά, αλλά το σύστημα μετατρέπεται γρήγορα μεταξύ των ψηφίων με ταχύτητα αρκετά υψηλή για να αντιληφθεί όλα τα ψηφία ως συνεχώς φωτισμένο.Αυτή η εναλλαγή αντιμετωπίζεται συχνά χρησιμοποιώντας χρονοδιακόπτες μικροελεγκτή ή καταχωρητές μετατόπισης, οι οποίοι επιτρέπουν ακριβή χρονισμό και έλεγχο.

Εικόνα 3. Χαρτογράφηση τμήματος σε οθόνη LED 7 τμήματος

Το παραπάνω σχήμα απεικονίζει τη δομή και την επισήμανση μιας οθόνης 7 τμημάτων.Δείχνει την ορθογώνια διάταξη των επτά τμημάτων (A, B, C, D, E, F και G) σε δέκα διαφορετικές απόψεις της οθόνης.Σε κάθε εικόνα, διαφορετικά τμήματα είναι σκιασμένα πράσινα για να αντιπροσωπεύουν την ενεργοποίησή τους.Αυτό βοηθά στην απεικόνιση του τρόπου με τον οποίο κάθε μεμονωμένο τμήμα συμβάλλει στη διαμόρφωση ψηφίων.Ο αριθμός υπογραμμίζει συστηματικά διάφορους συνδυασμούς, βοηθώντας στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο η ενεργοποίηση συγκεκριμένων τμημάτων δημιουργεί αναγνωρίσιμους χαρακτήρες.

7-Τμήμα Εμφάνιση δυαδικών κωδικών

Για να δείξει ένα ψηφίο, ο μικροελεγκτής στέλνει έναν δυαδικό κώδικα που ενεργοποιείται στον σωστό συνδυασμό τμημάτων.Για παράδειγμα, η εμφάνιση "0", τα τμήματα A, B, C, D, E και F είναι ενεργοποιημένα και το G είναι απενεργοποιημένο.Για μια κοινή οθόνη καθόδου, αυτό είναι δυαδικό 0b00111111 (ή 0x3f στο hex).Για μια κοινή άνοδο, η λογική είναι ανεστραμμένη 0b11000000 (0xc0).Ο κώδικας πρέπει να ταιριάζει με τον τύπο οθόνης ή τα λανθασμένα τμήματα θα ανάψουν.Χρησιμοποιώντας δυαδικούς πίνακες αναζήτησης εξοικονομεί χρόνο επεξεργασίας και εξασφαλίζει γρήγορες, ακριβείς ενημερώσεις, ειδικά σε δυναμικές εφαρμογές όπως μετρητές ή χρονομετρητές.

Ο παρακάτω πίνακας απεικονίζει τον τρόπο εμφάνισης των αριθμών σε μια οθόνη 7 τμημάτων με κοινή διαμόρφωση ανόδου:

Αριθμός	g f e d c b a	Εξάγωνο κώδικα
0	1000000	C0
1	1111001	F9
2	0100100	Α4
3	0110000	B0
4	0011001	99
5	0010010	92
6	0000010	82
7	1111000	F8
8	0000000	80
9	0010000	90

Ο παρακάτω πίνακας εμφανίζει τα ψηφία καθώς εμφανίζονται σε οθόνη 7 τμημάτων χρησιμοποιώντας μια κοινή διαμόρφωση καθόδου:

Αριθμός	g f e d c b a	Εξάγωνο κώδικα
0	01111111111111111111111 ετών	3f
1	0000110	06
2	1011011	5Β
3	10011111111111111111 ετών	4F
4	1100110	66
5	1101101	6δ
6	1111101	7δ
7	0000111	07
8	11111111	7F
9	10011111111111111111 ετών	4F

Σε αυτή τη ρύθμιση, κάθε τμήμα μιας διψήφιας οθόνης 7 τμημάτων συνδέεται με το Arduino UNO μέσω μιας αντίστασης ρεύματος που περιορίζει (τυπικά 220Ω έως 330ω).Τα τμήματα που χαρακτηρίζονται από το G έως G (και το προαιρετικό δεκαδικό σημείο DP) είναι ενσύρματα παράλληλα και στα δύο ψηφία και συνδέονται με ψηφιακές ακίδες D2 έως D9 στο Arduino.Για παράδειγμα, το τμήμα «Α» συνδέεται με το D2, «Β» έως D3 και ούτω καθεξής.Κάθε ψηφίο έχει το δικό του κοινό PIN καθόδου (CC), ο οποίος ελέγχει εάν είναι ενεργοποιημένο το ψηφίο.Αυτές οι κοινές ακίδες συνδέονται με τις ακίδες Arduino D10 και D11 και χρησιμοποιούνται για πολυπλεξία: μόνο ένα ψηφίο ενεργοποιείται κάθε φορά, αλλά η μετάβαση μεταξύ τους αρκετά γρήγορα (συνήθως> 50Hz) κάνει τα δύο ψηφία να εμφανίζονται ταυτόχρονα.Χρησιμοποιήστε το DigitalWrite () για να ελέγξετε ποια τμήματα είναι ενεργοποιημένα και ποιο ψηφίο είναι ενεργό.Ένας πίνακας αναζήτησης στους αριθμούς χαρτών σκίτσων (0-9) στους αντίστοιχους συνδυασμούς τμήματος τους.Για να χειριστείτε αποτελεσματικά τα πολλαπλά ψηφία, χρησιμοποιήστε πολυπλεξία στον κωδικό σας ή σε μια βιβλιοθήκη που το υποστηρίζει.Αυτό μειώνει τον αριθμό των απαιτούμενων ακροδεκτών Arduino I/O, επιτρέποντας τις ενημερώσεις δυναμικής οθόνης.

Εικόνα 4.

Χρησιμοποιώντας μια κοινή οθόνη καθόδου 7 τμήματος

Σε μια κοινή οθόνη καθόδου (CC) 7, όλα τα ακροδέκτες καθόδου των μεμονωμένων LED που σχηματίζουν τα τμήματα οθόνης είναι εσωτερικά συνδεδεμένα και δρομολογούνται σε μία ή περισσότερες εξωτερικές κοινές ακίδες καθόδου.Αυτές οι συνηθισμένες καρφίτσες καθόδου είναι συνήθως συνδεδεμένες με το έδαφος (GND) στο κύκλωμα.Κάθε ένα από τα μεμονωμένα τμήματα, που επισημαίνονται από το «Α» μέσω του «G», καθώς και το προαιρετικό δεκαδικό σημείο (DP), έχει τη δική του πείρο ανόδου, ο οποίος ελέγχεται ανεξάρτητα.

Για να φωτιστεί ένα συγκεκριμένο τμήμα σε αυτόν τον τύπο οθόνης, πρέπει να εφαρμόζεται μια υψηλή τάση (τυπικά +5V ή +3.3V, ανάλογα με το σύστημα) στον αντίστοιχο πείρο ανόδου.Επειδή οι κάθοδοι είναι γειωμένες, το ρεύμα θα ρέει από την άνοδο στην κάθοδο, επιτρέποντας στο τμήμα LED να ανάψει.Η χρήση μιας κοινής καθόδου απλοποιεί τη διασύνδεση με τους μικροελεγκτές, καθώς ο ελεγκτής μπορεί να προμηθεύσει ενεργά το ρεύμα στις μεμονωμένες ακροδέκτες τμήματος αντί να το βυθίσει.

Αυτή η διαμόρφωση είναι δημοφιλής σε έργα ηλεκτρονικών αρχών λόγω της απλής λογικής καλωδίωσης και προγραμματισμού.Επιτρέπει τη δημιουργία αριθμητικών ή περιορισμένων αλφαβητικών χαρακτήρων συνδυάζοντας διαφορετικά τμήματα.Για παράδειγμα, για να εμφανιστεί ο αριθμός "2", τα τμήματα A, B, D, E και G είναι ενεργοποιημένα.Ο μικροελεγκτής ενεργοποιεί κάθε τμήμα ρυθμίζοντας τον αντίστοιχο PIN υψηλό.

Ωστόσο, προκύπτει η εξέταση όταν επιχειρείται η εμφάνιση χαρακτήρων όπως το "8", οι οποίοι απαιτούν και τα επτά τμήματα να είναι ταυτόχρονα.Κάθε τμήμα LED αντλεί ένα ορισμένο ποσό ρεύματος (συνήθως περίπου 10-20 MA) και ο φωτισμός όλων των τμημάτων μπορούν να προσθέσουν έως και 140 MA ή περισσότερο.Οι περισσότεροι καρφίτσες I/O Microcontroller δεν έχουν σχεδιαστεί για να προμηθεύουν ένα τόσο μεγάλο συνολικό ρεύμα σε πολλαπλές ακίδες ταυτόχρονα.Εάν τραβήξει υπερβολικό ρεύμα, μπορεί να βλάψει τον μικροελεγκτή ή να το προκαλέσει δυσλειτουργία.Για να μετριαστούν αυτό, πολλοί χρησιμοποιούν ICs εξωτερικού οδηγού (όπως οι συστοιχίες TRANSISTOR ή οι αντιστάσεις που περιορίζουν το ρεύμα για να χειριστούν με ασφάλεια το φορτίο χωρίς να επιβαρύνουν τον μικροελεγκτή.

Εικόνα 5. Κοινό διάγραμμα κυκλώματος οθόνης Conty Cathode 7-Segment

Το σχήμα δείχνει την εσωτερική και εξωτερική καλωδίωση μιας κοινής οθόνης καθόδου 7.Η οθόνη επισημαίνεται με τμήματα Α έως G και ένα δεκαδικό σημείο (DP).Κάθε τμήμα συνδέεται με σύμβολο διόδου (D1 έως D8), που αντιπροσωπεύει τα μεμονωμένα τμήματα LED.Όλες οι καθόδοι συνδέονται μεταξύ τους και συνδέονται με το έδαφος, υποδεικνύοντας τη διαμόρφωση κοινής καθόδου.Η εφαρμογή ενός υψηλού σήματος σε οποιαδήποτε άνοδος του τμήματος επιτρέπει το ρεύμα να ρέει μέσω του τμήματος, φωτίζοντας το.

Χρησιμοποιώντας μια κοινή οθόνη 7 τμημάτων ανόδου

Σε μια κοινή οθόνη ανόδου (CA) 7, όλα τα τερματικά ανόδου των τμημάτων LED είναι εσωτερικά συνδεδεμένα μεταξύ τους και εμφανίζονται σε έναν κοινό πείρο που χαρακτηρίζεται ως η κοινή άνοδος (CA).Αυτός ο κοινός πείρος συνδέεται με μια θετική παροχή τάσης, συχνά +5V.Κάθε μεμονωμένο τμήμα της οθόνης, με την ένδειξη A έως G (με προαιρετικό δεκαδικό σημείο με την ετικέτα DP), έχει εκτίθεται η κάθοδος της για εξωτερική σύνδεση και έλεγχο.

Για να φωτίσει ένα συγκεκριμένο τμήμα, η κάθοδος πρέπει να συνδέεται με το έδαφος (χαμηλό) ενώ η κοινή άνοδος παραμένει σε +5V (υψηλό).Αυτό σημαίνει ότι η λογική για τον έλεγχο των τμημάτων είναι ανεστραμμένη σε αντίθεση με μια κοινή οθόνη καθόδου, όπου τα τμήματα είναι ενεργοποιημένα με ένα υψηλό σήμα, σε μια κοινή οθόνη ανόδου, είναι ενεργοποιημένα με χαμηλό σήμα.Ως αποτέλεσμα, ο κωδικός ελέγχου σας πρέπει να ανατρέψει το δυαδικό μοτίβο που χρησιμοποιείται για μια κοινή οθόνη καθόδου.Για παράδειγμα, ένα μοτίβο που ανάβει τον αριθμό "0" σε μια κοινή οθόνη καθόδου μπορεί να χρησιμοποιήσει μια δεκαεξαδική τιμή όπως το 0x3f.Το ίδιο μοτίβο για μια κοινή οθόνη ανόδου θα ήταν 0xc0, το οποίο είναι το bitwise αντίστροφο.

Οι μικροελεγκτές που είναι σε θέση να βυθίζονται το ρεύμα (δηλ. Τραβώντας τον πείρο εξόδου στη γείωση) είναι καλύτερα προσαρμοσμένα για την οδήγηση οθονών Ca, καθώς μπορούν να ολοκληρώσουν αποτελεσματικά το κύκλωμα για οποιοδήποτε τμήμα που πρέπει να ενεργοποιηθεί.Αυτές οι οθόνες είναι επίσης επωφελείς σε συστήματα όπου άλλα εξαρτήματα λειτουργούν με λογική ενεργής χαμηλής χαμηλής, όπως όταν χρησιμοποιείτε τρανζίστορ NPN ή ορισμένους τύπους λογικών πύλων.Ωστόσο, πρέπει να βεβαιωθείτε ότι η λογική υλικολογισμικού ή προγράμματος οδήγησης έχει ρυθμιστεί σωστά ώστε να λαμβάνει υπόψη αυτήν την ανεστραμμένη συμπεριφορά για να αποφευχθεί η εμφάνιση σφαλμάτων.

Εικόνα 6. Κοινό διάγραμμα κυκλώματος εμφάνισης 7 τμημάτων ανόδου

Το σχήμα αποτελείται από δύο μέρη.Στα αριστερά, υπάρχει ένα διάγραμμα μιας κοινής οθόνης ανόδου 7 τμήματος που δείχνει τις ετικέτες εσωτερικού τμήματος (Α έως G και DP) και πώς είναι διατεταγμένα για να σχηματίσουν αριθμούς.Εμφανίζεται μια ενιαία κοινή πείρος ανόδου που συνδέεται στην κορυφή.Στα δεξιά, ένα απλοποιημένο σχηματικό κύκλωμα απεικονίζει τον τρόπο με τον οποίο κάθε τμήμα (Α έως G, DP) συνδέεται με την αντίστοιχη δίοδο (D1 έως D8), με όλες τις ανόδους δεμένα με μια κοινή υψηλή τάση (CA).Κάθε κάθοδος μπορεί να ελέγχεται ξεχωριστά με γείωση για να ενεργοποιήσει το αντίστοιχο τμήμα.

Περίγραμμα οθόνης DIP 7 τμημάτων

Εικόνα 7.

Το παραπάνω διάγραμμα απεικονίζει τις τυπικές διαστάσεις για μια οθόνη 7 τμημάτων σε μορφή διπλής συσκευασίας (DIP), που χρησιμοποιείται συνήθως για εγκαταστάσεις PCB μέσω οπών.Η οθόνη ανέρχεται σε ύψος 19,00 mm από βάση στην κορυφή, με ψηφία που μετράει 14,20 mm (0,56 ίντσες) σε ύψος, ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο μέγεθος που εξασφαλίζει καλή ορατότητα τόσο σε εσωτερικούς και εξωτερικούς χώρους.Τα τμήματα είναι γωνιακά προς τα μέσα στους 8 °, ενισχύοντας την αναγνωσιμότητα από μια γενική προοπτική.

Το σώμα της οθόνης έχει πλάτος περίπου 12,60 mm και έχει βελτιστοποιημένο πάχος για τυπικές διατάξεις PCB.Η απόσταση με ακροδέκτες ακολουθεί το συμβατικό βήμα 2,54 mm, με κάθε σειρά να περιέχει τέσσερις ακίδες και να μετρά 10,16 mm σε συνολικό μήκος.Οι σειρές απέχουν σε απόσταση 15,24 mm σε όλη τη συσκευασία.Κάθε πείρος έχει διάμετρο 0,51 mm, συμβατή με τυπικές υποδοχές DIP ή διαστάσεις μεταξύ των οπών.Η στάση μεταξύ της επιφάνειας PCB και της βάσης οθόνης κυμαίνεται από 6,3 mm έως 8,0 mm, παρέχοντας επαρκή κάθαρση για συγκόλληση και ροή αέρα.

Πώς να επιλέξετε τη σωστή οθόνη 7 τμημάτων;

Για να επιλέξετε τη σωστή οθόνη 7 τμημάτων, ξεκινήστε αποφασίζοντας το σωστό μέγεθος.Οι μικρότερες λειτουργούν καλά για συσκευές χειρός, ενώ οι μεγαλύτερες βελτιώνουν την αναγνωσιμότητα σε μετρητές ή δημόσιες οθόνες.Στη συνέχεια, σκεφτείτε το χρώμα.Τα κόκκινα LED είναι κοινά επειδή είναι ενεργειακά αποδοτικά και χρειάζονται χαμηλότερη τάση.Άλλα χρώματα όπως το πράσινο ή το μπλε χρησιμοποιούν περισσότερη ισχύ και απαιτούν υψηλότερη τάση.

Θα πρέπει επίσης να ταιριάζει με τον τύπο της οθόνης (κοινή άνοδο ή κοινή κάθοδο) στο κύκλωμα σας.Για παράδειγμα, εάν ο μικροελεγκτής σας μπορεί να παρέχει ρεύμα (πηγή), μια κοινή οθόνη καθόδου είναι καλύτερη προσαρμογή.Εάν μπορεί να βυθιστεί μόνο το ρεύμα, πηγαίνετε με μια κοινή άνοδο.Ελέγχετε πάντα το φύλλο δεδομένων για τις τρέχουσες αξιολογήσεις, τη φωτεινότητα και τις αναθέσεις PIN.Αυτό εξασφαλίζει ότι η οθόνη σας λειτουργεί όπως αναμένεται και αποφεύγει τις ζημιές από λανθασμένες τάσεις ή ρεύματα.

Εφαρμογές των οθονών 7 τμημάτων

Ψηφιακά ρολόγια και ρολόγια

Μία από τις πιο συνηθισμένες χρήσεις των οθονών 7 τμημάτων είναι τα ψηφιακά ρολόγια και τα ρολόγια ρολογιών.Αυτές οι οθόνες είναι ιδανικές για την εμφάνιση χρόνου σε ώρες, λεπτά και δευτερόλεπτα λόγω της σαφήνειας και της απλότητας τους.Είτε πρόκειται για ένα ξυπνητήρι σε ένα κομοδίνο είτε για ένα ρολόι γραφείου που τοποθετείται τοίχο, οι οθόνες 7 τμημάτων παρέχουν έναν γρήγορο και εύκολο τρόπο για να διαβάσετε την ώρα από απόσταση.Ο φωτεινός τους φωτισμός τους καθιστά επίσης ορατό σε περιβάλλοντα χαμηλού φωτισμού ή σκοτεινού.

Ψηφιακά θερμόμετρα

Σε εγχώρια και ιατρικά περιβάλλοντα, τα ψηφιακά θερμόμετρα χρησιμοποιούν συχνά οθόνες 7 τμημάτων για να εμφανίζουν αναγνώσεις θερμοκρασίας.Χρησιμοποιούνται σε θερμόμετρα εσωτερικού/εξωτερικού και εξωτερικού καιρού, θερμόμετρα σώματος και συστήματα HVAC.Επειδή χρειάζεται μόνο να εμφανίζουν αριθμούς, συνήθως δύο ή τρία ψηφία, οι οθόνες 7 τμημάτων είναι μια τέλεια εφαρμογή, προσφέροντας γρήγορη, εύχρηστη έξοδο χωρίς να απαιτείται πλήρης γραφική οθόνη.

Βολτόμετρα και πολύμετρα

Οι οθόνες του τμήματος 7 είναι ένα τυπικό χαρακτηριστικό σε ψηφιακά βολτόμετρα και πολυμέτρα, τα οποία είναι εργαλεία που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της τάσης, του ρεύματος και της αντίστασης.Αυτές οι οθόνες επιτρέπουν να βλέπουν άμεσα ακριβείς αριθμητικές αναγνώσεις.Ο γρήγορος χρόνος ανταπόκρισης και η αναγνωρισιμότητά τους τους καθιστούν κατάλληλο για δοκιμές ηλεκτρονικών ειδών και αντιμετώπισης προβλημάτων.

Αντλίες αερίου και διανομείς καυσίμων

Στα βενζινάδικα, οι διανομείς καυσίμων χρησιμοποιούν μεγάλες, ισχυρές οθόνες 7 τμημάτων για να δείξουν την ποσότητα των καυσίμων που διανέμονται, το κόστος ανά γαλόνι/λίτρο και το συνολικό κόστος.Η ικανότητά τους να παραμένουν ευανάγνωστες στο φως του ήλιου και στις σκληρές υπαίθριες συνθήκες τους καθιστά ιδανικές για αυτό το περιβάλλον.Είναι επίσης τραχιά και μακροχρόνια, γεγονός που μειώνει τις ανάγκες συντήρησης.

Μικροκύματα και συσκευές κουζίνας

Πολλές συσκευές κουζίνας, ειδικά μικροκύματα, χρησιμοποιούν οθόνες 7 τμημάτων για να εμφανίζουν χρόνο μαγειρέματος, αντίστροφη μέτρηση ή ρυθμίσεις ισχύος.Η οθόνη είναι διαισθητική και εύκολη στην ερμηνεία, ακόμη και δεν είστε τεχνολογικά κεκλιμένοι.Επειδή απαιτούν ελάχιστη ισχύ και χώρο, είναι οικονομικά αποδοτικές λύσεις για τους κατασκευαστές συσκευών.

Ζυγών (προσωπικές και βιομηχανικές)

Τόσο οι κλίμακες μπάνιου στο σπίτι όσο και τα συστήματα ζύγισης βιομηχανικής ποιότητας χρησιμοποιούν οθόνες 7 τμημάτων για να παρουσιάσουν τιμές βάρους.Αυτές οι οθόνες επιλέγονται συχνά για την αξιοπιστία και την αναγνωσιμότητά τους.Σε βιομηχανικά πλαίσια, οι οθόνες μπορεί να είναι αρκετά μεγάλες ώστε να βλέπουν από απόσταση σε αποθήκες ή δάπεδα παραγωγής.

Βιομηχανικός και εργαστηριακός εξοπλισμός

Σε επαγγελματικά περιβάλλοντα, οι οθόνες 7 τμημάτων βρίσκονται συχνά σε όργανα μέτρησης, τροφοδοτικά και συστήματα παρακολούθησης.Χρησιμοποιούνται για να εμφανίζουν βασικά αριθμητικά δεδομένα όπως συχνότητα, πίεση, τάση ή χρόνο λειτουργίας.Αυτές οι οθόνες προσφέρουν ανθεκτικότητα, ακρίβεια και ευκολία ενσωμάτωσης σε συστήματα τοποθετημένα σε πάνελ.

Συστήματα χαμηλού κόστους

Σε πολλές ενσωματωμένες εφαρμογές όπου απαιτούνται μόνο αριθμοί, όπως μετρητές, χρονομετρητές, πίνακες αποτελεσμάτων ή βασικά διαγνωστικά εργαλεία, οι οθόνες 7 τμημάτων προσφέρουν εναλλακτική λύση χαμηλού κόστους σε πιο σύνθετες γραφικές διεπαφές.Καταναλώνουν λίγη ισχύ και είναι εύκολο να προγραμματίσουν, καθιστώντας τα κατάλληλα για συστήματα με μπαταρία ή περιορισμένα από πόρους.

Πώς να χρησιμοποιήσετε αντιστάσεις με οθόνη 7 τμημάτων;

Ένας εύκολος τρόπος για να ελέγξετε μια οθόνη 7 τμημάτων είναι να τοποθετήσετε μια αντίσταση μπροστά σε κάθε τμήμα.Αυτό βοηθά στην προστασία των μικροσκοπικών φώτων μέσα στην οθόνη, που ονομάζονται LED, από το να πάρει πάρα πολύ ηλεκτρικό ρεύμα.Το υπερβολικό ρεύμα μπορεί να κάνει την υπερθέρμανση των LED ή να σταματήσει να λειτουργεί.Αυτές οι αντιστάσεις βοηθούν επίσης στη διατήρηση του επιπέδου φωτός ακόμη και σε όλα τα τμήματα.Η τιμή κάθε αντίστασης είναι συνήθως μεταξύ 220 ohms (ω) και 470 ohms (ω).Ο ακριβής αριθμός εξαρτάται από δύο πράγματα: την τάση τροφοδοσίας και πόσο φωτεινό θέλετε να είναι η οθόνη.Για παράδειγμα, εάν χρησιμοποιείτε τροφοδοτικό 5 volt και κάθε τμήμα χρησιμοποιεί περίπου 2 βολτ, τότε μια αντίσταση 150-ohm θα αφήσει περίπου 20 milliamps (MA) του ρεύματος μέσω.Αυτό είναι ένα καλό ποσό ρεύματος για να γίνει η οθόνη αρκετά φωτεινή, αλλά ακόμα ασφαλής για τα LED.

Εάν χρησιμοποιείτε μεγαλύτερες αντιστάσεις, το λιγότερο ρεύμα θα ρέει και η οθόνη θα φανεί πιο dimmer.Αλλά αυτό μπορεί να βοηθήσει τα LED να διαρκέσουν περισσότερο και να χρησιμοποιήσουν λιγότερη ισχύ.Εάν χρησιμοποιείτε μικρότερες αντιστάσεις, περισσότερες ροές ρεύματος και η οθόνη φαίνεται πιο φωτεινή, αλλά μπορεί να φθαρεί γρηγορότερα και να ζεσταθεί.Σε πιο προχωρημένες ρυθμίσεις, όπως όταν μια αντίσταση μοιράζεται μεταξύ πολλών τμημάτων (που ονομάζεται πολυπλεξία), η φωτεινότητα μπορεί να φαίνεται ανομοιογενή.Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι διαφορετικά τμήματα μπορούν να αντλήσουν διαφορετικά ποσά ρεύματος.Σε αυτές τις περιπτώσεις, είναι καλύτερο να χρησιμοποιείτε μία αντίσταση για κάθε τμήμα ή να χρησιμοποιείτε ειδικές μάρκες που ελέγχουν αυτόματα το τρέχον.Αυτές οι μέθοδοι κάνουν την οθόνη να φαίνεται καλύτερη και να λειτουργεί πιο αξιόπιστα.

Εικόνα 8. Βασικό διάγραμμα οθόνης βασισμένο σε αντίσταση 7 τμήματος

Το σχήμα απεικονίζει ένα βασικό διάγραμμα κυκλώματος για την οδήγηση μιας ενιαίας οθόνης LED 7 τμήματος χρησιμοποιώντας μεμονωμένες αντιστάσεις για κάθε τμήμα.Κάθε ένα από τα τμήματα της οθόνης (με την ένδειξη A, B, C, D, E, F, G και DP (Decimal Point)) συνδέεται σε σειρά με αντίσταση 220Ω, η οποία περιορίζει το ρεύμα σε ασφαλή επίπεδα.Αυτές οι αντιστάσεις ελέγχονται μέσω διακόπτη που αλλάζουν την είσοδο μεταξύ λογικής "υψηλής" και λογικής "χαμηλής", επιτρέποντας σε κάθε τμήμα να ενεργοποιείται ή να απενεργοποιείται ανεξάρτητα.Ο κοινός ακροδέκτης της οθόνης 7 τμημάτων συνδέεται με μια κοινή πηγή τάσης, επιτρέποντας τη λειτουργία των μεμονωμένων LED εντός της οθόνης με βάση τα σήματα λογικής εισόδου.Αυτή η διαμόρφωση υποδεικνύει τον απλούστερο και πιο άμεσο τρόπο δοκιμής και λειτουργίας μιας εμφάνισης 7 τμημάτων με μη αυτόματο τρόπο.

Πώς να χρησιμοποιήσετε τρανζίστορ με οθόνη 7 τμημάτων;

Τα τρανζίστορ είναι σαν μικροσκοπικά ηλεκτρονικούς διακόπτες που βοηθούν στον έλεγχο των τμημάτων μιας εμφάνισης 7 τμημάτων.Σε μια ρύθμιση "κοινής καθόδου", όλα τα αρνητικά άκρα (καθόδοι) των LED συνδέονται και συνδέονται με το έδαφος.Για να ανάψει ένα τμήμα, ο μικροελεγκτής στέλνει ένα σήμα στο θετικό άκρο (ανόδου).Δεδομένου ότι το έδαφος πρέπει να ενεργοποιηθεί και να απενεργοποιηθεί για να ελέγξει κάθε ψηφίο, χρησιμοποιούνται τρανζίστορ NPN.Ο μικροελεγκτής στέλνει ένα μικρό σήμα στη βάση (μεσαίο πόδι) του τρανζίστορ, και αυτό επιτρέπει στο ρεύμα να ρέει μέσα από αυτό, φωτίζοντας το τμήμα.

Σε μια ρύθμιση "κοινής ανόδου", όλα τα θετικά άκρα (ανόδους) συνδέονται μεταξύ τους και συνδέονται με την εξουσία (συνήθως 5V).Εδώ, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τρανζίστορ PNP ή ειδικούς διακόπτες όπως N-Channel MOSFETs για να ελέγξετε τα αρνητικά άκρα (καθόδους).Η οθόνη ανάβει όταν ο μικροελεγκτής στέλνει ένα σήμα για να τραβήξει την κάθοδο χαμηλή (κοντά στο 0V).Για εμφανίσεις με περισσότερα από ένα ψηφίο χρησιμοποιείται πολυπλεξία.Αυτό σημαίνει ότι ο μικροελεγκτής ενεργοποιείται σε ένα ψηφίο σε μια εποχή πολύ γρήγορα, τόσο γρήγορα που μοιάζει με όλα τα ψηφία να είναι ταυτόχρονα.Κάθε ψηφίο χρησιμοποιεί το δικό του τρανζίστορ, το οποίο ο μικροελεγκτής ενεργοποιεί και απενεργοποιείται στη σειρά, ενώ στέλνει τα σωστά σήματα στα τμήματα.

Για να προστατεύσετε τον μικροελεγκτή και να βεβαιωθείτε ότι τα τρανζίστορ λειτουργούν σωστά, τοποθετείται μια μικρή αντίσταση (συνήθως περίπου 1.000 ohms) μεταξύ του μικροελεγκτή και της βάσης του τρανζίστορ.Αυτό περιορίζει το πόσο ρεύμα ρέει. Επίσης, είναι σημαντικό να επιλέξετε τρανζίστορ που μπορούν να χειριστούν την ποσότητα του ρεύματος που απαιτείται από τα LED.Εάν τα τρανζίστορ είναι πολύ αδύναμα, μπορούν να υπερθερμανθούν ή να σταματήσουν να λειτουργούν και η οθόνη μπορεί να μην φαίνεται σωστή.Η επιλογή των σωστών τμημάτων και η διαχείριση της θερμότητας βοηθούν προσεκτικά την εμφάνιση καλά και διαρκεί περισσότερο.

Εικόνα 9. Έλεγχος που βασίζεται σε τρανζίστορ ενός διαγράμματος εμφάνισης 7 τμημάτων

Το διάγραμμα απεικονίζει μια απλή μέθοδο οδήγησης μιας ενιαίας οθόνης επτά τμημάτων χρησιμοποιώντας οκτώ διακόπτες (SW1 έως SW8), το καθένα συνδεδεμένο μέσω αντίστασης 220Ω στα μεμονωμένα τμήματα της οθόνης.Οι γραμμές ελέγχου τμήματος δρομολογούνται στις εισόδους οθόνης, οι οποίες τροφοδοτούνται μέσω διακόπτη τρανζίστορ (Q1).Ένας αντιστάτης 1KΩ (R9) συνδέει τη βάση του τρανζίστορ στη γραμμή ελέγχου 5V, επιτρέποντας την ενεργοποίηση της οθόνης όταν ενεργοποιείται το τρανζίστορ.Αυτή η ρύθμιση εξασφαλίζει τον κατάλληλο ρεύμα ελέγχου και την αποτελεσματική λειτουργία της οθόνης.

Σύναψη

Οι οθόνες 7 τμημάτων είναι ένας απλός και χρήσιμος τρόπος για να εμφανιστούν αριθμοί σε ηλεκτρονικές συσκευές.Κάθε τμήμα είναι σαν ένα μικρό φως και ενεργοποιώντας τα σωστά, μπορείτε να δείξετε οποιοδήποτε ψηφίο από 0 έως 9. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε είτε μια κοινή κάθοδο είτε μια κοινή οθόνη ανόδου, ανάλογα με το κύκλο σας.Για να προστατεύσετε την οθόνη και τον μικροελεγκτή σας, πρέπει να χρησιμοποιήσετε αντιστάσεις ή τρανζίστορ.Εάν έχετε περισσότερα από ένα ψηφίο, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια μέθοδο που ονομάζεται πολυπλεξία για να τα φωτίσετε ένα κάθε φορά πολύ γρήγορα, έτσι ώστε όλοι να φαίνονται φωτισμένοι.Αυτές οι οθόνες χρησιμοποιούνται σε πολλά πράγματα όπως ψηφιακά ρολόγια, κλίμακες, μετρητές και συσκευές κουζίνας επειδή είναι φθηνά, εύχρηστα και καθαρά για να διαβάσετε.Με τις συμβουλές από αυτόν τον οδηγό, μπορείτε να προσθέσετε με ασφάλεια και εύκολα τις οθόνες 7 τμημάτων στα δικά σας έργα.