Семисегментный индикатор характеристики. Светодиодные семисегментные индикаторы

Со времен появления радиотехники и электроники обратная связь электронного устройства и человека сопровождалась различными сигнальными лампочками, кнопками, тумблерами, звонками (сигнал готовности микроволновки - дзынь!). Некоторые электронные девайсы выдают минимум информации, потому как больше было бы излишним. Например, светящийся светодиодик у вашей китайской зарядки для телефона говорит о том, что зарядка включена в сеть и в нее поступает напряжение. Но есть и такие параметры, для которых было бы удобнее выдавать объективную информацию. Например, температура воздуха на улице или время на будильнике. Да, все это можно было бы сделать также на светящихся лампочках или светодиодах. Один градус - один горящий диодик или лампочка. Сколько градусов - столько и горящих индикаторов. Считать эти светлячки - это дело может быть и привычное, но сколько опять же надо будет таких светиков, чтобы показать температуру с точностью до десятой доли градуса? Да и вообще, какую площадь будут занимать эти светодиоды и лампочки на электронном девайсе?

Практические семисегментные устройства отображения должны иметь не менее восьми внешних соединительных клемм; семь из них дают доступ к отдельным фотоэлектрическим сегментам, а восьмая обеспечивает общее соединение со всеми сегментами. В первом случае устройство известно как семисегментный дисплей общего анода; в последнем случае устройство известно как семисегментный дисплей с общим катодом.

Чтобы управлять дисплеем с общим анодом, драйвер должен иметь активный-низкий выход, в котором каждый сегментный привод обычно высок, но идет низко, чтобы включить сегмент. Чтобы управлять дисплеем с общим катодом, драйвер должен иметь активный активный выход.

И вот в начале двадцатого века, с появлением электронных ламп появились первые газоразрядные индикаторы

С помощью таких индикаторов можно было вывести цифровую информацию в арабских цифрах. Раньше именно на этих лампах делали различную индикацию для приборов и других электронных устройств. В настоящее время газоразрядные элементы почти уже нигде не применяются. Но ретро - это всегда модно, поэтому многие радиолюбители собирают для себя и своих близких прекрасные часики на газоразрядниках.

Полное объяснение этого немного сложнее, следующим образом. Когда напряжение равно нулю, сегмент фактически невидим. Однако, когда напряжение на входе имеет значительное положительное или отрицательное значение, сегмент становится эффективно видимым, но если напряжение привода поддерживается на протяжении более нескольких сотен миллисекунд, сегмент может стать постоянно видимым и не иметь никакого дальнейшего значения.

В этих условиях сегмент отключается. Таким образом, сегмент включен в этих условиях. Эта форма привода обычно известна как система «мостового привода» с удвоением напряжения. Последовательность действий схемы следующая. Простая каскадная система, описанная ранее, страдает от серьезного дефекта, поскольку дисплей становится размытым во время фактического периода подсчета, становясь стабильным и читаемым только тогда, когда каждый счетчик завершен и входной затвор закрыт. Этот «размытый и читаемый» тип дисплея очень раздражает, чтобы смотреть.

Минусы газоразрядных ламп - кушают много. Про долговечность можно и поспорить. У нас в универе до сих пор в лаборантских кабинетах эксплуатируют частотомеры на газоразрядниках.

С появлением светодиодов ситуация изменилась кардинально. Светодиоды сами по себе жрут маленький ток. Если расставить их в нужное положение , то можно высвечивать абсолютно любую информацию. Для того, чтобы высветить все арабские цифры было достаточно всего-то семь (отсюда и название семисегментного индикатора ) светящихся светодиодных полосочек, выставленных определенным образом:

На рисунке 13 показана усовершенствованная схема счетчика частоты, которая использует блокировку дисплея для преодоления вышеупомянутого дефекта. Эта схема работает следующим образом. Одновременно открывается входной затвор, и счетчики начинают суммировать импульсы входного сигнала. Этот счетчик продолжается ровно через одну секунду, и в течение этого периода четырехбитовые защелки не позволяют выходным сигналам счетчика поступать на драйверы дисплея; при этом дисплей остается стабильным в течение этого периода.

Через несколько секунд последовательность повторяется снова, при этом счетчики перезагружаются, а затем подсчитывают импульсы входной частоты в течение одной секунды, в течение которых дисплей дает постоянное считывание результатов предыдущего счета и т.д.

почти ко всем таким семисегментным индикаторам добавляют также и восьмой сегмент - точку, для того, чтобы можно было показать целое и дробное значение какого-либо параметра

Таким образом, схема на рисунке 13 создает стабильный дисплей, который обновляется один раз в секунду; на практике фактический период отсчета этого и схемы на рисунке 12 может быть сделан в любое десятилетие с множественным или неполным числом секунд, при условии, что выходной дисплей соответствующим образом масштабируется.

Обратите внимание, что трехзначный частотомер может указывать максимальные частоты 999 Гц при использовании односекундной базы, 99 кГц при использовании 100 мс временной базы, 9 кГц при использовании временной базы 10 мс и 999 кГц при использовании 1 мс временной базы.

по идее получается восьми сегментный индикатор , но по-старинке его также называют семисегментным, и ошибки в этом нет.

Короче, семисегментный индикатор - это светодиоды, расположенные друг относительно друга в определенном порядке и запендюренные в один корпус.

Этот метод можно понять с помощью рисунков 14 и 15. Эти переключатели соединены вместе и обеспечивают действительное действие мультиплексора и должны рассматриваться как быстродействующие электронные переключатели, которые многократно переключаются через позиции 1, 2, и последовательность операций схемы следующая. Предположим сначала, что переключатель находится в положении.

Несколько мгновений спустя переключатель переходит в положение 3, заставляя дисплей 3 отображать число через несколько минут, весь цикл начинает повторяться снова и так далее, добавляя бесконечность. На практике около 50 из этих циклов происходят каждую секунду, поэтому глаз не видит, что дисплеи включаются и выключаются отдельно, но воспринимают их как явно устойчивый дисплей, который показывает номер 327, или какой-либо другой номер продиктован сегментом данные.

Если рассмотреть схему одиночного семисегментного индикатора, то она выглядит вот так:

Как мы видим, семисегментный индикатор может быть как с общим анодом (ОА) , так и с общим катодом (ОК) . Грубо говоря, если семисегментник у нас с общим анодом (ОА), то в схеме мы должны на этот вывод вешать "плюс", а если с общим катодом (ОК) - то "минус" или землю. На какой вывод мы подадим напряжение, такой светодиодик у нас и загорится. Давайте все это продемонстрируем на практике.

В практических мультиплексорах пиковый ток дисплея получается довольно высоким, чтобы обеспечить достаточную яркость дисплея. На фиг. 15 показан пример усовершенствованного метода мультиплексирования, применяемого к трехзначному частотомеру. Этот метод имеет два основных преимущества.

Если эти терминалы активны высоко, они будут иметь следующие характеристики. Фиг. 18 и 19. На рисунке 18 показана техника гашения пульсаций, используемая для обеспечения подавления начального нуля на четырехзначном дисплее, который считывает количество.

У нас имеются в наличии вот такие светодиодные индикаторы:

Как мы видим, семисегментники могут быть одиночные и многоразрядные, то есть две, три, четыре семисегментника в одном корпусе. Для того, чтобы проверить современный семисегментник, нам достаточно мультиметра с функцией прозвонки диодов. Ищем общий вывод - это может быть или ОА или ОК - методом тыка и потом уже смотрим работоспособность всех сегментов индикатора. Проверяем трехразрядный семисегментник:

Таким образом, дисплей отображает. По сути, они просты в использовании, приводят их в действие, и они загораются. Они могут быть раздражающими, потому что у них есть какая-то полярность, а это значит, что они будут работать только тогда, когда вы их правильно подключите. Если вы отмените положительное и отрицательное напряжение, они не загорятся вообще.

Раздражает, так оно и есть, это тоже весьма полезно. Другой провод - катод. Катод соединяется с землей. В принципе, это дойдет до этого. Для общего катода вы подаете ток на контакты, которые вы хотите включить. Мультиплексирование. Для этого даже существуют контроллеры дисплея, если вы не хотите позаботиться о переключении в вашем программном обеспечении.

Опаньки, у нас загорелся один сегмент, таким же образом проверяем и другие сегменты.

Иногда напряжения на мультике не хватает, чтобы проверить сегменты индикатора. Поэтому берем Блок питания, выставляем на нем 5 Вольт, цепляем к одной клемме блока питания резистор 1-2 килоОма и начинаем проверять семисегментник.

Управление 7-сегментным дисплеем

Поэтому, когда у вас есть 4-значный, мультиплексированный 7 сегмент, общий анод. Во-первых, мы должны знать, какой тип дисплея у нас есть, поскольку есть две возможные формы: общий катод и общий анод. Вещи, которые вам понадобятся для этого урока. Слева: графический вид 7-сегментного дисплея, показывающий одно общее расположение для внутренней проводки и расположения контактов.

На этом этапе обратите внимание на начальный вывод, так как он понадобится вам позже при загрузке программы. Если бы дисплей был обычным катодом, мы бы отменили его. В нижней части статьи находится фотография схемы, идущей на моей плате прототипа. Мы также предоставляем библиотеку для управления более чем одним дисплеем.

Для чего же нам резистор? При подаче на светодиодик напряжения он начинает резко жрать ток при включении. Поэтому в этот момент он может перегореть. Чтобы ограничить ток, последовательно со светодиодом включается в цепь резистор. Более подробно можно прочитать в этой статье.

Подсчет в шестнадцатеричном виде на одном 7-сегментном дисплее

Недостатком является то, что они ресурсоемкие. Этот конкретный дисплей имеет четыре цифры и два дисплея двоеточия. Однако устройство также обеспечивает цифровое управление яркостью дисплея через внутренний широкополосный модулятор. В таких случаях выход может быть выполнен на нескольких 7-сегментных дисплеях.

Это экономит контакты на корпусе, а затем на контроле. Соответственно, упоминаются дисплеи с общим анодом или общим катодом. Вывод, который соответствует сегменту или десятичной точке, лучше всего извлекать из листа данных для отображения. 7-сегментный дисплей, который рассчитан на обычные 10-20 мА, по-прежнему будет гореть, хотя и слабый. Но для этого не требуется назначение контактов. Далее распределение этого сегмента основано на.

Таким же образом проверяем четырехразрядный семисегментник с китайского радиоприемника

Думаю, особых затруднений с этим возникать не должно. В схемах семисегментники цепляются с резисторами на каждом выводе. Это тоже связано с тем, что светодиодики при подаче напряжения на них бешенно жрут ток и выгорают.

Если используется другое назначение, это возможно в принципе, но это следует учитывать при программировании. Преобразование отдельных цифр в конкретный шаблон вывода может выполняться с помощью так называемого. Все остальные сегменты должны быть темными. Если этот флажок установлен для всех цифр, дается следующая таблица.

В тестовой программе последовательно отображаются цифры от 0 до 9 на 7-сегментном дисплее. Выходящий номер сохраняется в регистровом счетчике и увеличивается на 1 в пределах цикла. Если регистр достиг значения 10, он снова сбрасывается на 0. После повышения возникает цикл ожидания, который гарантирует, что определенное время пройдет в следующем выпуске. Обычно вы не делаете таких длинных циклов ожидания, но это не про ожидание, а контроль 7-сегментного дисплея. Использовать таймер для этого - это слишком много усилий.

В нашем современном мире семисегментники уже заменяются жк-индикаторами, которые могут высвечивать абсолютно различную информацию

но для того, чтобы их использовать, нужны определенные навыки в схемотехнике таких устройств. Пока что проще и дешевле светодиодных семисегментных индикаторов ничего нет.

Фактическая проблема и, следовательно, интересная в этой статье часть, однако, происходит непосредственно после цикла метки. Обратите внимание, что значение счетчика должно быть удвоено. Это напрямую связано с тем, что флеш-память носит словесный характер, а не байт-мудрый. Во втором примере на этой странице это делается по-другому. Там показано, как посредством другой записи таблицы генерация байтов заполнения может быть предотвращена ассемблером. Интересно также, что для расчета требуется регистр, который содержит значение 0.

Следовательно, эта константа должна быть сначала загружена в регистр и только после этого может быть выполнено добавление с использованием этого регистра. Интересно то, что этот факт встречается во многих программах, а константы в подавляющем большинстве случаев - это константа 0. Поэтому многие программисты резервируют регистр с самого начала для этого и называют его нулевым регистром.

В этой статье мы поговорим о цифровой индикации.
Семисегментные светодиодные индикаторы предназначены для отображения арабских цифр от 0 до 9 (рис.1).

Такие индикаторы бывают одноразрядные, которые отображают только одно число, но семисегментных групп, объединенных в один корпус может быть и больше (многоразрядные). В этом случае цифры разделяются децимальной точкой (рис.2)

К сожалению, есть проблема, потому что для отображения необходимо восемь портов - четыре объявления потребуют 32 порта. Но есть несколько путей. Сдвиговые регистры уже описаны в другом учебнике. Это упростило бы создание требуемых 32 выходных линий только с тремя выводами. Принцип управления не отличается от управления одним 7-сегментным дисплеем, только то, как «выходные выводы» приближаются к их значениям, отличается и определяется использованием сдвиговых регистров. На данный момент, однако, должен быть показан другой вариант управления.

Рис.2.

Индикатор называется семисегментным из-за того, что отображаемый символ строится из отдельных семи сегментов. Внутри корпуса такого индикатора находятся светодиоды, каждый из которых засвечивает свой сегмент.
Буквы и другие символы на таких индикаторах отображать проблематично, поэтому для этих целей используются 16-сегментные индикаторы.

Ниже мы рассмотрим мультиплексирование еще раз. Мультиплексирование означает, что не все четыре дисплея включаются одновременно, но только один на короткое время. Если изменение между дисплеями происходит быстрее, чем мы, люди, можем воспринимать, все четыре индикатора, похоже, работают одновременно, хотя на один короткий промежуток времени светится только один. Таким образом, четыре дисплея могут разделять отдельные сегменты сегмента, и все, что требуется, - это 4 дополнительные линии управления для 4 дисплеев, с которыми включен дисплей.

Одним из аспектов этого типа управления является частота мультиплексирования, то есть полный цикл перехода с одного дисплея на другой. Он должен быть достаточно высоким, чтобы избежать мерцания дисплея. Человеческий глаз вялый, в кинотеатре 24 кадра в секунду, с телевизором, чтобы быть на безопасной стороне, что также неподвижные изображения спокойны, каждый сегмент должен контролироваться не менее 100 Гц, поэтому он подключается, по крайней мере, каждые 10 мс. В исключительных случаях, однако, даже 100 Гц все еще могут мерцать, Например, когда дисплей перемещается быстро или когда возникают помехи с искусственными источниками света, которые работают с переменным током.

Светодиодные индикаторы бывают двух типов.
В первом из них все катоды, т.е. отрицательные выводы всех светодиодов, объединены вместе и для них выделен соответствующий вывод на корпусе.
Остальные выводы индикатора соединены к аноду каждого из светодиодов (рис.3, а). Такая схема называется «схема с общим катодом».
Также существуют индикаторы, у которых светодиоды каждого из сегментов подключены по схеме с общим анодом (рис.3, б).

Рис.3.

Каждый сегмент обозначен соответствующей буквой. На рисунке 4 представлено их расположение.

Рис.4.

В качестве примера рассмотрим двухразрядный семисегментный индикатор GND-5622As-21 красного свечения. Кстати существуют и другие цвета, в зависимости от модели.
С помощью трехвольтовой батарейки можно включать сегменты, а если объединить группу выводов в кучку и подать на них питание, то можно даже отображать цифры. Но такой метод является неудобным, поэтому для управления семисегментными индикаторами используют регистры сдвига и дешифраторы. Также, нередко, выводы индикатора подключаются напрямую к выходам микроконтроллера, но лишь в том случае когда используются индикаторы с низким потреблением тока. На рисунке 5 представлен фрагмент схемы с использованием PIC16F876A.

Рис.5.

Для управления семисегментным индикатором часто используется дешифратор К176ИД2.
Эта микросхема способна преобразовать двоичный код, состоящий из нулей и единиц в десятичные цифры от 0 до 9.

Чтобы понять, как все это работает, нужно собрать простую схему (рис.6). Дешифратор К176ИД2 выполнен в корпусе DIP16. Он имеет 7 выходных вывода (выводы 9 - 15), каждый из которых предназначен для определенного сегмента. Управление точкой здесь не предусмотрено. Также микросхема имеет 4 входа (выводы 2 - 5) для подачи двоичного кода. На 16-й и 8-ой вывод подается плюс и минус питания соответственно. Остальные три вывода являются вспомогательными, о них я расскажу чуть позже.

Рис.6.

DD1 - К176ИД2
R1 - R4 (10 - 100 кОм)
HG1 - GND-5622As-21

В схеме присутствует 4 тумблера (можно любые кнопки), при нажатии на них на входы дешифратора подается логическая единица от плюса питания. Кстати питается сама микросхема напряжением от 3 до 15 Вольт. В данном примере вся схема питается от 9-вольтовой "кроны".

Также в схеме присутствует 4 резистора. Это, так называемые, подтягивающие резисторы. Они нужны, чтобы гарантировать на логическом входе низкий уровень, при отсутствии сигнала. Без них показания на индикаторе могут отображаться некорректно. Рекомендуется использовать одинаковые сопротивления от 10 кОм до 100 кОм.

На схеме выводы 2 и 7 индикатора HG1 не подключены. Если подключить к минусу питания вывод DP, то будет светиться децимальная точка. А если подать минус на вывод Dig.2, то будет светиться и вторая группа сегментов (будет показывать тот же символ).

Входы дешифратора устроены так, что для отображения на индикаторе чисел 1, 2, 4 и 8 требуется нажатие лишь одной кнопки (на макете установлены тумблеры, соответствующие входам D0, D1, D2 и D3). При отсутствии сигнала отображается цифра ноль. При подаче сигнала на вход D0 отображается цифра 1. И так далее. Для отображения других цифр требуется нажатие комбинации тумблеров. А какие именно нужно нажимать нам подскажет таблица 1.

Таблица 1.

Чтобы отобразить цифру "3" необходимо логическую единицу подать на вход D0 и D1. Если подать сигнал на D0 и D2, то отобразится цифра "5" (рис.6).

Рис.6.

Здесь представлена расширенная таблица, в которой мы видим не только ожидаемую цифру, но и те сегменты (a - g), которые составят эту цифру.

Таблица 2.

Вспомогательными являются 1, 6 и 7-ой выводы микросхемы (S, M, К соответственно).

На схеме (рис.6) 6-ой вывод "М" заземлен (на минус питания) и на выходе микросхемы присутствует положительное напряжение для работы с индикатором с общим катодом. Если используется индикатор с общим анодом, то на 6-ой вывод следует подать единицу.

Если на 7-ой вывод "К" подать логическую единицу, то знак индикатора гасится, ноль разрешает индикацию. В схеме данный вывод заземлен (на минус питания).

На первый вывод дешифратора подана логическая единица (плюс питания), что позволяет отображать преобразованный код на индикатор. Но если подать на данный вывод (S) логический ноль, то входы перестанут принимать сигнал, а на индикаторе застынет текущий отображаемый знак.

Стоит заметить одну интересную вещь: мы знаем, что тумблер D0 включает цифру "1", а тублер D1 цифру "2". Если нажать оба тумблера, то высветится цифра 3 (1+2=3). И в других случаях на индикатор выводится сумма цифр, составляющих эту комбинацию. Приходим к выводу, что входы дешифратора расположены продуманно и имеют очень логичные комбинации.

Также вы можете посмотреть видео к этой статье.

Светодиод (или светоизлучающий диод) представляет собой оптический диод, излучающий световую энергию в виде «фотонов», если он смещен в прямом направлении. В электронике мы называем этот процесс электролюминесценцией. Цвет видимого света, излучаемого СИД, лежит в диапазоне от синего до красного и определяется спектральной излучаемого света, которая, в свою очередь, зависит от различных примесей, которые добавляются в полупроводниковые материалы в процессе их производства.

Светодиоды имеют много преимуществ по сравнению с традиционными лампами и светильниками, и, пожалуй, самым главным из них является их небольшой размер, долговечность, различные цвета, дешевизна и легкая доступность, способность легко взаимодействовать с различными другими электронными компонентами в цифровых схемах.

Но главное преимущество светодиодов состоит в том, что благодаря их малому размеру, некоторые из них могут быть сосредоточены в одном компактном корпусе, образуя так называемый семисегментный индикатор.

Семисегментный индикатор состоит из семи светодиодов (отсюда и его название), расположенных прямоугольником, как показано на рисунке. Каждый из семи светодиодов называется сегментом, поскольку при свечении сегмент образует часть цифры (десятичной или 12-ричной Иногда в пределах одного пакета используется 8-й дополнительной светодиод. Он служит для отображения десятичной точки (DP), позволяя, таким образом, отображать если два или более 7-сегментных индикаторов соединены вместе для представления чисел больше десяти.

Каждый из семи светодиодных сегментов дисплея соединен с соответствующей площадкой контактного ряда, расположенного прямо на прямоугольном пластиковом корпусе индикатора. Светодиодные контакты промаркированы метками от a до g, представляющими каждый отдельный сегмент. Другие контакты светодиодных сегментов соединены между собой и образуют общий вывод.

Итак, прямое смещение, поданное на соответствующие контакты светодиодных сегментов в определенном порядке, заставит некоторые сегменты светиться, а остальные останутся затемненными, что позволяет высветить нужный символ шаблона числа, которое будет отображено на дисплее. Это и позволяет нам представлять каждую из десяти десятичных цифр от 0 до 9 на 7-сегментном индикаторе.

Общий вывод, как правило, используется для определения типа 7-сегментного дисплея. Каждый светодиод дисплея имеет два соединительных вывода, один их которых называется "анод", а другой, соответственно, носит название "катод". Поэтому светодиодный семисегментный индикатор может иметь два типа схемотехнического исполнения - с общий катодом (ОК) и с общим анодом (ОА).

Разница между этими двумя типами дисплеев заключается в том, что в конструкции с ОК катоды всех 7 сегментов непосредственно соединены друг с другом, а в схеме с общим (ОА) анодом между собой соединены аноды всех 7 сегментов. Обе схемы работают следующим образом.

• Общий катод (ОК) - соединенные между собой катоды всех светодиодных сегментов имеет уровень логического "0" или подключен к общему проводу. Отдельные сегменты высвечиваются подачей на их анодный вывод сигнала "высокого" логического уровня или логической "1" через ограничительный резистор для создания прямого смещения отдельных светодиодов.
• Общий анод (ОА) - аноды всех светодиодных сегментов объединены и имеют уровень логической "1". Отдельные сегменты индикатора светятся при соединении каждого конкретного катода с землей, логическим "0" или низкопотенциальным сигналом через соответствующий ограничительный резистор.

В целом семисегментные индикаторы с общим анодом более популярны, так как многие логические схемы могут потребовать больше тока, чем способен отдать источник питания. Также отметим, что дисплей с общим катодом не является прямой заменой в цепи для дисплея с общим анодом. И наоборот - это равноценно включению светодиодов в обратном направлении, и, следовательно, излучение света не произойдет.

Хотя 7-сегментный индикатор можно рассматривать как единый дисплей, он все-таки состоит из семи отдельных светодиодов в рамках одного пакета, и как таковые эти светодиоды нуждаются в защите от перегрузки по току. Светодиоды излучают свет только тогда, когда они смещены в прямом направлении, а количество излучаемого ими света пропорционально прямому току. Это означает только то, что интенсивность свечения светодиода возрастает примерно линейно с увеличением тока. Так что, во избежание повреждения светодиода, этот прямой ток должен контролироваться и ограничиваться до безопасного значения внешним ограничительным резистором.

Такие семисегментные индикаторы называются статическими. Существенным их недостатком является большое количество выводов в пакете. Для устранения этого недостатка применяются схемы динамического управления семисегментными индикаторами.

Семисегментный индикатор завоевал большую популярность среди радиолюбителей, поскольку он удобен в использовании и легок для восприятия.

При таком подходе, для вывода числа с любым количеством разрядов используется всего 2 цифровых выхода Arduino.

Для примера будем выводить на индикаторы количество секунд, прошедших с момента старта работы.

Исходные компоненты

Принцип работы

Семисегментный индикатор - это просто набор обычных светодиодов в одном корпусе. Просто они выложены восьмёркой и имеют форму палочки-сегмента. Можно подключить его напрямую к Arduino, но тогда будет занято 7 контактов, а в программе будет необходимо реализовать алгоритм преобразования числа из двоичного представления в соответствующие «калькуляторному шрифту» сигналы.

Для упрощения этой задачи существует 7-сегментный драйвер. Это простая микросхема с внутренним счётчиком. У неё есть 7 выходов для подключения всех сегментов (a, b, c, d, e, f, g pins), контакт для сбрасывания счётчика в 0 (reset pin) и контакт для увеличения значения на единицу (clock pin). Значение внутреннего счётчика преобразуется в сигналы (включен / выключен) на контакты a-g так, что мы видим соответствующую арабскую цифру.

На микросхеме есть ещё один выход, обозначенный как «÷10». Его значение всё время LOW за исключением момента переполнения, когда значение счётчика равно 9, а его увеличивают на единицу. В этом случае значением счётчика снова становится 0, но выход «÷10» становится HIGH до момента следующего инкремента. Его можно соединить с clock pin другого драйвера и таким образом получить счётчик для двузначных чисел. Продолжая эту цепочку, можно выводить сколь угодно длинные числа.

Микросхема может работать на частоте до 16 МГц, т.е. она будет фиксировать изменения на clock pin даже если они будут происходить 16 миллионов раз в секунду. На той же частоте работает Arduino, и это удобно: для вывода определённого числа достаточно сбросить счётчик в 0 и быстро инкрементировать значение по единице до заданного. Глазу это не заметно.

Подключение

Сначала установим индикаторы и драйверы на breadboard. У всех них ноги располагаются с двух сторон, поэтому, чтобы не закоротить противоположные контакты, размещать эти компоненты необходимо над центральной канавкой breadboard’а. Канавка разделяет breadboard на 2 несоединённые между собой половины.

16 - к рельсе питания: это питание для микросхемы

2 «disable clock» - к рельсе земли: мы его не используем

3 «enable display» - к рельсе питания: это питание для индикатора

8 «0V» - к рельсе земли: это общая земля

1 «clock» - через стягивающий резистор к земле. К этому контакту мы позже подведём сигнал с Arduino. Наличие резистора полезно, чтобы избежать ложного срабатывания из-за окружающих помех пока вход ни к чему не подключен. Подходящим номиналом является 10 кОм. Когда мы соединим этот контакт с выходом Arduino, резистор не будет играть роли: сигнал притянет к земле микроконтроллер. Поэтому если вы знаете, что драйвер при работе всегда будет соединён с Arduino, можете не использовать резистор вовсе.

15 «reset» и 5 «÷10» пока оставим неподключенными, но возьмём на заметку - нам они понадобятся в дальнейшем

Контакты 3 и 8 на индикаторе обозначены как «катод», они общие для всех сегментов, и должны быть напрямую соединены с общей землёй.

Далее следует самая кропотливая работа: соединение выходов микросхемы с соответствующими анодами индикатора. Соединять их необходимо через токоограничивающие резисторы как и обычные светодиоды. В противном случае ток на этом участке цепи будет выше нормы, а это может привести к выходу из строя индикатора или микросхемы. Номинал 220 Ом подойдёт.

Соединять необходимо сопоставляя распиновку микросхемы (выходы a-g) и распиновку индикатора (входы a-g)

Повторяем процедуру для второго разряда

Теперь вспоминаем о контакте «reset»: нам необходимо соединить их вместе и притянуть к земле через стягивающий резистор. В последствии, мы подведём к ним сигнал с Arduino, чтобы он мог обнулять значение целиком в обоих драйверах.

Также подадим сигнал с «÷10» от правого драйвера на вход «clock» левого. Таким образом мы получим схему, способную отображать числа с двумя разрядами.

Стоит отметить, что «clock» левого драйвера не стоит стягивать резистором к земле, как это делалось для правого: его соединение с «÷10» само по себе сделает сигнал устойчивым, а притяжка к земле может только нарушить стабильность передачи сигнала.

Железо подготовленно, осталось реализовать несложную программу.

Программирование

7segment.pde #define CLOCK_PIN 2 #define RESET_PIN 3 /* * Функция resetNumber обнуляет текущее значение * на счётчике */ void resetNumber() { // Для сброса на мгновение ставим контакт // reset в HIGH и возвращаем обратно в LOW digitalWrite(RESET_PIN, HIGH) ; digitalWrite(RESET_PIN, LOW) ; } /* * Функция showNumber устанавливает показания индикаторов * в заданное неотрицательное число `n` вне зависимости * от предыдущего значения */ void showNumber(int n) { // Первым делом обнуляем текущее значение resetNumber() ; // Далее быстро «прокликиваем» счётчик до нужного // значения while (n-- ) { digitalWrite(CLOCK_PIN, HIGH) ; digitalWrite(CLOCK_PIN, LOW) ; } } void setup() { pinMode(RESET_PIN, OUTPUT) ; pinMode(CLOCK_PIN, OUTPUT) ; // Обнуляем счётчик при старте, чтобы он не оказался // в случайном состоянии resetNumber() ; } void loop() { // Получаем количество секунд в неполной минуте // с момента старта и выводим его на индикаторы showNumber((millis() / 1000 ) % 60 ) ; delay(1000 ) ; }

Результат

Подключаем контакт 2 с Arduino к контакту clock младшего (правого) драйвера, контакт 3 - к общему reset’у драйверов; разводим питание; включаем - работает!

В этой статье мы поговорим о цифровой индикации.
Семисегментные светодиодные индикаторы предназначены для отображения арабских цифр от 0 до 9 (рис.1).

Такие индикаторы бывают одноразрядные, которые отображают только одно число, но семисегментных групп, объединенных в один корпус может быть и больше (многоразрядные). В этом случае цифры разделяются децимальной точкой (рис.2)

Рис.2.

Индикатор называется семисегментным из-за того, что отображаемый символ строится из отдельных семи сегментов. Внутри корпуса такого индикатора находятся светодиоды, каждый из которых засвечивает свой сегмент.
Буквы и другие символы на таких индикаторах отображать проблематично, поэтому для этих целей используются 16-сегментные индикаторы.

Светодиодные индикаторы бывают двух типов.
В первом из них все катоды, т.е. отрицательные выводы всех светодиодов, объединены вместе и для них выделен соответствующий вывод на корпусе.
Остальные выводы индикатора соединены к аноду каждого из светодиодов (рис.3, а). Такая схема называется «схема с общим катодом».
Также существуют индикаторы, у которых светодиоды каждого из сегментов подключены по схеме с общим анодом (рис.3, б).

Рис.3.

Каждый сегмент обозначен соответствующей буквой. На рисунке 4 представлено их расположение.

Рис.4.

В качестве примера рассмотрим двухразрядный семисегментный индикатор GND-5622As-21 красного свечения. Кстати существуют и другие цвета, в зависимости от модели.
С помощью трехвольтовой батарейки можно включать сегменты, а если объединить группу выводов в кучку и подать на них питание, то можно даже отображать цифры. Но такой метод является неудобным, поэтому для управления семисегментными индикаторами используют регистры сдвига и дешифраторы. Также, нередко, выводы индикатора подключаются напрямую к выходам микроконтроллера, но лишь в том случае когда используются индикаторы с низким потреблением тока. На рисунке 5 представлен фрагмент схемы с использованием PIC16F876A.

Рис.5.

Для управления семисегментным индикатором часто используется дешифратор К176ИД2.
Эта микросхема способна преобразовать двоичный код, состоящий из нулей и единиц в десятичные цифры от 0 до 9.

Чтобы понять, как все это работает, нужно собрать простую схему (рис.6). Дешифратор К176ИД2 выполнен в корпусе DIP16. Он имеет 7 выходных вывода (выводы 9 - 15), каждый из которых предназначен для определенного сегмента. Управление точкой здесь не предусмотрено. Также микросхема имеет 4 входа (выводы 2 - 5) для подачи двоичного кода. На 16-й и 8-ой вывод подается плюс и минус питания соответственно. Остальные три вывода являются вспомогательными, о них я расскажу чуть позже.

Рис.6.

DD1 - К176ИД2
R1 - R4 (10 - 100 кОм)
HG1 - GND-5622As-21

В схеме присутствует 4 тумблера (можно любые кнопки), при нажатии на них на входы дешифратора подается логическая единица от плюса питания. Кстати питается сама микросхема напряжением от 3 до 15 Вольт. В данном примере вся схема питается от 9-вольтовой "кроны".

Также в схеме присутствует 4 резистора. Это, так называемые, подтягивающие резисторы. Они нужны, чтобы гарантировать на логическом входе низкий уровень, при отсутствии сигнала. Без них показания на индикаторе могут отображаться некорректно. Рекомендуется использовать одинаковые сопротивления от 10 кОм до 100 кОм.

На схеме выводы 2 и 7 индикатора HG1 не подключены. Если подключить к минусу питания вывод DP, то будет светиться децимальная точка. А если подать минус на вывод Dig.2, то будет светиться и вторая группа сегментов (будет показывать тот же символ).

Входы дешифратора устроены так, что для отображения на индикаторе чисел 1, 2, 4 и 8 требуется нажатие лишь одной кнопки (на макете установлены тумблеры, соответствующие входам D0, D1, D2 и D3). При отсутствии сигнала отображается цифра ноль. При подаче сигнала на вход D0 отображается цифра 1. И так далее. Для отображения других цифр требуется нажатие комбинации тумблеров. А какие именно нужно нажимать нам подскажет таблица 1.

Таблица 1.

Чтобы отобразить цифру "3" необходимо логическую единицу подать на вход D0 и D1. Если подать сигнал на D0 и D2, то отобразится цифра "5" (рис.6).

Рис.6.

Здесь представлена расширенная таблица, в которой мы видим не только ожидаемую цифру, но и те сегменты (a - g), которые составят эту цифру.

Таблица 2.

Вспомогательными являются 1, 6 и 7-ой выводы микросхемы (S, M, К соответственно).

На схеме (рис.6) 6-ой вывод "М" заземлен (на минус питания) и на выходе микросхемы присутствует положительное напряжение для работы с индикатором с общим катодом. Если используется индикатор с общим анодом, то на 6-ой вывод следует подать единицу.

Если на 7-ой вывод "К" подать логическую единицу, то знак индикатора гасится, ноль разрешает индикацию. В схеме данный вывод заземлен (на минус питания).

На первый вывод дешифратора подана логическая единица (плюс питания), что позволяет отображать преобразованный код на индикатор. Но если подать на данный вывод (S) логический ноль, то входы перестанут принимать сигнал, а на индикаторе застынет текущий отображаемый знак.

Стоит заметить одну интересную вещь: мы знаем, что тумблер D0 включает цифру "1", а тублер D1 цифру "2". Если нажать оба тумблера, то высветится цифра 3 (1+2=3). И в других случаях на индикатор выводится сумма цифр, составляющих эту комбинацию. Приходим к выводу, что входы дешифратора расположены продуманно и имеют очень логичные комбинации.

Также вы можете посмотреть видео к этой статье.

Существуют такие параметры, для которых было бы удобнее выдавать объективную информацию, чем просто индикацию. Например, температура воздуха на улице или время на будильнике. Да, все это можно было бы сделать на светящихся лампочках или светодиодах. Один градус – один горящий светодиод или лампочка и тд. Но считать эти светлячки – ну уж нет! Но, как говорится, самые простые решения – самые надежные. Поэтому, долго не думая, разработчики взяли простые светодиодные полосы и расставили их в нужном порядке.

В начале двадцатого века с появлением электронных ламп появились первые газоразрядные индикаторы

С помощью таких индикаторов можно было вывести цифровую информацию в арабских цифрах. Раньше именно на таких лампах делали различную индикацию для приборов и других электронных устройств. В настоящее время газоразрядные элементы почти уже нигде не применяются. Но ретро – это всегда модно, поэтому, многие радиолюбители собирают для себя и своих близких прекрасные часы на газоразрядных индикаторах .

Минус газоразрядных ламп – кушают много электроэнергии. Про долговечность можно и поспорить. У нас в университете до сих пор в лабораторных кабинетах эксплуатируются частотомеры на газоразрядных индикаторах.

Семисегментные индикаторы

С появлением светодиодов ситуация кардинально изменилась в лучшую сторону. Светодиоды сами по себе потребляют маленький ток. Если расставить их в нужном положении, то можно высвечивать абсолютно любую информацию. Для того, чтобы высветить все арабские цифры, достаточно всего семь светящихся светодиодных полос – сегментов, выставленных определенным образом:

Почти ко всем таким семисегментным индикаторам добавляют также и восьмой сегмент – точку, для того, чтобы можно было показать целое и дробное значение какого-либо параметра

По идее у нас получается восьми сегментный индикатор, но по-старинке его также называют семисегментным.

Что получается в итоге? Каждая полоска на семисегментном индикаторе засвечивается светодиодом или группой светодиодов. В результате, засветив определенные сегменты, мы можем вывести цифру от 0 и до 9, а также буквы и символы.

Виды и обозначение на схеме

Существуют одноразрядные, двухразрядные, трехразрядные и четырехразрядные семисегментные индикаторы. Более четырех разрядов я не встречал.

На схемах семисегментный индикатор выглядит примерно вот так:

В действительности же, помимо основных выводов, каждый семисегментный индикатор также имеет общий вывод с общим анодом (ОА) или общим катодом (ОК)

Внутренняя схема семисегментного индикатора с общим анодом будет выглядеть вот так:

а с общим катодом вот так:

Если семисегментный индикатор у нас с общим анодом (ОА), то в схеме мы должны на этот вывод подавать “плюс” питания, а если с общим катодом (ОК) – то “минус” или землю.

Как проверить семисегментный индикатор

У нас имеются в наличии вот такие индикаторы:

Для того, чтобы проверить современный семисегментный индикатор, нам достаточно мультиметра с функцией прозвонки диодов. Для начала ищем общий вывод – это может быть или ОА или ОК. Здесь только методом тыка. Ну а далее проверяем работоспособность остальных сегментов индикатора по схемам выше.

Как вы видите ниже на фото, у нас загорелся проверяемый сегмент. Таким же образом проверяем и другие сегменты. Если все сегменты горят, то такой индикатор целый и его можно использовать в своих разработках.

Иногда напряжения на мультиметре не хватает для проверки сегмента. Поэтому, берем блок питания , и выставляем на нем 5 Вольт. Чтобы ограничить ток через сегмент, проверяем через резистор на 1-2 Килоома.

Таким же образом проверяем индикатор от китайского приемника

В схемах семисегментные индикаторы соединяются с резисторами на каждом выводе

В нашем современном мире семисегментные индикаторы заменяются жидко-кристаллическими индикаторами, которые могут высвечивать абсолютно любую информацию

но для того, чтобы их использовать, нужны определенные навыки в схемотехнике таких устройств. Поэтому, семисегментные индикаторы до сих пор находят применение, благодаря дешевизне и простоте использования.