Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Типичный 7-сегментный светодиодный дисплей с десятичной точкой в ​​широком корпусе DIP- 10

Семисегментный индикатор является формой электронного устройства отображения для отображения десятичных цифр , что является альтернативой более сложных матричных дисплеев .

Семисегментные дисплеи широко используются в цифровых часах , электронных счетчиках, основных калькуляторах и других электронных устройствах, отображающих числовую информацию. [1]

История [ править ]

Семисегментное представление фигур можно найти в патентах еще в 1903 году (в патенте США 1,126,641 ), когда Карл Кинсли изобрел метод телеграфной передачи букв и чисел и их печати на ленте в сегментированном формате. В 1908 году Ф. В. Вуд изобрел 8-сегментный дисплей, на котором цифра 4 отображалась на диагональной полосе ( патент США 974943 ). В 1910 г. на сигнальном табло котельной электростанции был установлен семисегментный индикатор, освещенный лампами накаливания. [2] Они также использовались, чтобы показывать набранный телефонный номер операторам при переходе от ручного набора номера к автоматическому. [3] Они не получили широкого распространения до появления светодиодов в 1970-х годах.

Семисегментный дисплей с нитью

Некоторые ранние семисегментные дисплеи использовали нити накаливания в откачанной лампочке; они также известны как нумитроны. [4] В варианте (минитроны) использовался вакуумированный герметичный ящик. Минитроны - это сегментные дисплеи с нитью накала, которые размещены в корпусах DIP, как современные сегментные светодиодные дисплеи. Они могут иметь до 16 сегментов . [5] [6] [7] Были также сегментные дисплеи, в которых использовались маленькие лампы накаливания вместо светодиодов или нити накаливания. Они работали так же, как современные сегментные светодиодные дисплеи. [8]

Версии с вакуумными люминесцентными дисплеями также использовались в 1970-х годах. [9]

Многие ранние (1970-е годы) светодиодные семисегментные дисплеи имели каждую цифру на одном кристалле . Это сделало цифры очень маленькими. Некоторые добавили в дизайн увеличительные линзы, чтобы цифры были более разборчивыми. [10] [11]

Шаблон из семи сегментов иногда используется в плакатах или тегах, где пользователь либо применяет цвет к предварительно напечатанным сегментам, либо применяет цвет с помощью шаблона из семи сегментов , чтобы составить такие цифры, как цены на продукты или номера телефонов.

Для многих приложений матричные ЖК-дисплеи в значительной степени вытеснили светодиодные дисплеи в целом, хотя даже в ЖК-дисплеях широко распространены семисегментные дисплеи. В отличие от светодиодов, формы элементов на ЖК-панели произвольны, поскольку они формируются на дисплее с помощью фотолитографии . Напротив, формы светодиодных сегментов имеют тенденцию быть простыми прямоугольниками , что отражает тот факт, что они должны быть физически отформованы для придания формы, что затрудняет формирование более сложных форм, чем сегменты 7-сегментных дисплеев. Однако высокий коэффициент распознавания семисегментных дисплеев и сравнительно высокий визуальный контраст, достигаемый такими дисплеями по сравнению с точечно-матричными цифрами, делают семисегментные многозначные ЖК-экраны очень распространенными на базовых калькуляторах..

Семисегментный дисплей вдохновил дизайнеров шрифтов на создание шрифтов, напоминающих этот дисплей (но более разборчивых), таких как New Alphabet , «DB LCD Temp», «ION B» и т. Д.

Используя ограниченный диапазон букв, которые выглядят как (перевернутые) цифры, семисегментные дисплеи обычно используются школьниками для формирования слов и фраз с использованием техники, известной как « калькулятор орфографии ».

Реализации [ править ]

Семисегментные дисплеи могут использовать жидкокристаллический дисплей (LCD), светоизлучающий диод (LED) для каждого сегмента, электрохромный дисплей или другие методы генерации света или управления, такие как газовый разряд с холодным катодом (Panaplex), вакуумно-флуоресцентный (VFD), лампы накаливания (Numitron) и другие. Для тотемов с ценами на бензин и других крупных вывесок по-прежнему широко используются лопаточные дисплеи, состоящие из отражающих свет сегментов (или «лопаток»), перевернутых с помощью электромагнита. Альтернативой 7-сегментному дисплею в 1950–1970-х годах была никси -лампа с холодным катодом, похожая на неоновую лампу . Начиная с 1970 г.RCA продала устройство отображения, известное как Numitron, в котором использовались нити накаливания, расположенные в виде семисегментного дисплея. [12] В СССР первый электронный калькулятор «Вега», выпускавшийся с 1964 года, содержит 20 десятичных знаков с семисегментным электролюминесцентным дисплеем . [13]

В простом корпусе светодиодов обычно все катоды (отрицательные выводы) или все аноды (положительные выводы) сегментных светодиодов подключаются и выводятся на общий вывод; это называется устройством с «общим катодом» или «общим анодом». [14] Следовательно, для пакета из 7 сегментов плюс десятичная точка потребуется только девять выводов, хотя коммерческие продукты обычно содержат больше выводов и / или пробелов в местах расположения выводов, чтобы соответствовать стандартным разъемам IC . Также существуют интегрированные дисплеи с одной или несколькими цифрами. Некоторые из этих интегрированных дисплеев имеют собственный внутренний декодер , но большинство из них нет: каждый отдельный светодиод подключается к соединительному контакту, как описано.

Мультиплексированы 4-значный, семисегментный индикатор только с 12 штырьками

Многоразрядные светодиодные дисплеи, используемые в карманных калькуляторах и аналогичных устройствах, использовали мультиплексированные дисплеи для уменьшения количества контактов ввода / вывода, необходимых для управления дисплеем. Например, все аноды сегментов A каждой позиции цифры будут соединены вместе и к схеме драйвера.штифт, а катоды всех сегментов для каждой цифры будут подключены. Чтобы управлять любым конкретным сегментом любой цифры, управляющая интегральная схема должна включать катодный драйвер для выбранной цифры и анодные драйверы для желаемых сегментов; затем после короткого интервала гашения будет последовательно выбираться следующая цифра и светиться новые сегменты. Таким образом, восьмиразрядный дисплей с семью сегментами и десятичной точкой потребует только 8 катодных драйверов и 8 анодных драйверов вместо шестидесяти четырех драйверов и выводов IC. [15] Часто в карманных калькуляторах линии ввода цифр также используются для сканирования клавиатуры, обеспечивая дополнительную экономию; однако одновременное нажатие нескольких клавиш приведет к странным результатам на мультиплексном дисплее.

Хотя невооруженным глазом все цифры на светодиодном дисплее кажутся горящими, на мультиплексном дисплее в любой момент времени горит только одна цифра. Цифра изменяется с достаточно высокой скоростью, чтобы человеческий глаз не мог видеть мигание (на более ранних устройствах это было видно периферийным зрением).

Персонажи [ править ]

Основная статья: Семисегментные представления символов дисплея
Отдельные сегменты семисегментного дисплея

Семь сегментов расположены в виде прямоугольника, состоящего из двух вертикальных сегментов с каждой стороны с одним горизонтальным сегментом вверху, посередине и внизу. Часто прямоугольник является наклонным (наклонным), что способствует удобочитаемости. [ необходима цитата ] В большинстве приложений сегменты имеют почти одинаковую форму и размер (обычно это удлиненные шестиугольники , хотя также могут использоваться трапеции и прямоугольники ), хотя в случае счетных машин вертикальные сегменты длиннее и имеют более странную форму на концы, чтобы еще больше улучшить читаемость. Семь элементов дисплея могут быть подсвечены в различных комбинациях для обозначения арабских цифр .

Сегменты обозначаются буквами от A до G, где необязательная десятичная точка («восьмой сегмент», обозначаемая как DP) используется для отображения нецелых чисел. [16] [14] Один байт может закодировать полное состояние 7-сегментного дисплея, включая десятичную точку. Самые популярные битовые кодировки - gfedcba и abcdefg . В представлении gfedcba значение байта 0x06 включает сегменты «c» и «b», которые отображают «1».

Сетка 16 × 8, показывающая 128 состояний семисегментного дисплея [17]

Десятичный [ править ]

В числовых цифрах от 0 до 9 являются наиболее распространенными символами отображаются на дисплеях семь-сегмента. Наиболее распространенные шаблоны, используемые для каждого из них: [18]

Цифры 6 и 9 также могут быть представлены без «хвоста» [19], а цифра 7 - с «хвостом»: [20]

В Unicode 13.0 для сегментированных цифр 0–9 в блоке Symbols for Legacy Computing было дано 10 кодовых точек , чтобы воспроизвести ранние компьютерные шрифты, которые включали семисегментные версии цифр. В рекомендации показан менее распространенный дизайн для 7. [21] Здесь смоделированы символы:

 0123456789АBCDEF
U + 1FBFx

Шестнадцатеричный [ править ]

Для указания чисел 0–9 необходимы четыре двоичных бита, но можно также указать 10–15, поэтому обычно декодеры с 4-битными входами также могут отображать шестнадцатеричные (Hex) цифры. Сегодня комбинация прописных и строчных букв обычно используется для A – F; это делается для получения уникальной однозначной формы каждой шестнадцатеричной цифры (в противном случае заглавная буква «D» была бы идентична «0», а заглавная буква «B» была бы идентична «8»). [22] [23] [24] [25] Также должна отображаться цифра «6» с горящей верхней полосой, чтобы избежать двусмысленности с буквой «b». [19]

Следующая таблица поиска может быть полезна для написания кода для управления 7-сегментным дисплеем.

Шестнадцатеричное кодирование для отображения цифр от 0 до F [22] [23]
ЦифраОтображатьGFEDCBAabcdefgабcdежграмм
00x3F0x7Eнананананана
10x060x30нана
20x5B0x6Dнанананана
30x4F0x79нанананана
40x660x33нананана
50x6D0x5Bнанананана
60x7D0x5Fнананананана
70x070x70нанана
80x7F0x7Fнанананананана
90x6F0x7Bнананананана
А0x770x77нананананана
б0x7C0x1Fнанананана
C0x390x4Eнананана
d0x5E0x3Dнанананана
E0x790x4Fнанананана
F0x710x47нананана

Вышеупомянутая современная числовая схема не всегда использовалась в прошлом, также можно было найти различные другие схемы:

  • В микросхемах декодера семисегментных дисплеев Texas Instruments 7446/7447/7448/7449 и 74246/74247/74248/74249 и микросхемах Siemens FLH551-7448 / 555-8448 использовались усеченные версии «2», «3», «4». , «5» и «6» для цифр A – E. Цифра F (1111 двоичный) была пустой. [19] [26] [27]
  • Toshiba семисегментный декодер чипов TC5002 и TC5022 повторить цифры от 0 до 5 для цифр A-F. Они также отображают цифру 7 с дополнительным сегментом «f».
  • Советские программируемые калькуляторы, такие как Б3–34, использовали символы «-», «L», «C», «Г», «E» и «» (пробел), что позволяло отображать сообщение об ошибке EГГ0Г .
  • Многие более ранние микросхемы обеспечивали логику, предназначенную только для чисел 0–9 и выше, которые давали любую полученную схему. National Semiconductor MM74C912 отображается «O» для А и В, «-» для C, D и Е, а также заготовки для Ф. CD4511 просто отображаемых заготовок. MC14558 отображает число «1» в левой части дисплея (с использованием сегментов «e» и «f» вместо обычных «b» и «c»).
современный [22] [23] [24] [25] [28]
Т.И., [19] Сименс [26] [27]
Toshiba
Электроника
National Semiconductor

Письма [ править ]

Большинство букв латинского алфавита можно разумно реализовать с помощью семи сегментов. Хотя не все буквы доступны, можно составить много полезных слов. Выбирая лучшие синонимы , можно обойти многие недостатки семисегментных кодировок алфавита. Некоторые буквы ('O', 'I', 'S') выглядят идентично числам, хотя вместо них можно использовать строчные буквы 'o' и 'i' или поставить 'I' слева, как показано здесь. :

Латинский алфавит
ДелоАBCDEFграммЧАСяJKLMNОпQрSТUVWИксYZ
Верхний
Ниже

Короткие сообщения с информацией о состоянии (например, «нет dISC» на проигрывателе компакт-дисков) также обычно отображаются на 7-сегментных дисплеях. В случае таких сообщений не обязательно, чтобы каждая буква была однозначной, просто чтобы слова в целом были удобочитаемыми.

Примеры:

, , , , ,
, , , , , ,
, , , , ,

Семисегментные дисплеи также использовались для отображения букв кириллического и греческого алфавитов :

Кириллица
ДелоАБВГДЕЁЖЗИЙКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЪЫЬЭЮЯ
Верхний
Ниже

Есть достаточно шаблонов, чтобы показать все буквы, но некоторые изображения являются однозначными и интуитивно понятными одновременно. [29] Когда необходимо отобразить все буквы на устройстве, лучше использовать шестнадцатисегментные и матричные дисплеи, чем семисегментные.

Пунктуация [ править ]

Семь сегментов могут отображать некоторые знаки пунктуации . Показано шестнадцатеричное значение для каждого символа Unicode , из которых младшие 8 битов большинства из них также существуют как символы ASCII .

Кодировки знаков препинания
ГлифОтображатьUnicodeИмя (а)
0x0020Пробел , Пробел, Все сегменты выключены
_0x005FПодчеркивание , Низкое тире, Низкая линия
-0x002DДефис-минус , минус , Negative , дефис , тире
‾0x203EOverline , Overscore, Overbar, Макрон
знак равно0x003DРавно , двойной дефис
⁼0x207CНадстрочный индекс "равно"
≡0x2261Тройной батончик , кнопка гамбургера , идентично
°0x00B0Степень , надстрочный ноль
"0x0022Двойные кавычки , двойные штрихи
'0x0027Апостроф , одинарная кавычка , премьер
( или же [0x005BКруглые скобки, квадратные скобки (конфликтует с заглавной буквой C )
) или же ]0x005DКруглые скобки, скобки
?0x003FВопросительный знак

См. Также [ править ]

7, 9 , 14 и 16 сегментные дисплеи показаны рядом

Также есть четырнадцатисегментные и шестнадцатисегментные дисплеи (для полных буквенно-цифровых символов ); однако их в основном заменили точечно-матричные дисплеи. Двадцатидвухсегментные дисплеи, способные отображать полный набор символов ASCII [30], были кратко доступны в начале 1980-х годов, но не стали популярными.

  • Девятисегментный дисплей
  • Четырнадцатисегментный дисплей
  • Шестнадцатисегментный дисплей
  • Точечно-матричный дисплей
  • Дисплей трубки Nixie
  • Вакуумный флуоресцентный дисплей

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Семь сегментных дисплеев» . Архивировано из оригинала на 2012-04-04.
  2. ^ Роджерс, Уоррен О. (1910-02-01). «Система сигнализации электростанции» . Власть и инженер . 32 (5): 204–206. Архивировано 31 марта 2014 года . Проверено 6 октября 2016 .
  3. ^ Кларк, EH (декабрь 1929 г.). «Эволюция системы индикации звонков» (PDF) . Bell Laboratories Record . 8 (5): 171–173.
  4. ^ "IEE Apollo DA-2110 Numitron Tube (DA2110, RCA DR-2110) - Промышленная алхимия" . www.industrialalchemy.org .
  5. ^ "Wamco KW-105AL Алфавитно-цифровой дисплей Minitron - Промышленная алхимия" . www.industrialalchemy.org .
  6. ^ "Numitron Tube Tutorial" . 2011-12-21. Архивировано 25 сентября 2018 года . Проверено 14 апреля 2020 .
  7. ^ "Лампы накаливания - Ассоциация старинных технологий" . Архивировано 17 февраля 2018 года . Проверено 14 апреля 2020 .
  8. ^ "Alco MSM-5A Мозаичный индикатор лампы накаливания - Промышленная алхимия" . www.industrialalchemy.org .
  9. ^ "General Electric Y1938 - Ассоциация старинных технологий" . Архивировано 11 июня 2016 года . Проверено 13 ноября 2020 .
  10. ^ "Litronix Surface Mount Wristwatch LED Display - Industrial Alchemy" . Архивировано 31 августа 2018 года . Проверено 16 апреля 2020 .
  11. ^ «Светодиодные дисплеи Litronix серии DL330 (Siemens DL340M) - Промышленная алхимия» . Архивировано 4 марта 2018 года . Проверено 16 апреля 2020 .
  12. ^ "Реклама для устройств отображения RCA NUMITRON" . Электронный дизайн . Хайден. 22 (12): 163. 1974-06-07. Архивировано 31 марта 2014 года . Проверено 22 июня 2012 .
  13. ^ "Музей советских счетчиков - ВЕГА" . 2010-09-29. Архивировано из оригинала на 2010-09-29.
  14. ^ a b Elektrotechnik Tabellen Kommunikationselektronik (3-е изд.). Брауншвейг, Германия: Вестерманн Верлаг . 1999. с. 110. ISBN 3142250379.
  15. ^ например, DCR 1050m. Архивировано 31 марта 2014 г. на Wayback Machine.
  16. ^ «Семь сегментных дисплеев» . Архивировано из оригинала на 2012-01-05 . Проверено 14 ноября 2012 .
  17. ^ Диль, HP; Де Малдер, HD (апрель 1981 г.). «юниорская кулинарная книга: несколько полезных рецептов для поддержания формы вашего компьютера» (PDF) . elektor (Великобритания) - современная электроника для лаборатории и отдыха . Vol. 1981 г. 72. С. 4-28 - 4-31 [4-30 Рис. 4]. Архивировано (PDF) из оригинала 2020-07-03 . Проверено 3 июля 2020 .
  18. ^ Нюрманн, Дитер (1981). Написано в Ахиме, Бремен, Германия. Werkbuch Elektronik (на немецком языке) (3-е изд.). Мюнхен, Германия: Franzis-Verlag GmbH . п. 695. ISBN 3-7723-6543-4.
  19. ^ a b c d Декодеры / драйверы BCD-to-Seven-Segment: SN54246 / SN54247 / SN54LS247, SN54LS248 SN74246 / SN74247 / SN74LS247 / SN74LS248 (PDF) , Texas Instruments , март 1988 [март 1974], SDLS083, в архиве (PDF) из оригинала от 29 марта 2017 г. , получено 30 марта 2017 г. , […] Их можно использовать взаимозаменяемо в настоящем или будущем дизайне, чтобы предложить дизайнерам выбор между двумя индикаторными шрифтами. '46A,' 47A, 'LS47 и' LS48 составляют 6 и 9 без хвостов, а '246,' 247, 'LS247 и' LS248 составляют 6 и 0 с хвостами. Состав всех остальных символов, включая образцы отображения для входов BCD выше девяти, идентичен. […] Шаблоны отображения для входных значений BCD, превышающих 9, являются уникальными символами для аутентификации условий ввода. […]
  20. ^ Например калькулятор fx-50F от Casio и другие модели того же производителя.
  21. ^ Официальная таблица кодов Консорциума Unicode (PDF)
  22. ^ a b c «Управление 7-сегментным дисплеем» . Максим Интегрированный . 2004. Архивировано 20 марта 2017 года . Проверено 20 марта 2017 .
  23. ^ a b c Электронный шестнадцатеричный калькулятор / преобразователь SR-22 (PDF) (Редакция A, ред.). Texas Instruments Incorporated . 1974. стр. 7. 1304-389 Ред. A. Архивировано (PDF) из оригинала на 2017-03-20 . Проверено 20 марта 2017 .
  24. ^ a b Электронный калькулятор - программист TI (PDF) . Texas Instruments Incorporated . 1977. с. 7. Архивировано (PDF) из оригинала 28.03.2017 . Проверено 28 марта 2017 .
  25. ^ a b Электронный калькулятор - программатор TI LCD (PDF) . Texas Instruments Incorporated . 1981. с. 8. Архивировано (PDF) из оригинала 28.03.2017 . Проверено 28 марта 2017 .
  26. ^ a b Беут, Клаус; Бейт, Аннетт (1990). Digitaltechnik . Elektronik (на немецком языке). 4 (7-е изд.). Вюрцбург, Германия: Vogel Buchverlag  [ de ] . С. 301–303. ISBN 3-8023-0584-1.
  27. ^ a b Datenblatt FLH551-7448, FLH555-8448, 74248 (на немецком языке). Сименс .
  28. ^ «Примечание по применению 3210 - Краткое руководство: управление 7-сегментными дисплеями с помощью MAX6954» (PDF) (Примечание по применению) (3-е изд.). Максим Интегрированный . Март 2008 [2004-06-25]. Архивировано (PDF) из оригинала 20 марта 2017 года . Проверено 6 мая 2013 .
  29. ^ Дауни, Neil A. (2003). Чернильные бутерброды, электрические черви и 37 других экспериментов для субботней науки . Издательство Университета Джона Хопкинса. п. 271 .
  30. ^ "DL-3422 4-значный 22-сегментный алфавитно-цифровой дисплей Intelligent Display ™, предварительный лист данных" . Интернет-архив . Каталог оптоэлектроники Litronix 1982. п. 82 . Проверено 3 сентября 2016 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Интерактивная демонстрация семисегментного дисплея
  • Подключение семисегментного дисплея к микроконтроллеру 8051
  • Взаимодействие 7-сегментного дисплея с микроконтроллером AVR