نمایشگر 7 قسمتی یک قطعه الکترونیکی ساده است که از هفت نوار LED ساخته شده است که اعداد، چند حرف و حتی مقادیر هگزادسیمال را نشان می دهد. در ساعت، ماشین حساب، کنتور و لوازم خانگی استفاده می شود زیرا کم مصرف، قابل اعتماد و آسان برای استفاده است. این مقاله پین اوت، مشخصات، روش های رانندگی و نکات طراحی را با جزئیات توضیح می دهد.
ج1. نمای کلی صفحه نمایش 7 بخش
ج2. پیکربندی پین اوت نمایشگر 7 بخش
ج3. کاربردهای مختلف نمایشگر 7 قسمتی
ج4. کاتد مشترک در مقابل آند معمولی در نمایشگرهای 7 قسمتی
ج5. مشخصات الکتریکی نمایشگرهای 7 قسمتی
ج6. محاسبه مقاومت برای نمایشگرهای 7 قسمتی
ج7. رانندگی نمایشگرهای 7 قسمتی با آی سی های رسیور
ج8. متدهای رانندگی برای نمایشگرهای 7 قسمتی
ج9. چند رقمی نمایشگرهای 7 قسمتی چند رقمی
ج10. رانندگی نمایشگرهای 7 قسمتی با درایورهای ترانزیستور و ماسفت
ج11. کاراکترهایی که می توانید در نمایشگرهای 7 قسمتی نشان دهید
ج13. نتیجه
نمای کلی صفحه نمایش 7 بخش
نمایشگر 7 قسمتی یکی از ساده ترین و در عین حال پرکاربردترین دستگاه های نمایشگر الکترونیکی برای نمایش داده های عددی و کاراکترهای محدود است. از هفت میله LED تشکیل شده است که به سبک شکل هشت چیده شده اند که می توان آنها را در ترکیب های مختلف روشن کرد تا ارقامی از 0 تا 9 و همچنین چند کاراکتر الفبایی تشکیل شود. بسیاری از نسخه ها همچنین دارای یک بخش اعشار اضافی (dp) برای نمایش اعداد ممیز شناور هستند که آنها را برای ماشین حساب ها، ساعت ها، کنتورها و الکترونیک مناسب می کند. سادگی، مصرف انرژی کم و ارتباط آسان با میکروکنترلرها حتی با ظهور LCD ها و OLED ها، آنها را مرتبط نگه داشته است. به لطف طراحی ناهموار، آنها همچنین در تجهیزات صنعتی، ابزار تست و سیستم های تعبیه شده یافت می شوند که در آن قابلیت اطمینان مورد نیاز است.
پیکربندی پین اوت صفحه نمایش 7 بخش
| پین شماره | نام پین | پین ایور |
|---|---|---|
| 1 | پین E | بخش LED را در انتهای پایین سمت چپ مدیریت می کند. |
| 2 | پین D | مسئول بخش LED در پایین ترین قسمت. |
| 3 | پین مشترک | بسته به نوع نمایشگر به VCC یا زمین متصل می شود. |
| 4 | پین C | بخش LED را در موقعیت پایین سمت راست کنترل می کند. |
| 5 | پین DP | بخش LED نقطه اعشار را کنترل می کند. |
| 6 | پین B | بخش LED را در بالا سمت راست مدیریت می کند. |
| 7 | پین A | عملکرد بالاترین بخش LED را راهنمایی می کند. |
| 8 | پین مشترک | مشابه پین 3. به VCC یا زمین متصل می شود. |
| 9 | پین F | بخش LED را در انتهای بالا سمت چپ اجرا می کند. |
| 10 | پین G | سوئیچینگ بخش LED میانی را کنترل می کند. |
هر رقم توسط هفت بخش LED با برچسب A تا G و یک نقطه اعشار اختیاری (DP) تشکیل شده است. با روشن کردن ترکیبات مختلف این بخش ها، اعداد و برخی حروف را می توان نمایش داد. پین های پایین به هر بخش، نقطه اعشار و پایانه های مشترک (COM) متصل می شوند که بسته به اینکه نمایشگر کاتد معمولی است یا آند مشترک، می توانند به زمین یا ولتاژ تغذیه متصل شوند.
کاربردهای مختلف صفحه نمایش 7 قسمتی
ساعت های دیجیتال
نمایشگرهای 7 قسمتی در ساعت های دیجیتال برای نمایش ساعت ها، دقیقه ها و ثانیه ها در قالب عددی آسان برای خواندن استفاده می شوند. دید واضح آنها آنها را برای دستگاه های زمان سنجی مصرف کننده و صنعتی مناسب می کند.
ماشین حساب
ماشین حساب های جیبی و رومیزی برای ارائه نتایج عددی به نمایشگرهای 7 قسمتی متکی هستند. نیاز به انرژی کم آنها عمر باتری طولانی را حتی در دستگاه های جمع و جور تضمین می کند.
ابزار اندازه گیری
مولتی مترها، ولت مترها، آمپرمترها و شمارنده های فرکانس اغلب از نمایشگرهای 7 قسمتی برای ارائه قرائت عددی دقیق استفاده می کنند و وضوح را برای مهندسان و تکنسین ها تضمین می کنند.
لوازم خانگی
دستگاه هایی مانند اجاق های مایکروویو، ماشین لباسشویی و تهویه مطبوع از نمایشگرهای 7 قسمتی برای نشان دادن زمان، دما و تنظیمات برنامه استفاده می کنند.
پمپ های سوخت
توزیع کننده های سوخت از نمایشگرهای 7 بخشی برای نشان دادن مقدار و هزینه سوخت استفاده می کنند و داده های واضح و بلادرنگ را در اختیار مشتریان قرار می دهند.
تابلوی امتیازات
تابلوهای امتیازی ورزشی از نمایشگرهای بزرگ 7 قسمتی برای نشان دادن امتیازات، تایمرها و شمارش معکوس هایی که از راه دور قابل مشاهده هستند استفاده می کنند.
کاتد مشترک در مقابل آند مشترک در نمایشگرهای 7 قسمتی
کاتد مشترک (CC)
تمام پایانه های کاتدی (منفی) LED ها به هم متصل شده و به زمین (GND) متصل می شوند. هنگامی که یک ولتاژ بالا به پین مربوطه اعمال می شود، یک قطعه روشن می شود.
استفاده از این نوع با میکروکنترلرها یا آی سی های درایور که جریان را مستقیما تامین می کنند آسان است.
آند مشترک (CA)
تمام پایانه های آند (مثبت) به هم گره خورده و به VCC متصل می شوند. یک قطعه زمانی روشن می شود که پین آن کم (به زمین) کشیده می شود. با درایورهای غرق شدن جریان بهترین کار را دارد.
شناسایی نوع
از مولتی متر در حالت دیود استفاده کنید. برای یک آند مشترک، پروب قرمز را به پین مشترک و پروب سیاه را به یک پین قطعه وصل کنید، اگر قطعه روشن شود، CA است.
مشخصات الکتریکی نمایشگرهای 7 قسمتی
| پارامتر | محدوده |
|---|---|
| ولتاژ رو به جلو (Vf) | 1.8–2.4 ولت (قرمز/زرد: \~1.8–2.0 ولت، سبز/آبی: \~2.0–2.4 ولت) |
| جریان رو به جلو (اگر) | 10-30 میلی آمپر (20 میلی آمپر در هر بخش استاندارد است) |
| اوج جریان | تا 100 میلی آمپر (فقط عملیات پالسی/مالتی پلکس) |
| شدت نور | 1-10 mcd (مقادیر بالاتر = روشن تر) |
| طول موج (رنگ) | قرمز: 620-630 نانومتر، سبز: 565 نانومتر |
| زاویه دید | 50-120 درجه |
محاسبه مقاومت برای نمایشگرهای 7 قسمتی
یک نمایشگر 7 قسمتی به یک مقاومت محدود کننده جریان برای هر بخش LED نیاز دارد تا از جریان بیش از حد جریان و روشنایی ناهموار جلوگیری کند. مقدار مقاومت با استفاده از قانون اهم تعیین می شود که به صورت R = (Vcc - Vf) / اگر بیان می شود ، جایی که Vcc ولتاژ تغذیه است ، Vf ولتاژ رو به جلو LED است و اگر جریان رو به جلو مورد نظر است. به عنوان مثال، با منبع تغذیه 5 ولت، ولتاژ رو به جلو 2.0 ولت در هر بخش و جریان هدف 10 میلی آمپر، محاسبه (5 – 2) ÷ 0.01 = 300 Ω می شود. از آنجایی که مقاومت ها در مقادیر استاندارد هستند، بهتر است گزینه بالاتر بعدی مانند 330 Ω را برای اطمینان از ایمنی انتخاب کنید. هر بخش باید مقاومت خاص خود را داشته باشد، زیرا به اشتراک گذاشتن یکی در پین مشترک باعث سطوح روشنایی ناهموار می شود. برای نمایشگرهای مالتی پلکس، هنگام تنظیم مقادیر مقاومت، عملکرد پالسی نیز باید در نظر گرفته شود.
رانندگی نمایشگرهای 7 قسمتی با آی سی های رسیور
کنترل یک نمایشگر 7 قسمتی به طور مستقیم از یک میکروکنترلر می تواند به سرعت پین های ورودی/خروجی را مصرف کند زیرا یک رقم به هشت پین (هفت بخش به علاوه نقطه اعشار) نیاز دارد. برای ذخیره GPIO ها و ساده سازی سیم کشی، از IC های رمزگشا استفاده می شود. این تراشه ها یک ورودی اعشاری 4 بیتی (BCD) را به هفت خروجی لازم تبدیل می کنند که بخش های نمایشگر را هدایت می کنند و نیاز را به تنها چهار خط داده کاهش می دهند.
74HC4511 برای نمایشگرهای کاتدی معمولی (CC) طراحی شده است و خروجی های active-HIGH را ارائه می دهد. این شامل ویژگی های مفیدی مانند فعال کردن چفت، تست لامپ و کنترل خالی کردن است که امکان کنترل و آزمایش صفحه نمایش پایدار را فراهم می کند. از سوی دیگر، SN7447/LS47 با نمایشگرهای آند معمولی (CA) کار می کند و سیگنال های active-LOW را خروجی می دهد. همچنین از تست لامپ و عملکردهای خالی شدن موج دار پشتیبانی می کند و آن را برای رانندگی چند رقمی در نمایشگرهای آبشاری مناسب می کند.
روش های رانندگی برای نمایشگرهای 7 قسمتی
درایو مستقیم
در این رویکرد، هر بخش LED مستقیما از پایه MCU از طریق یک مقاومت متصل می شود. در حالی که ساده است، به حداکثر 8 پین در هر رقم نیاز دارد. این برای نمایشگرهای تک رقمی کاربردی است اما برای تنظیمات چند رقمی ناکارآمد است.
آی سی های رمزگشا
رسیور با تبدیل یک ورودی باینری 4 بیتی به هفت خروجی مورد نیاز برای نمایشگر، استفاده از پین را کاهش می دهد. این رویکرد برای نمایشگرهای تک رقمی یا کوچک عالی است و پین های MCU مورد نیاز را فقط به چهار کاهش می دهد. هنگام رانندگی آرایه های چند رقمی بزرگتر کارایی کمتری پیدا می کند.
رجیسترهای شیفت
رجیسترهای Shift داده های سریال را از MCU می گیرند و آن را به خروجی های موازی تبدیل می کنند. آنها به راحتی آبشار می شوند و در حالی که از پین های MCU بسیار کمی استفاده می کنند، برای ماژول های 7 قسمتی چند رقمی عالی هستند. این روش مقیاس پذیرترین و مورد استفاده در ساعت های دیجیتال، شمارنده ها و نمایشگرهای مالتی پلکس است.
چند رقمی نمایشگرهای 7 قسمتی چند رقمی
هنگام استفاده از نمایشگرهای چند رقمی 7 قسمتی، مالتی پلکس یک روش رایج برای کنترل آنها بدون استفاده از پین های زیاد است. در این روش، تنها یک رقم در یک زمان روشن می شود، اما سوئیچینگ آنقدر سریع اتفاق می افتد که به نظر می رسد همه ارقام با هم روشن هستند. این باعث می شود که صفحه نمایش آسان تر مدیریت شود و در عین حال اعداد صحیح را نشان دهد.
برای اینکه صفحه نمایش پایدار به نظر برسد، هر رقم باید با سرعت کافی بالا، حدود 200 بار در ثانیه، به روز شود تا چشم متوجه سوسو زدن نشود. مدت زمانی که هر رقم فعال است، چرخه کار نامیده می شود که بستگی به تعداد ارقام کنترل شده دارد. چرخه کار کوچکتر به این معنی است که ارقام آنقدر روشن نیستند، بنابراین ممکن است لازم باشد جریان در محدوده ایمن تنظیم شود تا دید حفظ شود.
یکی از مشکلاتی که می تواند در مالتی پلکس رخ دهد، شبح است، جایی که بخش های ناخواسته با نور ضعیف ظاهر می شوند. با خاموش کردن تمام ارقام قبل از به روز رسانی سیگنال های بخش و با استفاده از درایورهایی که می توانند به سرعت حالت ها را برای عملکرد تمیزتر تغییر دهند، می توان از این امر جلوگیری کرد.
رانندگی نمایشگرهای 7 قسمتی با درایورهای ترانزیستور و ماسفت
آرایه های ترانزیستور دارلینگتون
این آی سی ها برای جریان غرق شدن در نمایشگرهای کاتدی معمولی (CC) استفاده می شوند. هر کانال می تواند یک بخش یا رقمی را هدایت کند و آنها را برای نمایشگرهای متوسط تا بزرگ مناسب می کند.
ترانزیستورهای PNP و ماسفت های P-Channel
برای نمایشگرهای آند معمولی (CA)، منبع یابی جریان ضروری است. ترانزیستورهای PNP یا P-MOSFET ها جریان مورد نیاز را به آندها فراهم می کنند و در عین حال به MCU اجازه می دهند سوئیچینگ را به طور موثر کنترل کند.
آی سی های درایور LED اختصاصی
آی سی های تخصصی مانند MAX7219 مالتی پلکس، تنظیم جریان و کنترل روشنایی را در یک تراشه ادغام می کنند. این درایورها پیچیدگی سیم کشی را تا حد زیادی کاهش می دهند و منابع MCU را آزاد می کنند.
کاراکترهایی که می توانید در نمایشگرهای 7 قسمتی نشان دهید
رقم (0-9)
هدف اصلی نمایشگرهای 7 قسمتی نمایش اعداد اعشاری است. تمام ارقام از 0 تا 9 را می توان به وضوح و دقیق نمایش داد، به همین دلیل است که از آنها در ماشین حساب، ساعت و متر استفاده می شود.
کاراکترهای هگزادسیمال (A-F)
نمایشگرهای 7 قسمتی همچنین می توانند مقادیر هگزادسیمال را نشان دهند. کاراکترهای پشتیبانی شده شامل A، b، C، d، E و F هستند. این باعث می شود که آنها در الکترونیک دیجیتال و سیستم های تعبیه شده که در آن نمایش هگزادسیمال مورد نیاز است، مفید باشند.
حروف الفبایی محدود
برخی از حروف مانند P، U، L و H را می توان با استفاده از هفت بخش تقریب زد. خوانایی ممکن است همیشه بهترین نباشد زیرا بسیاری از حروف به بخش های بیشتری نسبت به نمایشگر نیاز دارند.
برای متن کامل مناسب نیست
به دلیل ساختار محدود، نمایشگرهای 7 قسمتی برای نمایش کلمات یا حروف پیچیده عملی نیستند. برای کاربردهای متن سنگین، طراحان اغلب به جای آن از نمایشگرهای ماتریس نقطه ای یا ماژول های LCD/LED الفبایی استفاده می کنند.
نکات PCB و سیم کشی برای نمایشگرهای 7 بخش
• مقاومت های محدود کننده جریان را نزدیک پین های LED قرار دهید تا روشنایی پایدار را حفظ کنید و افت ولتاژ را در ردیابیها کاهش دهید.
• از آثار PCB گسترده برای خطوط آند یا کاتد معمولی استفاده کنید زیرا آنها جریان های بالاتری را برای چندین بخش به طور همزمان حمل می کنند.
• یک صفحه زمین جامد اضافه کنید تا مسیرهای بازگشت پایدار را فراهم کنید، سر و صدا را به حداقل برسانید و عملکرد کلی مدار را بهبود بخشید.
• خطوط رقمی را کوتاه و به خوبی مسیریابی کنید تا از مشکلات سر و صدا جلوگیری کنید و از انتقال سریع برای مالتی پلکس صاف اطمینان حاصل کنید.
نتیجه
نمایشگرهای 7 قسمتی کاربردی، بادوام هستند و به طور گسترده برای نمایش اعداد در دستگاه هایی مانند ساعت، ماشین حساب، کنتور و پمپ بنزین استفاده می شوند. آنها می توانند به عنوان یک کاتد مشترک یا یک آند مشترک کار کنند و توسط میکروکنترلرها، IC های رمزگشا یا رجیسترهای شیفت هدایت شوند. اگرچه برای متن کامل مناسب نیست، اما کارایی و قابلیت اطمینان آنها را در بسیاری از برنامه ها مورد نیاز نگه می دارد.
پرسش و پاسخهای متداول [سؤالات متداول]
چه موادی در نمایشگرهای 7 قسمتی استفاده می شود؟
آنها از LED های نیمه هادی (GaAsP برای قرمز/نارنجی، GaP برای سبز) ساخته شده اند که در رزین اپوکسی برای محافظت و شکل دادن به نور قرار دارند.
آیا می توان از نمایشگرهای 7 قسمتی در فضای باز استفاده کرد؟
بله، اما فقط نسخه های با روشنایی بالا یا بخش بزرگ مناسب هستند. نمایشگرهای استاندارد برای نور مستقیم خورشید بسیار کم نور هستند.
یک صفحه نمایش 7 قسمتی چقدر طول می کشد؟
یک صفحه نمایش خوب 50,000 تا 100,000 ساعت دوام می آورد. جریان بیش از حد یا گرمای بیش از حد طول عمر را کاهش می دهد.
بهترین نرخ تازه سازی برای نمایشگرهای مالتی پلکس چقدر است؟
اکثر آنها بین 100 هرتز تا 1 کیلوهرتز بهترین کار را دارند. فرکانس های زیر 100 هرتز باعث سوسو زدن می شوند، در حالی که فرکانس های بالاتر از 1 کیلوهرتز منابع را هدر می دهند.
آیا نمایشگرهای 7 قسمتی چند رنگ وجود دارد؟
بله. برخی از مدل ها از LED های دو رنگ یا RGB استفاده می کنند که امکان گزینه های رنگی متعدد را در یک نمایشگر فراهم می کند.
کدام یک انرژی بیشتری مصرف می کند، نمایشگرهای 7 قسمتی یا LCD ها؟
LED های 7 قسمتی انرژی بیشتری نسبت به LCD مصرف می کنند. LCD ها برای دستگاه های کم مصرف ترجیح داده می شوند، در حالی که LED ها روشن تر و ناهموارتر هستند.
