Семисегментные индикаторы иногда называют «цифровыми» (англ. «numeric display»), учитывая, что они в первую очередь предназначены для индикации арабских цифр 0…9. Однако с их помощью можно индицировать стилизованные заглавные и прописные буквы русского и латинского алфавита, например, «Е», «Р», «С», «F», «с», «d» и т.д.
Более чёткие изображения получаются в буквенно-цифровых индикаторах (англ. «alphanumeric display»), которые имеют дополнительные радиальные сегменты и, соответственно, большее число выводов (Рис. 2.27, а…в). Как следствие, такие индикаторы отображают практически все буквы латинского алфавита, кириллицу и некоторые специальные символы.
Рис. 2.27. Расположение сегментов в буквенно-цифровых светодиодных индикаторах: а) 9 сегментов; б) 14 сегментов; в) 16 сегментов.
К сожалению, стройной стандартизации в обозначении сегментов у буквенно цифровых индикаторов не наблюдается, каждая фирма-изготовитель «упражняется» по-своему. Единственное, что десятичные точки устойчиво маркируют двумя, а не одной, буквами «DP» (Decimal Point).
Разница между 1 16-сегментными индикаторами состоит лишь в том, что у 16-сегментного индикатора верхний и нижний сегменты разбиты на две части, что улучшает внешний вид некоторых букв и символов (Рис. 2.28).
Рис. 2.28. Формирование букв и символов в 16-сегментном индикаторе.
Поскольку выводов у таких индикаторов много и располагаться они могут не по порядку, то перед установкой в плату желательно прозвонить их тестером или гальванической батареей 4.5 В с последовательным резистором 300…390 Ом.
На радиолюбительском сленге 1 16-сегментные индикаторы называют «звёздочками» или «снежинками» за их причудливую форму. Другой вариант названия - «английские индикаторы» за схожесть контура с государственным флагом Великобритании.
В целом схемотехника подключения буквенно-цифровых индикаторов к MK совпадает с применяемой в семисегментных индикаторах. Главное отличие - вдвое большее число выводов (Рис. 2.29, а, б).
Рис. 2.29. Схемы подключения к MK 14-сегментных индикаторов:
а) резисторы R1…R14 ограничивают токи, протекающие через сегменты индикатора HG1. Резистор R15 входит в контур автоматической регулировки яркости. За счёт действия отрицательной обратной связи, этот резистор при полной «засветке» индикатора HG1 уменьшает напряжение, прикладываемое к сегментам (а значит снижает ток и яркость);
б) DA1 - это специализированный драйвер с трёхпроводным интерфейсом SCK, SDI, SDO. Резистором R1 регулируется яркость, точнее, изменяется стабилизированный ток через все сегменты. Вместо одиночных индикаторов Яб7…#б! 6можно использовать «спарки» 14-сегментных индикаторов с десятичной точкой, например, LTP-3786G фирмы Lite-OnTechnology.
Доброго времени суток! После моего затяжного и вынужденного перерыва, продолжим освоение курса «Программирование Ардуино». В одном из наших предыдущих уроков, мы уже работали с последовательностью светодиодов, теперь пора переходить к следующему этапу обучения. Темой сегодняшней статьи будет – 7-сегментный индикатор.
Знакомство с 7-сегментным индикатором будет состоять из двух частей. В первой части мы поверхностно «пробежимся» по теоретической составляющей, поработаем с «железом» и напишем простенькие программки.
Прошлый раз мы работали с последовательностью из 8 светодиодов, сегодня их также будет 8 (7 – светодиодных полосок и 1 точка). В отличии от предыдущей последовательности, элементы этого набора не выстроенные в ряд (друг за дружкой), а расположены в определённом порядке. Благодаря чему используя лишь один компонент можно вывести 10 цифр (от 0 до 9).
Еще одно существенное отличие, что выделяет данный индикатор на фоне простых светодиодов. У него общий катод (вернее две равноценные ножки 3 и 8, на который заведен катод). Достаточно всего лишь соединить один из катодов с землей (GND ). Аноды у всех элементов индикатора индивидуальные.
Небольшое отступление. Все выше сказанное относится к 7-сегментным индикаторам с общим катодом. Однако существуют индикаторы с общим анодом. Подключение таких индикаторов имеет существенные отличия, поэтому прошу не путать «грешное с праведным». Необходимо четко понимать, какой именно тип семисегментника у вас в руках!
Кроме отличий между простыми светодиодами и 7-сегментными индикаторами, есть и общие черты. Например: индикаторы, как и светодиоды, можно смонтировать в ряд (последовательность) для отображения двух-, трёх-, четырехзначных чисел (разрядов). Однако не советую сильно заморачиваться по поводу самостоятельной сборки сегментных наборов. В продаже «рядом» с одноразрядными индикаторами, продаются и многоразрядные.
Надеюсь, вы не забыли об необходимости использования токоограничивающих резисторов при подключении светодиодов. Это же относится и к индикаторам: на каждый элемент индикатора должен быть подключен свой резистор. 8 элементов (7 + 1) – 8 резисторов.
У меня под рукой оказался семисегментник с маркировкой 5161AS (общий катод). Распиновка контактов:
Принципиальная схема
Как говорил ранее, для того, чтобы включить сегмент «А» подключим к любому общему контакту (3 или 8) «землю», а на вывод 7 подадим 5В питания. Если индикатор с общим анодом, то на анод подаём 5В, а на вывод сегмента «землю»!
Соберём тестовый стенд. Соединяем провода по порядку, начиная с первой ножки, которая идёт на 2-й вывод платы Ардуино. Землю подключим к 8 выводу индикатора.
После того, как стенд собран можно приступать к написанию прошивки.
Для проверки индикатора запустим написанную программу. Выберем элемент «А» и помигаем им.
Теперь помигаем цифрой 2. Для этого включим еще несколько элементов.
Чтобы вывести одну цифру, нужно написать n-число строчек кода. Затруднительно, не находите.
Есть другой путь. Для того, чтобы вывести любую цифру на индикаторе, сначала её нужно представить в виде определенной последовательности бит.
Таблица соответствия.
Если у дисплея общий анод, то 1 нужно заменить на 0, а 0 – на 1!
Столбец hex – представление цифры в байтовом виде (более детально поговорим об этом во второй части).
Число в двоичной системе счисления записывается следующим образом: 0b00000000. 0b – двоичная система. Нули означают, что все светодиоды выключены.
При подключении мы задействовали выводы с 2 по 9. Чтобы включить 2 вывод записываем в него единицу = 0b00000001. За точку отвечает четвёртый бит справа. За чёрточку посередине индикатора отвечает самый последний бит.
Давайте напишем пример вывода цифры 0.
Для уменьшения количества набранных строк воспользуемся циклом, который позволяет «перебрать» все 8 бит. Переменной Enable_segment присваивается значение считываемого бита. После этого текущий вывод устанавливается в соответствующий режим (наличия или отсутствия сигнала ).
Примечание: функция bitRead() считывает состояние указанного бита и возвращает значение состояния (0 или 1). bitRead(x, n) где, x — число, бит которого необходимо считать; n — номер бита, состояние которого необходимо считать. Нумерация начинается с младшего значащего бита (крайнего правого) с номером 0.
И в завершении первой части напишем небольшой счетчик.
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.
