Цифровые сегментные индикаторы. Управление семисегментным индикатором: принципы работы и применение — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как устроены семисегментные индикаторы. Какие бывают типы семисегментных индикаторов. Как подключить и управлять семисегментным индикатором. Где применяются семисегментные индикаторы в современной электронике.

Содержание

Устройство и принцип работы семисегментного индикатора

Семисегментный индикатор представляет собой электронное устройство для отображения десятичных цифр. Он состоит из семи сегментов, которые можно включать или выключать в различных комбинациях для формирования цифр от 0 до 9.

Сегменты обычно обозначаются буквами от a до g. Расположение сегментов стандартизировано:

Сегменты a, b, c формируют правую вертикальную линию
Сегменты d, e, f формируют левую вертикальную линию
Сегмент g расположен горизонтально посередине

Такая конфигурация позволяет отображать все цифры при правильной комбинации включенных сегментов. Например, для отображения цифры 8 включаются все сегменты, а для цифры 1 — только сегменты b и c.

Типы семисегментных индикаторов

Существует несколько основных типов семисегментных индикаторов:

1. Светодиодные (LED) индикаторы

Наиболее распространенный тип. Каждый сегмент представляет собой светодиод. Преимущества: яркость, долговечность, низкое энергопотребление.

2. Жидкокристаллические (LCD) индикаторы

Используют жидкие кристаллы для формирования изображения. Потребляют меньше энергии, чем LED, но имеют меньшую яркость и контрастность.

3. Вакуумно-люминесцентные индикаторы (VFD)

Используют люминофор, светящийся под воздействием электронов. Обеспечивают высокую яркость, но требуют высокого напряжения для работы.

Подключение и управление семисегментным индикатором

Существует два основных способа подключения семисегментных индикаторов:

1. С общим анодом

В этой конфигурации все аноды светодиодов соединены вместе и подключены к положительному напряжению питания. Для включения сегмента нужно подать низкий уровень на соответствующий катод.

2. С общим катодом

Здесь все катоды соединены и подключены к земле. Для включения сегмента подается высокий уровень на соответствующий анод.

Для управления индикатором обычно используются специализированные драйверы или микроконтроллеры. Они формируют нужные комбинации сигналов для отображения требуемых цифр.

Применение семисегментных индикаторов

Семисегментные индикаторы широко используются в различных электронных устройствах:

Цифровые часы и таймеры
Электронные весы
Измерительные приборы
Калькуляторы
Бытовая техника (микроволновые печи, стиральные машины и т.д.)
Автомобильные приборные панели
Электронные табло и вывески

Преимущества и недостатки семисегментных индикаторов

Рассмотрим основные плюсы и минусы использования семисегментных индикаторов:

Преимущества:

Простота управления
Низкое энергопотребление (особенно для LED-версий)
Хорошая читаемость даже при ярком освещении
Долговечность
Относительно низкая стоимость

Недостатки:

Ограниченный набор отображаемых символов (в основном только цифры)
Не подходят для отображения сложной графической информации
Могут быть менее эстетичными по сравнению с более современными дисплеями

Программирование семисегментных индикаторов

При работе с семисегментными индикаторами важно правильно запрограммировать их управление. Вот несколько ключевых аспектов:

1. Таблица соответствия цифр и сегментов

Обычно создается массив или таблица, где каждой цифре соответствует определенная комбинация включенных сегментов. Например:


byte digitPatterns[] = {
  0b00111111,  // 0
  0b00000110,  // 1
  0b01011011,  // 2
  0b01001111,  // 3
  // и так далее
};

2. Функция отображения цифры

Создается функция, которая принимает цифру и активирует соответствующие сегменты:


 
void displayDigit(int digit) {
  if(digit >= 0 && digit <= 9) {
    byte pattern = digitPatterns[digit];
    for(int i = 0; i < 7; i++) {
      digitalWrite(segmentPins[i], bitRead(pattern, i));
    }
  }
}

3. Мультиплексирование

Если используется несколько цифр, применяется техника мультиплексирования - быстрое переключение между цифрами, создающее иллюзию одновременного отображения.

Альтернативы семисегментным индикаторам

Несмотря на широкое использование, семисегментные индикаторы не всегда оптимальны. Существуют альтернативы:

1. Матричные LED-дисплеи

Позволяют отображать более сложные символы и даже простую графику. Требуют более сложного управления.

2. OLED и LCD-дисплеи

Обеспечивают высокое разрешение и возможность отображения любой информации. Более дорогие и сложные в управлении.

3. E-ink дисплеи

Энергоэффективны, хорошо читаются при ярком свете. Подходят для устройств с редким обновлением информации.

Будущее семисегментных индикаторов

Несмотря на появление более совершенных технологий отображения информации, семисегментные индикаторы продолжают использоваться во многих областях. Их будущее связано с несколькими факторами:

1. Простота и надежность

В некоторых приложениях, особенно в промышленности и автомобилестроении, простота и надежность семисегментных индикаторов остаются ключевыми преимуществами.

2. Энергоэффективность

В устройствах с батарейным питанием семисегментные индикаторы часто являются оптимальным выбором из-за низкого энергопотребления.

3. Ретро-стиль

Интересно, что в некоторых современных устройствах семисегментные индикаторы используются намеренно для создания ретро-эстетики.

Таким образом, хотя семисегментные индикаторы постепенно вытесняются более современными технологиями в некоторых областях, они все еще остаются важным элементом в мире электроники и, вероятно, будут использоваться еще долгое время.

Максимально универсальный семисегментный дисплей. Часть первая — Hardware / Хабр

Случилось так, что по наследству мне досталась целая коробка семисегментных индикаторов с гордой надписью «Комплект часы». Давно хотелось пустить её содержимое в дело, а когда дошли руки — оказалось, что внутри целый зоопарк разномастных индикаторов, разных размеров, цветов, с общим катодом и с общим анодом. По количеству штук так двадцать. И чтобы не пилить «очередные часы» пришла идея сделать, собственно, сабж — максимально универсальный семисегментный дисплей.

Что из этого получилось — под катом.

Disclaimer

Описанные ниже устройства являются довольно нишевыми, сделаны мною just for fun, но примененный подход может быть использован для решения аналогичной задачи универсализации там, где это потребуется. Текст разбавлю пояснениями для начинающих. Основная цель — спроектировать единую плату под все имеющиеся индикаторы и различные идеи их использования.

Статья получилась объемная, так что я разделил hardware и software части.

К вашему вниманию часть первая — hardware.

Постановка задачи

Что я понимаю под максимальной универсальностью? Спроектировать модуль, с помощью которого или его комбинаций можно создать любой (или практически любой, в разумных пределах) дисплей для отображение информации с использованием этих самых семисегментных индикаторов. В голову приходит сразу с десяток применений — часы, конечно же, куда без них; туда же таймеры, счетчики чего угодно; термометры; табло для разных игр; дисплеи для отображения цифровой информации — курсов валют, индексов бирж и т.п. В общих чертах задача абсолютно тривиальная, но усложняется зоопарком типов индикаторов. В наличии одноразрядные китайские индикаторы с размером цифры 2.3 дюйма (тип FJ23101, четыре светодиода на сегмент) и 3 дюйма (тип CL-30011, пять светодиодов на сегмент), разных цветов и с различным типом подключения — с общим катодом и с общим анодом. Чтобы покрыть использование всех этих типов пришлось посидеть над схемой и разводкой, которая давала бы возможность без изменения топологии печатной платы управлять разными индикаторами.

Поискав вечерок в интернете мне не удалось найти универсальных решений или схем, что и стало поводом для написания данной статьи.

По приведенным примерам использования становится понятно, что модуль должен поддерживать различную разрядность, от одной цифры для простых счетчиков событий, до шести для индексов некоторых финансовых бирж. Я решил ограничиться двумя цифрами для большего трехдюймового размера и тремя для меньшего, с возможностью подключения еще одного модуля в виде slave-а.

При выборе управляющей части долго думать не пришлось, выбор сразу пал на готовые модули ESP-07 на контроллере ESP8266 от Espressif. Дешевизна и простота использования этих модулей, возможность легкого подключения к Интернету, обширная комьюнити разработчиков и элементарность программирования этого контроллера отмели все другие варианты.

Приступим к деталям

Начнем с питания семисегментных индикаторов большого размера, где каждый сегмент представляет собой цепочку из нескольких последовательно включенных светодиодов.

Такие дисплеи уже не получится зажечь «цифровыми» уровнями напряжения, так как падение на цепочке светодиодов больше этого значения. Конкретное значение указывается в даташите на дисплей, оно зависит от характеристик светодиодов, цвета и их количества и может варьироваться от 6 до 12 Вольт. Ток через каждый сегмент также превышает допустимые значения тока через отдельный пин для большинства контроллеров и составляет от 20 до 50 мА. Соответственно, нужно использовать напряжение 12 Вольт и коммутирующие ключи для управления сегментами и общими выводами. Также не стоит забывать о динамической индикации — последовательном переключении разрядов с частотой превышающей частоту восприятия глаза человека. Это позволяет значительно снизить энергопотребление практически без потери визуальной яркости дисплея.

Общее питание было решено брать от порта USB, как наиболее универсального стандарта на данный момент. После непродолжительного гугления я выбрал готовый модуль повышающего DC-DC преобразователя на МТ3608.

Он компактный, дешевый (<0.5$), регулируемый, с достаточно высоким КПД — всё что нужно для наших целей. От резервного питания отказался, так как под рукой есть Интернет, где можно получить актуальную информацию в любой момент.

Питание цифровой части обеспечит линейный low-dropout стабилизатор LM1117-3.3, классическое решение для нетребовательных применений.

Теперь по транзисторным ключам.

Для управления индикатором с общим катодом на сегменты нужно подавать плюс питания, общий контакт, катод, подключить к земле. Для данных целей удобно использовать микросхемы источников тока (source drivers IC), как пример UDN2981. На картинке ниже подключение индикатора к драйверу и упрощенная схема одной ячейки для лучшего понимания пути прохождения тока. Стоит заметить, что в классической схеме должны быть токоограничивающие резисторы в цепи каждого сегмента, они упущены по причинам использования другого метода ограничения тока — МАХ7219 имеет изменять скважность управляющих импульсов, что в сумме с возможность регулировки напряжения питания индикаторов даст необходимый результат.

Для индикаторов с общим анодом — наоборот, общий контакт подключается к плюсу питания, а сегменты коммутируются на землю. В плане управления индикаторы с общим анодом более простые, так как не требуют коммутации высокого напряжения, по этой причине они более распространены. Для управления сегментами удобно использовать микросхему-массив составных транзисторов Дарлингтона (Darlington Transistor Arrays), например всеми любимую ULN2803.

Значительным преимуществом перед UDN2981 является стоимость, которая в разы меньше. На картинке ниже подключение индикатора к драйверу и упрощенная схема одной ячейки.

Можно заметить, что верхние части схем очень схожи. Пара драйверов UDN2981 и ULN2803 подобрана неспроста. Относительно ножек вход/выход они pin-to-pin совместимы. Это дает возможность сделать универсальное посадочное место на плате добавив всего несколько перемычек под запайку для ножек питания. Бинго!

Чтобы упростить задачу динамической индикации я решил не изобретать велосипед, не городить 595-е сдвиговые регистры, а взять надежное и проверенное решение — специализированный драйвер семисегментного дисплея MAX7219. Эта микросхема умеет хранить во внутренней памяти до восьми цифр и самостоятельно коммутировать разряды с заранее установленной яркостью. По этой причине и не нужны резисторы последовательно с каждым сегментом. Управляется драйвер по шине SPI. Как по мне, микросхема имеет всего один недостаток — высокую стоимость. Имела. Пришли китайцы и наклепали полный функциональный аналог со стоимостью в несколько центов. Название такое же, правда маркировка отличается, отсутствует оригинальный логотип Maxim. В работе отличий не замечено, временные диаграммы такие же, не греется, отказов пока не было. Но для ответственных применений все-таки рекомендую ставить дорогой оригинал.

Вот такой набор MAX7219-MATRIX-KIT можно купить на Ali и в локальных магазинах для ардуинщиков по цене в четыре раза ниже оригинального драйвера MAX7219. Да-да, вы меня правильно поняли, набор с матрицей, платой и рассыпухой. Дешевле. В четыре раза. Выбор очевиден же?

Пока всё звучит очень хорошо и просто, берём драйвер дисплея, который всё делает за нас, в зависимости от типа индикатора ставим нужные ключи и вуа-ля! Все почти так и есть, кроме одного «но». MAX7219 рассчитан на работу с дисплеями с общим катодом с напряжением сегмента до 5В и никак иначе. Что это дает в сухом остатке? Перебирая разряды индикаторов драйвер подключает их на землю, поддерживая высокий уровень на катодах остальных разрядов. А теперь вернемся к схемам выше и проанализируем, что будет в случае с индикатором с общим анодом.

Нетрудно понять, что мы получим инверсию — нужный разряд будет выключен, все остальные — активные. Вместо динамической индикации на дисплее будет сплошной засвет от соседних разрядов. Чтобы избежать такой ситуации между контроллером и драйвером нужно добавить микросхему инвертирующую логические уровни. Так как максимальное количество разрядов шесть, гуглим «hex inverter» и тут же находим 74hc04. Отлично, а для общего катода вместо микросхемы сделаем перемычки или можно использовать pin-to-pin совместимую микросхему-буфер 74als34/74as34 (hex noninverter, но обязательно с выходом push-pull, открытый коллектор/сток типа 74hc07/74als35 работать не будет из-за отсутствия подтяжки к питанию).

В итоге имеем финальные схемы подключения индикаторов. Для общего катода все просто — драйвер плюс ключи способные подавать на сегменты повышенное напряжение. В даташите на MAX7219 приводится схема подключения индикаторов размера 2.3 дюйма и все это запитано от 5 Вольт, но мои экземпляры наотрез отказались работать при таком низком напряжении, сегмент начинал слабо светиться при подаче 7.2В (1.8В на светодиод). Катоды подключены напрямую к MAX7219, контроллер может прокачивать через себя от 320мА на каждый канал (>45мА на сегмент), чего с головой достаточно для данных типоразмеров индикаторов.

Для общего анода все немного сложнее. Тут уже нужно использовать разнотипные ключи для верхнего и для нижнего плечей плюс инвертирующий буфер для управления разрядами. Инвертирование сигналов для сегментов получаем автоматически при использовании ULN2803.
Как видим, со стороны драйвера MAX7219 и управляющего всем этим ESP8266 нет никакой разницы какой именно тип индикатора установлен в модуле, модифицировать прошивку не требуется.

Замечу, что при использовании внешних драйверов встроенное в контроллер ограничение тока сегментов (которое задается резистором на входе Iset) корректно работать не будет, поэтому интенсивность будем регулировать напряжением питания при максимальной скважности от MAX7219. Драйвер позволяет устанавливать интенсивность скважностью встроенного ШИМ генератора от 1/32 до 31/32 с шагом 1/16.

Для управляющей части на ESP8266 ничего выдумывать не нужно, берем типовое включение модуля, заводим линии SPI на MAX7219, UART для прошивки на внешний разъем. Дополнительно решил добавить преобразователь протокола UART в virtual COM port через USB, его устанавливать необязательно, но места на плате предостаточно, пускай будет такая возможность. Как преобразователь я выбрал СН340, как максимально простое и бюджетное решение. В версии чипа СН340G преобразователь даже не требует частотозадающего кварца, он уже встроен в конвертер, а из обвеса всего пара конденсаторов, проще не бывает.

Полная схема в хорошем качестве тут.

Со схемой определились, теперь можно приступать к топологии печатной платы. Как я уже упоминал, все эти заморочки именно через плату. Хотелось заказать партию плат на нормальном производстве под все вышеперечисленные устройства и не дорабатывать их по месту напильником и скальпелем. После непродолжительных размышлений на плате вырисовались аж целых восемь посадочных мест под семисегментные индикаторы:

По одному для 2.3" и 3" по центру платы — для дисплея с одной цифрой
По два для 2.3" и 3" — для дисплея с двумя цифрами
Три для 2.3" — соответственно, для дисплея с тремя цифрами

По краям платы расположены контакты расширения — для подключения справа от ведущего еще одного аналогичного ведомого модуля, но без схемы управления и питания, только индикаторы.

Такая комбинация позволяет расширить разрядность до шести цифр, а так же комбинируя расположение и размер индикаторов изготовить табло для различных, предположим, настольных игр и, конечно же, часы! На контакты продублированы сигналы управления всеми сегментами и выведены линии подключения 3 и 4 разряда для трехдюймовок, и 4, 5 и 6 разряд для двухдюймовок.

Дополнительно, два оставшихся свободных канала MAX7219 подключены к двум цепочкам дискретных светодиодов, расположенных над и под индикаторами. Их, например, можно будет использовать для фоновой подсветки, так сказать эффект ambilight.

Размер платы выбран таким образом, чтобы она не выходила за края индикаторов. В таком случае можно скомбинировать дисплей с одинаковыми расстояниями между цифрами для бо́льших и 6ти-разрядный для меньших индикаторов.

По углам платы расположены четыре отверстия под болт М3 для крепления модуля к несущей конструкции.

Микросхемы, если это было возможно, выбраны в выводных корпусах DIP, так как вопрос миниатюризации для данного устройства не актуален, а на плате они выглядят уже почти стимпанково, на фоне привычных BGA монстров. Это придает особого шарма, как у ламповых усилителей.

Посадочное место под модуль ESP-07 также pin-to-pin совместимо с модулями ESP-12S/E/F.
Плата проектировалась за два вечера, по этой причине использовался простой принцип разводки как у автороутеров — разделение горизонтальных и вертикальных линий на разные слои. В итоге плата получилась двухсторонняя, несложная и визуально красивая.

Плата была отправлена в производство как раз в канун китайского Весеннего Фестиваля и карантинных мер в КНДР. Рассматривал три популярные площадки для изготовления мелкосерийных прототипов — PCBway, Seeed и JLCpcb. На последней стоимость получилась на 20 долларов дешевле (при партии в 20 шт) и значимым плюсом для меня было то, что фабрика не закрывалась на праздничную неделю. Суммарная стоимость составила 44 доллара, с учетом доставки 21$ и купона на скидку -5$. В пересчете на плату — чуть больше 2 долларов за штуку. Несмотря на разгар эпидемии коронавируса, от отправки gerber-ов на фабрику к моменту получения прошел 21 день. Качество плат на высоте.

За время пока в Китае изготавливались платы, в местном рекламном агентстве были заказаны основы из прозрачного акрила, куда можно закрепить платы и светорассеиватель. Теперь можно посмотреть, что получилось из задуманного.

Вот так выглядит вариант платы, запаянной под индикаторы с общим катодом. На фото указаны названия микросхем и обведены перемычки под запайку.

А вот так — под индикаторы с общим анодом.
На фото ниже различные комбинации индикаторов разных размеров. Как вы можете понять, их также можно удвоить, добавив slave-модуль.

Далее осталось только написать скрипт под конкретную реализацию, чем и займемся в следующей части.

Всем спасибо за внимание!

P.S.: Если кто-то заинтересовался проектом — пишите в личку, осталось еще с десяток плат или могу выслать gerber-файлы.

Большие семисегментные индикаторы для часов

Для проекта часов с интернет синхронизацией по WiFi на ESP8266 понадобились большие индикаторы. Ну не солидно как то смотрятся полудюймовые цифирьки.
Закупал детали и корпуса на ТаоБао, там же нашел индикаторы всевозможных размеров. У больших индикаторов каждый сегмент состоит из нескольких последовательных светодиодов. У 4" индикаторов их 5 шт, а значит и питание нужно для них в районе 10В.

Мне же не хотелось уходить от 5В, поэтому то я и остановился на 1.8" индикаторов, сегмент которых состоит всего из двух светодиодов. О них этот обзор

Так как в проекте не хотелось много дискретных компонентов, решил делать часы на проверенных MAX7219 поэтому и индикаторы со светодиодами с общим катодом. Цвет свечения красный, так как другие цвета светодиодов сегментов выходили дороже

Сразу отвечу на вопрос — «а можно ли взять такие на Али?»
Да можно, по цене чуть больше $1 за штуку

Так как я делал комплексных заказ, то мне эти индикаторы обошлись дешевле. Если заказывать их на Тао отдельно, то партия в 16-20 шт обойдется так же в районе $1, зато можно заказать любое количество, в отличие от Али, где партии идут по 5шт, 10шт и т.д.

Итак заказ сделан, закончено долгое ожидание в 35 дней и посылка с индикаторами у меня дома.
Упаковка нормальная — индикаторы наколоты на пенопластовые пластины и замотаны стрейч пленкой

Маркировки на них никакой кроме двух букв «AS», что скорее всего соответствует общему катоду.

Размеры вполне ожидаемые и соответствуют описанию товара у продавца на ТаоБао

Цифры высотой 45мм

Вес может быть интересен тому, кто будет заказывать на ТаоБао — 10шт с упаковкой примерно 220г

Расчлененку я делать не буду, но кому интересно, может посмотреть здесь

Я же перейду к испытаниям. Описание выводов есть на картинке у продавца

Подцепляем катод к минуса, а анод сегмента «А» к 5В через сопротивление 100 ом к плюс 5В. Ток свечения сегмента получается примерно 15мА, что при наличии двух светодиодов сегмента дает падение напряжения на каждом в районе 1.75В

В «точке» только один диод и она при таком сопротивлении светится ярче и забирает 33мА при напряжении на светодиоде 1.8В.

Ну что ж, отлично, первый эксперимент показал, что MAX7219 при своих максимальных 320мА на каждую цифру и вполне потянет четыре таких индикатора

Собираю схему на макетке — все отлично работает:

На фотоаппарате в некоторых режимах можно различить два светодиода в сегменте, хотя глазу доступны яркие ровные светящиеся полоски

Теперь делаю прототип платы из отличного фольгированного бакелита (гетинакса)

В ходе экспериментов пришла светлая мысль — посадить два дискретных диода, разделяющих часы и минуты, вместо точки второго индикатора. Почему второго? Точка у него ближе всех к эти диодам. )))
Такое решение дает возможность управления яркостью этих светодиодов вместе с яростью всего индикатора. А MAX7219 позволяет выставить 16 градаций яркости, управляя при этом токовым драйвером каждого сегмента.

Итак вставляю в разъемы индикаторы, подключаю к прототипу платы управления, которую собирал здесь

И вот он — прототип моих часов в работе

Фотоаппарат постоянно уводит цвет в сторону оранжевого.
Реальный цвет воспринимаемый глазом ближе к такому

Тестовый корпус из фанеры у меня уже тоже почти готов

Осталось только поместить контроллер и блок питания внутрь и немного дошлифовать программу в ESP8266 и можно от прототипа переходить к готовым часам.

Индикаторы полностью оправдали мои ожидания. Из них получатся часы или другое табло с вполне приличными по размеру цифрами. При этом им достаточно 5В питания и драйвера MAX7219

Кота загрузил кормушкой за окном. Ему теперь не до моих поделок

Многосегментный символьный индикатор

Светодиодные индикаторы используются в различной электронной аппаратуре и в быту для сообщений различной сложности. Так с помощью единичных индикаторов можно передать лишь два состояния - "есть/нет" или "включено/выключено. Другие устройства позволяют оценивать информацию более подробно, например - шкалы. Наиболее продвинутые изделия сообщают человеку информацию в виде символов и даже картинок.

В процессе технического прогресса, человек создал символьные устройства различного типа. В начале нашли распространение цифровые накальные и люминесцентные индикаторы, в которых были заложены все необходимые цифры. Затем появились знакосинтезирующие цифровые индикаторы, в котрых цифры начали формироваться из фрагментов, причем один и тот же фрагмент мог использоваться в изображении разных цифр. Наибольшее распространение получили семисегментные знакосинтезирующие индикаторы.

Но по мере усовершенствования техники, все чаще возникала необходимость кроме цифр показывать и буквы. Так появились многосегментный и матричный индикатор. Казалось бы матричный способ формирования изображения решает все задачи, однако простота управления и надежность семисегментного индикатора не давала покоя разработчикам. Добавление нескольких элементов в семисегментное привычное изображение позволило малыми затратами получить более или менее читаемое изображение для большинства символов. Поскольку для начертания символов используются различное количество и форма фрагментов символов (сегментов), такие индикаторы принято называть многосегментными или сегментными знакосинтезирующими индикаторами. В некоторых источниках еще встречаются названия сегментный цифро-буквенный или алфавитно-цифровой индикатор.

Разные производители интегральных устройств отображения в разных странах создали изделия с различным количеством элементов изображения, учитывая особенности местного алфавита или конкретный набор отображаемых символов. Основным отличием такого типа устройств можно считать меньшее, чем в матричном количество элементов отображения, а следовательно и более простые схемы управления.

Доступная литература по знакосинтезирующим индикаторам:

1. ГОСТ 25066–91 Индикаторы знакосинтезирующие. Термины, определения и буквенные обозначения.
2. Н.И. Вуколов, А.Н. Михайлов. Знакосинтезирующие индикаторы / под ред. В.П. Балашова. — М.: Радио и связь, 1987. — 592 с.
3. Лисицын Б.Л. Низковольтные индикаторы: Справочник. — М.: Радио и связь, 1985. — 136 с.
4. Ермаков О. Н., Сушков В. П. Полупроводниковые знакосинтезирующие индикаторы. — М.: Радио и связь, 1990. — 240 с.
5. Пароль Н. В., Кайдалов С. А. Знакосинтезирующие индикаторы и их применение: Справочник. — М.: Радио и связь, 1988. — 128 с.
6. ГОСТ 25024.3-83. Индикаторы знакосинтезирующие. Методы измерения тока и напряжения.

Oшибка 404

Панель клиента Russian Federation RU

Семисегментный индикатор — Википедия

Семисегме́нтный индика́тор — устройство отображения цифровой информации. Это — наиболее простая реализация индикатора, который может отображать арабские цифры. Для отображения букв используются более сложные многосегментные и матричные индикаторы.

Концепция и внешний вид

Таблица, отображающая все 128 вариантов состояния сегментов Обозначение сегментов индикатора

Семисегментный индикатор, как говорит его название, состоит из семи элементов индикации (сегментов), включающихся и выключающихся по отдельности. Включая их в разных комбинациях, из них можно составить упрощённые изображения арабских цифр. Часто семисегментные индикаторы делают в курсивном начертании.^{[источник не указан 377 дней]}

Цифры 6, 7 и 9 имеют по два разных представления на семисегментном индикаторе. В ранних калькуляторах Casio и Электроника цифра 0 отображалась в нижней половине индикатора.^{[источник не указан 377 дней]}

Сегменты обозначаются буквами от A до G; восьмой сегмент — десятичная точка (decimal point, DP), предназначенная для отображения дробных чисел.

Изредка на семисегментном индикаторе отображают буквы.

В современных индикаторах светодиоды изготавливают в форме сегментов, поэтому светодиодные индикаторы имеют предельно простую, унифицированную форму: чем меньше разных светодиодов, тем дешевле устройство. В жидкокристаллических, газоразрядных, вакуумно-люминесцентных (катодно-люминесцентных) и других индикаторах дизайнеры находят место для вариации формы сегментов.^{[источник не указан 377 дней]}

История

Чертёж из патента Вуда

Сегментный индикатор был запатентован в 1910 году (U.S. Patent 974 943) Фрэнком Вудом. Эта реализация была восьмисегментной — был дополнительный косой сегмент для отображения четвёрки. Патент был практически забыт — вплоть до 1960-х годов радиолюбителям приходилось применять для отображения цифр знаковые индикаторы тлеющего разряда или просто десять лампочек.

В 1970 году американская компания RCA выпустила семисегментную лампу накаливания «Нумитрон»^[1].

Для отображения букв появились четырнадцатисегментные индикаторы и шестнадцатисегментные индикаторы, но сейчас их почти повсеместно заменили матричные (точечные) индикаторы. И лишь там, где нужно отображать только цифровую информацию, семисегментные индикаторы остались незаменимыми — из-за простоты, контраста и узнаваемости.

Реализации

Большинство одноразрядных семисегментных индикаторов устроены на светодиодах, хотя существуют и альтернативы — лампы тлеющего разряда, электровакуумные индикаторы (катодолюминесцентные, накаливаемые), нити накаливания^[2], жидкие кристаллы и т. д. На больших табло наподобие цен на бензин всё ещё применяются механические индикаторы, или блинкерные индикаторы, переключающиеся с помощью электромагнитов.

В обычном светодиодном индикаторе девять выводов: один идёт к катодам всех сегментов, и остальные восемь — к аноду каждого из сегментов. Эта схема называется «схема с общим катодом», существуют также схемы с общим анодом. Часто делают не один, а два общих вывода на разных концах цоколя — это упрощает разводку, не увеличивая габаритов.

Многоразрядные индикаторы часто работают по : выводы одноимённых сегментов всех разрядов соединены вместе. Чтобы выводить информацию на такой индикатор, управляющая микросхема должна подавать ток на общие выводы всех разрядов, в то время как на выводы сегментов ток подаётся в зависимости от того, зажжён ли данный сегмент в данном разряде. Таким образом, чтобы получить десятиразрядный экран микрокалькулятора, нужны всего восемнадцать выводов (8 анодов и 10 катодов) — а не 81. Сходным образом сканируется клавиатура калькулятора.

Существуют специальные микросхемы семисегментных дешифраторов, переводящие четырёхбитный код в его семисегментное представление. К примеру, отечественные (КР)514ид1 для индикаторов с общим катодом или (КР)514ид2 с общим анодом. Иногда дешифраторы встраивают прямо в индикатор. В настоящее время, в связи с широким распространением однокристальных микроконтроллеров с GPIO, семисегментные светодиодные индикаторы подключаются напрямую к выводам микроконтроллера.

Часто на ценниках применяются закрашиваемые фломастером сегменты. Также встречаются трафареты в виде семисегментных индикаторов для изображения цен или телефонных номеров.

Отображение букв

Кроме десяти цифр, семисегментные индикаторы способны отображать буквы. Но лишь немногие из букв имеют интуитивно понятное семисегментное представление.

В латинице: заглавные A, B, C, E, F, G, H, I, J, L, N, O, P, S, U, Y, Z, строчные a, b, c, d, e, g, h, i, n, ñ, o, q, r, t, u.
В кириллице: А, Б, В, Г, г, д, Е, е, и, й, Н, О, о, П, п, Р, С, с, У, Ч, Ы (два разряда), Ь, Э/З.

Поэтому семисегментные индикаторы используют только для отображения простейших сообщений. Например, плеер может выводить:

и т. д.

На перевёрнутом микрокалькуляторе можно получить некоторый диапазон букв, на этом основаны игры с калькулятором.

В массовой культуре

Инопланетянин из фильма «Хищник» носил устройство с индикаторами, похожими на семисегментные, но предназначенными для отображения инопланетных цифр, естественно имеющими другое расположение сегментов.
Машина времени в фильме «Назад в будущее» имела табло из четырёх семисегментных индикаторов с цветами, соответствующими цветам ламп из фильма «Машина времени».

См. также

Примечания

↑ Numitron Readout
↑ Такие индикаторы широко применялись в электронном оборудовании военного назначения, так как позволяют считывать информацию при прямой солнечной засветке.

Литература

Батушев В. А. Электронные приборы: Учебник для вузов. — 2-е, перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1980. — С. 302-303. — 383 с.