Sejak munculnya teknik radio dan elektronik, umpan balik dari perangkat elektronik dan seseorang disertai dengan berbagai lampu sinyal, tombol, sakelar sakelar, dan bel (sinyal siap microwave - ding!). Beberapa perangkat elektronik memberikan informasi yang minim, karena lebih banyak informasi tidak diperlukan. Misalnya, LED yang menyala pada pengisi daya ponsel berbahasa Mandarin Anda menunjukkan bahwa pengisi daya tersebut terpasang dan menerima daya. Namun ada juga parameter yang akan lebih mudah untuk memberikan informasi yang obyektif. Misalnya suhu udara di luar atau waktu di jam weker. Ya, semua ini juga bisa dilakukan dengan bohlam atau LED yang menyala. Satu derajat - satu dioda atau bola lampu yang menyala. Berapa derajatnya, begitu banyak indikator yang menyala. Menghitung kunang-kunang ini mungkin merupakan hal yang biasa, tetapi sekali lagi, berapa banyak lampu yang diperlukan untuk menunjukkan suhu dengan akurasi sepersepuluh derajat? Dan secara umum, area manakah yang ditempati oleh LED dan bohlam ini pada perangkat elektronik?
Perangkat tampilan tujuh segmen yang praktis harus memiliki setidaknya delapan terminal koneksi eksternal; tujuh di antaranya menyediakan akses ke segmen fotovoltaik individual, dan yang kedelapan menyediakan sambungan umum ke semua segmen. Dalam kasus pertama, perangkat ini dikenal sebagai tampilan anoda umum tujuh segmen; dalam kasus terakhir perangkat ini dikenal sebagai tampilan katoda umum tujuh segmen.
Untuk menggerakkan tampilan anoda umum, driver harus memiliki output aktif-rendah, di mana setiap penggerak segmen biasanya tinggi tetapi menjadi rendah untuk menghidupkan segmen tersebut. Untuk menggerakkan tampilan katoda umum, driver harus memiliki output aktif yang aktif.
Dan pada awal abad kedua puluh, dengan munculnya tabung elektronik, indikator pelepasan gas pertama kali muncul
Dengan bantuan indikator tersebut, informasi digital dapat ditampilkan dalam angka Arab. Sebelumnya, lampu inilah yang digunakan untuk membuat berbagai indikasi pada instrumen dan perangkat elektronik lainnya. Saat ini, elemen pelepasan gas hampir tidak pernah digunakan dimanapun. Namun retro selalu modis, itulah sebabnya banyak amatir radio mengoleksi jam tangan pelepasan gas yang bagus untuk diri mereka sendiri dan orang yang mereka cintai.
Penjelasan selengkapnya sedikit lebih rumit, sebagai berikut. Ketika tegangannya nol, segmen tersebut secara efektif tidak terlihat. Namun, ketika tegangan input sangat positif atau negatif, segmen tersebut menjadi terlihat secara efektif, namun jika tegangan penggerak dipertahankan selama lebih dari beberapa ratus milidetik, segmen tersebut dapat menjadi terlihat secara permanen dan tidak memiliki arti lebih lanjut.
Dalam kondisi ini, segmen tersebut dinonaktifkan. Dengan demikian, segmen tersebut termasuk dalam kondisi ini. Bentuk penggerak ini umumnya dikenal sebagai sistem "penggerak jembatan" pengganda tegangan. Urutan tindakan skema tersebut adalah sebagai berikut. Sistem kaskade sederhana yang dijelaskan sebelumnya mengalami cacat serius di mana tampilan menjadi kabur selama periode penghitungan sebenarnya, menjadi stabil dan hanya dapat dibaca ketika setiap penghitungan selesai dan gerbang masukan ditutup. Tampilan jenis "buram dan terbaca" ini sangat mengganggu untuk dilihat.
Kerugian dari lampu pelepasan gas - mereka makan banyak. Orang bisa berdebat tentang daya tahan. Di universitas kami, kami masih menggunakan pengukur frekuensi pada pelepasan gas di ruang laboratorium.
Dengan munculnya LED, situasinya telah berubah secara dramatis. LED sendiri mengkonsumsi sejumlah kecil arus. Jika Anda menempatkannya di posisi yang tepat, Anda benar-benar dapat menampilkan informasi apa pun. Untuk menyorot semua angka Arab, sesuatu saja sudah cukup tujuh (maka nama indikator tujuh segmen) strip LED bercahaya disusun dengan cara tertentu:
Gambar 13 menunjukkan rangkaian penghitung frekuensi yang ditingkatkan yang menggunakan penguncian layar untuk mengatasi cacat di atas. Skema ini bekerja sebagai berikut. Pada saat yang sama, gerbang masukan terbuka dan penghitung mulai menjumlahkan pulsa sinyal masukan. Pencacah ini berlanjut tepat selama satu detik, dan selama periode ini kait empat-bit mencegah keluaran pencacah mencapai driver tampilan; tampilan tetap stabil selama periode ini.
Setelah beberapa detik, urutannya diulangi lagi, dengan penghitung di-boot ulang dan kemudian menghitung pulsa frekuensi input selama satu detik, selama itu tampilan memberikan pembacaan terus menerus dari penghitungan sebelumnya, dan seterusnya.
Hampir semua indikator tujuh segmen tersebut juga menambahkan segmen kedelapan - sebuah titik, sehingga memungkinkan untuk menampilkan nilai bilangan bulat dan pecahan dari parameter apa pun.
Dengan demikian, rangkaian pada Gambar 13 menghasilkan tampilan stabil yang diperbarui sekali per detik; dalam praktiknya, periode penghitungan sebenarnya dan diagram pada Gambar 12 dapat dibuat dalam dekade apa pun dengan beberapa atau sebagian detik, asalkan tampilan keluaran diskalakan dengan tepat.
Perhatikan bahwa penghitung frekuensi tiga digit dapat menunjukkan frekuensi maksimum 999 Hz jika menggunakan basis waktu satu detik, 99 kHz jika menggunakan basis waktu 100 ms, 9 kHz jika menggunakan basis waktu 10 ms, dan 999 kHz jika menggunakan basis waktu 10 ms. Basis waktu 1 ms.
Secara teori ternyata indikatornya delapan segmen, tapi kalau jaman dulu disebut juga tujuh segmen, dan tidak salah lagi.
Singkatnya, indikator tujuh segmen adalah LED yang disusun relatif satu sama lain dalam urutan tertentu dan tertutup dalam satu wadah.
Metode ini dapat dipahami dengan bantuan Gambar 14 dan 15. Sakelar-saklar ini dihubungkan bersama dan memberikan aksi multiplekser yang sebenarnya dan harus dianggap sebagai sakelar elektronik berkecepatan tinggi yang berulang kali dialihkan melalui posisi 1, 2 dan urutan operasi dari rangkaiannya adalah sebagai berikut. Pertama-tama mari kita asumsikan bahwa saklar sudah berada pada posisinya.
Beberapa saat kemudian, saklar berpindah ke posisi 3, menyebabkan tampilan 3 menampilkan angka setelah beberapa menit, seluruh siklus mulai berulang lagi dan seterusnya, menambah tak terhingga. Dalam praktiknya, sekitar 50 siklus ini terjadi setiap detik, sehingga mata tidak melihat tampilan menyala dan mati secara terpisah, namun menganggapnya sebagai tampilan stabil yang menunjukkan angka 327, atau angka lain yang ditentukan oleh segmen data.
Jika kita perhatikan diagram indikator tujuh segmen tunggal, tampilannya seperti ini:
Seperti yang bisa kita lihat, indikator tujuh segmen dapat berupa C anoda umum (CA), begitu juga dengan katoda umum (OC). Secara kasar, jika kita memiliki tujuh segmen dengan anoda bersama (OA), maka di sirkuit kita harus menggantungkan "plus" pada pin ini, dan jika dengan katoda bersama (OC), maka "minus" atau ground . Ke pin mana kita memberikan tegangan, LED ini akan menyala. Mari kita tunjukkan semua ini dalam praktik.
Dalam multiplexer praktis, arus tampilan puncak cukup tinggi untuk memastikan kecerahan tampilan yang memadai. Pada gambar. Gambar 15 menunjukkan contoh metode multiplexing yang ditingkatkan yang diterapkan pada penghitung frekuensi tiga digit. Metode ini mempunyai dua keunggulan utama.
Jika terminal-terminal ini aktif tinggi, mereka akan memiliki karakteristik berikut. Ara. 18 dan 19. Gambar 18 menunjukkan teknik penekanan riak yang digunakan untuk memberikan penekanan nol di awal pada tampilan empat digit yang membaca kuantitas.
Kami memiliki stok indikator LED berikut:
Seperti yang dapat kita lihat, perangkat tujuh segmen dapat berupa perangkat tunggal dan multi-bit, yaitu dua, tiga, empat perangkat tujuh segmen dalam satu wadah. Untuk memeriksa perangkat tujuh segmen modern, kita hanya memerlukan multimeter dengan fungsi pengujian dioda. Kami mencari kesimpulan umum - dapat berupa OA atau OK - secara acak dan kemudian kami melihat kinerja semua segmen indikator. Kami memeriksa tujuh segmen tiga-bit:
Jadi tampilannya terlihat. Pada dasarnya, mereka mudah digunakan, menyala, dan menyala. Mereka dapat mengganggu karena mereka memiliki semacam polaritas, yang berarti mereka hanya akan berfungsi jika Anda menghubungkannya dengan benar. Jika Anda membatalkan tegangan positif dan negatif, keduanya tidak akan menyala sama sekali.
Meskipun menjengkelkan, ini juga cukup berguna. Kawat lainnya adalah katoda. Katoda terhubung ke ground. Pada dasarnya, hal itu akan terjadi. Untuk katoda umum, Anda menerapkan arus ke pin yang ingin Anda aktifkan. Multipleksing. Bahkan ada pengontrol tampilan untuk ini jika Anda tidak ingin khawatir tentang peralihan perangkat lunak Anda.
Ups, satu segmen terbakar, jadi kami memeriksa segmen lainnya dengan cara yang sama.
Terkadang tegangan pada kartun tidak cukup untuk memeriksa segmen indikator. Oleh karena itu, kami mengambil catu daya, mengaturnya menjadi 5 Volt, memasang resistor 1-2 kiloOhm ke salah satu terminal catu daya dan mulai memeriksa unit tujuh segmen.
Kontrol tampilan 7 segmen
Jadi, ketika Anda memiliki 4-digit, 7 segmen multipleks, anoda umum. Pertama, kita perlu mengetahui jenis tampilan yang kita miliki, karena ada dua kemungkinan bentuk: katoda umum dan anoda umum. Hal-hal yang Anda perlukan untuk tutorial ini. Kiri: Tampilan grafis dari tampilan 7-segmen yang menunjukkan satu tata letak umum untuk lokasi kabel dan pin internal.
Pada titik ini, perhatikan keluaran awal, karena Anda akan memerlukannya nanti saat memuat program. Jika tampilannya adalah katoda biasa, kami akan membatalkannya. Di bagian bawah artikel adalah foto sirkuit yang ada di papan prototipe saya. Kami juga menyediakan perpustakaan untuk mengontrol lebih dari satu tampilan.
Mengapa kita membutuhkan resistor? Ketika tegangan diterapkan ke LED, ia mulai mengkonsumsi arus secara tajam ketika dinyalakan. Oleh karena itu, saat ini mungkin akan terbakar. Untuk membatasi arus, sebuah resistor dihubungkan secara seri dengan LED. Anda dapat membaca lebih lanjut di artikel ini.
Hex mengandalkan satu tampilan 7-segmen
Kelemahannya adalah mereka membutuhkan banyak sumber daya. Tampilan khusus ini memiliki empat digit dan dua tampilan titik dua. Namun, perangkat ini juga menyediakan kontrol digital kecerahan layar melalui modulator pita lebar internal. Dalam kasus seperti ini, output dapat dibuat pada beberapa tampilan 7-segmen.
Ini menghemat kontak pada housing dan kemudian pada kontrol. Oleh karena itu, tampilan anoda umum atau katoda umum disebut. Output yang sesuai dengan segmen atau titik desimal paling baik diambil dari lembar data untuk ditampilkan. Layar 7-segmen dengan rating 10-20mA biasa akan tetap menyala, meskipun redup. Tapi ini tidak memerlukan penugasan kontak. Distribusi segmen ini berikut didasarkan pada.
Dengan cara yang sama kita memeriksa tujuh segmen empat digit dari radio Tiongkok
Saya pikir seharusnya tidak ada kesulitan khusus dalam hal ini. Di sirkuit, sirkuit tujuh segmen dihubungkan ke resistor di setiap pin. Hal ini juga disebabkan oleh fakta bahwa LED, ketika diberi tegangan, mengkonsumsi arus dengan cepat dan terbakar.
Jika tujuan yang berbeda digunakan, hal ini pada prinsipnya mungkin dilakukan, tetapi harus diperhitungkan saat pemrograman. Mengubah digit individual menjadi pola keluaran tertentu dapat dilakukan dengan menggunakan sesuatu yang disebut. Semua segmen lainnya harus gelap. Jika kotak centang ini dicentang untuk semua digit, tabel berikut akan diberikan.
Program pengujian menampilkan angka 0 sampai 9 secara berurutan pada tampilan 7 segmen. Nomor keluaran disimpan dalam penghitung register dan bertambah 1 dalam siklus. Jika register mencapai nilai 10, register akan direset kembali ke 0. Setelah dinaikkan, loop tunggu terjadi yang memastikan bahwa sejumlah waktu telah berlalu pada rilis berikutnya. Biasanya Anda tidak akan melakukan siklus menunggu yang lama, tapi ini bukan tentang menunggu, ini tentang mengendalikan tampilan 7-segmen. Menggunakan pengatur waktu untuk ini terlalu merepotkan.
Di dunia modern kita, perangkat tujuh segmen sudah digantikan oleh indikator LCD yang dapat menampilkan informasi yang sangat berbeda
tetapi untuk menggunakannya, Anda memerlukan keterampilan tertentu dalam desain sirkuit perangkat tersebut. Sejauh ini, tidak ada yang lebih sederhana atau lebih murah daripada indikator LED tujuh segmen.
Masalah sebenarnya, dan oleh karena itu bagian menarik dari artikel ini, terjadi langsung setelah perulangan label. Harap dicatat bahwa nilai penghitung harus digandakan. Hal ini terkait langsung dengan fakta bahwa memori flash bersifat word-wise dan bukan byte-wise. Contoh kedua di halaman ini melakukannya secara berbeda. Ini menunjukkan bagaimana, melalui entri tabel lain, pembuatan byte padding dapat dicegah oleh assembler. Menarik juga bahwa perhitungannya memerlukan register yang berisi nilai 0.
Oleh karena itu, konstanta ini harus dimuat terlebih dahulu ke dalam register dan baru kemudian penambahan dapat dilakukan menggunakan register ini. Hal yang menarik adalah fakta ini ditemukan di banyak program, dan konstanta dalam sebagian besar kasus adalah konstanta 0. Oleh karena itu, banyak pemrogram yang mencadangkan register ini sejak awal dan menyebutnya register nol.
Pada artikel ini kita akan berbicara tentang tampilan digital.
Indikator LED tujuh segmen dirancang untuk menampilkan angka Arab dari 0 hingga 9 (Gbr. 1).
Indikator tersebut bersifat satu digit, yang hanya menampilkan satu angka, tetapi mungkin terdapat lebih banyak kelompok tujuh segmen yang digabungkan menjadi satu rumah (multi-digit). Dalam hal ini, angka-angka dipisahkan dengan koma (Gbr. 2)
Sayangnya ada masalah karena tampilan memerlukan delapan port - empat iklan memerlukan 32 port. Tapi ada beberapa cara. Register geser sudah dijelaskan di tutorial lain. Ini akan mempermudah pembuatan 32 jalur keluaran yang diperlukan hanya dengan tiga pin. Prinsip kontrolnya tidak berbeda dengan menggerakkan tampilan 7-segmen tunggal, hanya cara "pin keluaran" mendekati nilainya yang berbeda dan ditentukan oleh penggunaan register geser. Namun pada titik ini, opsi kontrol lain akan ditampilkan.
Gambar.2.
Indikator ini disebut tujuh segmen karena simbol yang ditampilkan dibuat dari tujuh segmen terpisah. Di dalam wadah indikator semacam itu terdapat LED, yang masing-masing menerangi segmennya sendiri.
Menampilkan huruf dan simbol lain pada indikator tersebut merupakan masalah, sehingga indikator 16 segmen digunakan untuk tujuan ini.
Kita akan melihat multiplexing lagi di bawah. Multiplexing berarti tidak keempat layar dihidupkan secara bersamaan, tetapi hanya satu untuk waktu yang singkat. Jika perubahan antar tampilan terjadi lebih cepat dari yang dapat kita sadari, keempat lampu tampak bekerja secara bersamaan, meskipun hanya satu yang menyala dalam jangka waktu singkat. Dengan cara ini, empat tampilan dapat berbagi segmen segmen individual, dan yang diperlukan hanyalah 4 garis kontrol tambahan untuk 4 tampilan yang mengaktifkan tampilan tersebut.
Salah satu aspek dari jenis kontrol ini adalah frekuensi multiplexing, yaitu siklus transisi lengkap dari satu tampilan ke tampilan lainnya. Itu harus cukup tinggi untuk mencegah tampilan berkedip. Mata manusia lesu, di bioskop 24 frame per detik, dengan TV yang aman juga gambar diamnya tenang, setiap segmen harus dikontrol minimal 100 Hz, jadi terhubung minimal setiap 10 ms. Namun, dalam kasus luar biasa, bahkan 100 Hz mungkin masih berkedip, misalnya saat tampilan bergerak cepat atau saat terjadi gangguan dengan sumber cahaya buatan yang beroperasi dengan arus bolak-balik.
Indikator LED tersedia dalam dua jenis.
Yang pertama, semua katoda, mis. terminal negatif dari semua LED digabungkan bersama dan terminal yang sesuai dialokasikan untuknya pada casing.
Terminal indikator yang tersisa dihubungkan ke anoda setiap LED (Gbr. 3, a). Sirkuit ini disebut “rangkaian katoda bersama”.
Ada juga indikator di mana LED setiap segmen dihubungkan sesuai dengan rangkaian dengan anoda bersama (Gbr. 3, b).
Gambar.3.
Setiap segmen ditandai dengan huruf yang sesuai. Gambar 4 menunjukkan lokasinya. 
Gambar.4.
Sebagai contoh, perhatikan indikator tujuh segmen dua digit GND-5622As-21 berwarna merah. Omong-omong, ada warna lain, tergantung modelnya.
Dengan menggunakan baterai tiga volt, Anda dapat menghidupkan segmen, dan jika Anda menggabungkan sekelompok pin menjadi satu kelompok dan memberikan daya pada pin tersebut, Anda bahkan dapat menampilkan angka. Namun metode ini merepotkan, sehingga register geser dan dekoder digunakan untuk mengontrol indikator tujuh segmen. Selain itu, seringkali pin indikator dihubungkan langsung ke output mikrokontroler, tetapi hanya jika indikator dengan konsumsi arus rendah digunakan. Gambar 5 menunjukkan potongan rangkaian menggunakan PIC16F876A.
Gambar.5.
Untuk mengontrol indikator tujuh segmen, decoder K176ID2 sering digunakan.
Chip ini mampu mengubah kode biner yang terdiri dari angka nol dan satu menjadi angka desimal dari 0 hingga 9.
Untuk memahami cara kerjanya, Anda perlu membuat rangkaian sederhana (Gbr. 6). Decoder K176ID2 ditempatkan dalam paket DIP16. Ini memiliki 7 pin keluaran (pin 9 - 15), masing-masing didedikasikan untuk segmen tertentu. Kontrol poin tidak disediakan di sini. Sirkuit mikro juga memiliki 4 input (pin 2 - 5) untuk memasok kode biner. Pin ke-16 dan ke-8 masing-masing dilengkapi dengan daya plus dan minus. Tiga kesimpulan lainnya bersifat tambahan, saya akan membicarakannya nanti.
Gambar.6.
DD1 - K176ID2
R1 - R4 (10 - 100 kOhm)
HG1 - GND-5622As-21
Ada 4 sakelar sakelar di sirkuit (tombol apa pun dimungkinkan), ketika Anda menekannya, sakelar logis disuplai ke input dekoder dari catu daya plus. Omong-omong, sirkuit mikro itu sendiri ditenagai dengan tegangan 3 hingga 15 Volt. Dalam contoh ini, seluruh rangkaian ditenagai oleh catu daya 9 volt.
Ada juga 4 resistor di rangkaian. Inilah yang disebut resistor pull-up. Mereka diperlukan untuk memastikan bahwa input logika rendah ketika tidak ada sinyal. Tanpanya, pembacaan pada indikator mungkin tidak ditampilkan dengan benar. Disarankan untuk menggunakan yang samaresistansi dari 10 kOhm hingga 100 kOhm.
Pada diagram, pin 2 dan 7 indikator HG1 tidak terhubung. Jika Anda menghubungkan pin DP ke catu daya minus, koma desimal akan menyala. Dan jika Anda memberi tanda minus pada keluaran Dig.2, maka kelompok segmen kedua juga akan menyala (akan menampilkan simbol yang sama).
Input decoder dirancang sedemikian rupa sehingga untuk menampilkan angka 1, 2, 4 dan 8 pada indikator, Anda hanya perlu menekan satu tombol (tata letaknya memiliki sakelar sakelar yang sesuai dengan input D0, D1, D2 dan D3). Jika tidak ada sinyal, angka nol akan ditampilkan. Ketika sinyal diterapkan ke input D0, angka 1 ditampilkan, dan seterusnya. Untuk menampilkan nomor lain, Anda perlu menekan kombinasi tombol sakelar. Tabel 1 akan memberi tahu kita mana yang perlu kita tekan.
Tabel 1.
Untuk menampilkan angka "3" Anda perlu menerapkan logika ke input D0 dan D1. Jika Anda menerapkan sinyal ke D0 dan D2, angka “5” akan ditampilkan(Gbr. 6).
Gambar.6.
Berikut adalah tabel tambahan di mana kita tidak hanya melihat angka yang diharapkan, tetapi juga segmen (a - g) yang akan membentuk angka tersebut.
Meja 2.
Pin ke-1, ke-6 dan ke-7 dari sirkuit mikro adalah tambahan (masing-masing S, M, K).
Dalam diagram (Gbr. 6), pin ke-6 "M" dibumikan (ke catu daya minus) dan ada tegangan positif pada output dari rangkaian mikro untuk bekerja dengan indikator dengan katoda umum. Jika indikator dengan anoda umum digunakan, maka indikator tersebut harus diterapkan pada pin ke-6.
Jika logika diterapkan pada pin ke-7 “K”, maka tanda indikator padam, nol memungkinkan indikasi. Di sirkuit, pin ini di-ground (ke catu daya minus).
Unit logis (ditambah daya) disuplai ke output pertama dekoder, yang memungkinkan kode yang dikonversi ditampilkan pada indikator. Tetapi jika Anda menerapkan logika nol pada pin ini (S), input akan berhenti menerima sinyal, dan tanda yang ditampilkan saat ini akan terhenti pada indikator.
Satu hal yang menarik untuk diperhatikan adalah kita mengetahui bahwa sakelar sakelar D0 menyalakan angka “1”, dan sakelar sakelar D1 menyalakan angka “2”. Jika Anda menekan kedua sakelar sakelar, angka 3 akan ditampilkan (1+2=3). Dan dalam kasus lain, indikator menampilkan jumlah angka yang membentuk kombinasi ini. Kami sampai pada kesimpulan bahwa masukan dekoder disusun dengan cermat dan memiliki kombinasi yang sangat logis.
Anda juga dapat menonton video untuk artikel ini.
Atau termometer dengan jumlah yang besar, sulit menemukan indikator yang sesuai (seperti ALS), dan terkadang memerlukan ukuran yang tidak tersedia secara komersial. Untuk melakukan ini, setiap elemen (segmen) angka sering kali dirangkai dari beberapa LED bulat biasa. Kami menawarkan versi yang lebih canggih dan nyaman dari solusi ini, menggunakan sirkuit mikro 74HC595. Proyek ini menghasilkan rambu-rambu setinggi hampir 10 sentimeter, yang dapat terlihat dari jarak jauh. Jika perlu, sejumlah besar digit dapat dihubungkan satu sama lain secara berurutan melalui konektor khusus.
Diagram skematik
Rangkaian ini merupakan pengontrol tampilan 7 segmen satu digit yang menggunakan satu set besar 5 LED per segmen dan register geser untuk memudahkan kontrol input mikrokontroler. Masing-masing LED yang digunakan dalam proyek ini berdiameter 5mm.
Chip ULN2003 membantu memperkuat arus yang mengalir melalui LED. Resistor R1 - R8 adalah pembatas arus untuk LED, yang dihubungkan secara seri dalam rangkaian.
Ada parameter yang akan lebih mudah untuk memberikan informasi yang obyektif daripada sekedar indikasi. Misalnya suhu udara di luar atau waktu di jam weker. Ya, semua ini bisa dilakukan dengan bohlam atau LED yang menyala. Satu derajat – satu LED atau bola lampu menyala, dll. Tapi menghitung kunang-kunang ini - ya, tidak! Namun, seperti kata mereka, solusi paling sederhana adalah yang paling dapat diandalkan. Oleh karena itu, tanpa berpikir panjang, para pengembang mengambil strip LED sederhana dan menyusunnya dalam urutan yang benar.
Pada awal abad kedua puluh, dengan munculnya tabung vakum, indikator pelepasan gas pertama kali muncul
Dengan bantuan indikator tersebut, informasi digital dapat ditampilkan dalam angka Arab. Sebelumnya, pada lampu inilah berbagai indikasi dibuat untuk instrumen dan perangkat elektronik lainnya. Saat ini, elemen pelepasan gas hampir tidak pernah digunakan dimanapun. Tapi retro selalu modis, oleh karena itu, banyak amatir radio mengumpulkan jam tangan bagus tentang indikator pelepasan gas untuk diri mereka sendiri dan orang yang mereka cintai.
Kerugian dari lampu pelepasan gas adalah mengkonsumsi banyak listrik. Orang bisa berdebat tentang daya tahan. Di universitas kami, pengukur frekuensi yang menggunakan indikator pelepasan gas masih digunakan di ruang laboratorium.
Indikator tujuh segmen
Dengan munculnya LED, situasinya telah berubah secara dramatis menjadi lebih baik. LED sendiri mengkonsumsi sedikit arus. Jika Anda menempatkannya di posisi yang tepat, Anda benar-benar dapat menampilkan informasi apa pun. Untuk menyorot semua angka Arab, hanya tujuh strip LED bercahaya yang cukup - segmen, diatur dengan cara tertentu:
Untuk hampir semua indikator tujuh segmen tersebut, segmen kedelapan juga ditambahkan - sebuah titik, sehingga memungkinkan untuk menampilkan nilai bilangan bulat dan pecahan dari parameter apa pun.
Secara teori, kita mendapatkan indikator delapan segmen, tetapi dalam istilah kuno disebut juga indikator tujuh segmen.
Apa hasilnya? Setiap strip pada indikator tujuh segmen diterangi oleh sebuah LED atau sekelompok LED. Hasilnya, dengan menyorot segmen tertentu, kita dapat menampilkan angka dari 0 hingga 9, serta huruf dan simbol.
Jenis dan sebutan pada diagram
Ada indikator tujuh segmen satu digit, dua digit, tiga digit, dan empat digit. Saya belum pernah melihat lebih dari empat kategori.
Dalam diagram, indikator tujuh segmen terlihat seperti ini:
Bahkan, selain terminal utama, setiap indikator tujuh segmen juga memiliki terminal bersama dengan common anode (OA) atau common cathode (OC)
Rangkaian internal indikator tujuh segmen dengan anoda bersama akan terlihat seperti ini:
dan dengan katoda umum seperti ini:
Jika kita memiliki indikator tujuh segmen dengan common anode (OA), maka dalam rangkaian kita harus mensuplai daya “plus” ke pin ini, dan jika dengan common katoda (OC), maka “minus” atau ground.
Cara memeriksa indikator tujuh segmen
Kami memiliki indikator berikut:
Untuk memeriksa indikator tujuh segmen modern, kita hanya memerlukan multimeter dengan fungsi pengujian dioda. Untuk memulainya, kami mencari kesimpulan umum - bisa berupa OA atau OK. Di sini hanya secara acak. Baiklah, selanjutnya kita periksa kinerja segmen indikator yang tersisa sesuai diagram di atas.
Seperti yang Anda lihat pada foto di bawah, segmen yang sedang diuji menyala. Kami memeriksa segmen lain dengan cara yang sama. Jika semua segmen menyala, maka indikator tersebut masih utuh dan dapat digunakan dalam pengembangan Anda.
Terkadang tegangan pada multimeter tidak cukup untuk menguji suatu segmen. Oleh karena itu, kami mengambil catu daya dan menyetelnya ke 5 Volt. Untuk membatasi arus yang melalui segmen tersebut, kita periksa melalui resistor 1-2 Kilo-Ohm.
Dengan cara yang sama kami memeriksa indikator dari receiver Cina
Di sirkuit, indikator tujuh segmen dihubungkan ke resistor di setiap pin
Di dunia modern kita, indikator tujuh segmen digantikan oleh indikator kristal cair yang benar-benar dapat menampilkan informasi apa pun.
tetapi untuk menggunakannya, Anda memerlukan keterampilan tertentu dalam desain sirkuit perangkat tersebut. Oleh karena itu, indikator tujuh segmen masih digunakan sampai sekarang karena biayanya yang rendah dan kemudahan penggunaannya.
Pada artikel hari ini kita akan membahas tentang indikator 7-segmen dan cara “berteman” dengan Arduino. Ada beberapa pilihan. Tentu saja cara termudah adalah pergi ke sana dan membeli indikator yang sudah jadi dengan pelindung terintegrasi (inilah sebutan untuk kartu yang cocok), tetapi kami tidak mencari cara yang mudah, jadi kami akan mengambil jalan yang sedikit lebih sulit. Pemula - jangan khawatir, artikel ini, seperti artikel saya sebelumnya ( Dan ) hanya untukmu. Biarkan para guru menulis untuk guru berpengalaman yang sama, dan saya seorang pemula - saya menulis untuk pemula.
Mengapa indikator 7 segmen? Lagi pula, ada begitu banyak layar berbeda, dengan banyak karakter, garis, berbagai diagonal dan resolusi, hitam putih dan berwarna, yang paling terjangkau harganya beberapa dolar... Dan di sini: yang "lama" satu, sangat sederhana, namun membutuhkan sejumlah besar pin indikator 7-segmen, namun tetap saja “orang tua” ini juga memiliki kelebihan. Faktanya adalah bahwa dengan menggunakan sketsa yang diberikan di sini Anda tidak hanya dapat menghidupkan kembali indikator dengan tinggi angka 14 mm, tetapi juga proyek yang lebih serius (walaupun buatan sendiri), dan angka meteran dalam hal ini jauh dari batas. Hal ini mungkin tidak begitu menarik bagi penduduk ibu kota, namun penduduk Novokatsapetovka atau Nizhnyaya Kedrovka akan sangat senang jika sebuah jam muncul di klub atau dewan desa yang juga dapat menampilkan tanggal dan suhu, dan mereka akan berbicara tentang penciptanya. jam ini untuk waktu yang sangat lama. Tapi jam tangan seperti itu adalah topik artikel terpisah: pengunjung pasti menginginkannya - aku akan menulis. Semua yang tertulis di atas bisa dianggap sebagai pendahuluan. Seperti artikel saya sebelumnya, artikel ini akan terdiri dari beberapa bagian, kali ini menjadi dua. Pada bagian pertama kita hanya akan “mengelola” indikatornya, dan pada bagian kedua kita akan mencoba mengadaptasinya untuk sesuatu yang setidaknya sedikit berguna. Jadi mari kita lanjutkan:
Bagian satu. Eksperimental - mendidik
Dasar dari proyek ini adalah ARDUINO UNO, yang sudah kita ketahui dari artikel sebelumnya. Izinkan saya mengingatkan Anda bahwa cara termudah untuk membelinya ada di sini: atau di sini: , selain itu, Anda memerlukan indikator 4 digit, 7 segmen. Saya punya, khususnya, GNQ-5641BG-11. Kenapa yang ini? Ya, karena 5 tahun lalu saya tidak sengaja membelinya, saya terlalu malas untuk menggantinya, jadi selama ini tergeletak begitu saja, menunggu di sayap. Saya pikir siapa pun yang memiliki anoda umum akan melakukannya (dan dengan katoda umum itu mungkin, tetapi Anda harus membalikkan data array dan nilai port lainnya - yaitu, mengubahnya ke yang berlawanan), asalkan itu tidak terlalu kuat agar tidak membakar Arduino. Selain itu, 4 resistor pembatas arus, masing-masing sekitar 100 Ohm, dan seutas kabel (10 cm sudah cukup bagi saya) untuk 12 pin (inti) dapat “dirobek” dari yang lebih lebar, itulah yang saya lakukan. Atau Anda bahkan dapat menyoldernya dengan kabel terpisah, tidak akan ada masalah. Anda juga memerlukan pin untuk papan (11 buah), meskipun jika Anda berhati-hati, Anda dapat melakukannya tanpa pin tersebut. Sketsa indikator dapat dilihat pada Gambar 1, dan diagramnya pada Gambar 2. Saya juga mencatat bahwa lebih baik untuk memasok tidak lebih dari 2.1V ke setiap segmen indikator ini (dibatasi oleh resistor 100 Ohm), dan dalam hal ini akan mengkonsumsi tidak lebih dari 20 mA. Jika angka “8” menyala, konsumsinya tidak akan melebihi 7x20=140 mA, yang cukup dapat diterima untuk keluaran Arduino. Pembaca yang ingin tahu akan menanyakan pertanyaan: “Tetapi 4 pelepasan masing-masing 140 mA sudah menjadi 4x140 = 560 mA, dan ini sudah terlalu banyak!” Saya akan menjawab - tersisa 140. Bagaimana? Baca terus! Letak pin-pin pada indikator dapat dilihat pada Gambar 3. Dan kita buat penyambungannya sesuai Tabel 1.
Beras. 1 - Sketsa indikator
Beras. 2 - Sirkuit indikator
Beras. 3 - Lokasi penyematan
Tabel 1
Pin Arduino Uno |
Pin indikator |
Catatan |
Segmen G |
||
Segmen F |
||
Segmen E |
||
Segmen D |
||
Segmen C |
||
Segmen B |
||
Segmen A |
||
Anoda umum segmen No. 1, dihubungkan melalui resistor 100 Ohm. |
||
Anoda umum segmen No. 2, dihubungkan melalui resistor 100 Ohm. |
||
Anoda umum segmen No. 3, dihubungkan melalui resistor 100 Ohm. |
||
Anoda umum segmen No. 6, dihubungkan melalui resistor 100 Ohm. |
Kami mengisi sketsa sederhana, yang merupakan “tabel hitung” sederhana dari 0 hingga 9:
Sekarang untuk beberapa klarifikasi. DDRD adalah register port D (DDRB - masing-masing, port B) di belakang kata "menakutkan" "register" hanya ada fungsi "tersembunyi" yang menunjukkan apakah port akan membaca sesuatu dengan pinnya (menerima informasi), atau sebaliknya sebaliknya dimungkinkan untuk melakukan sesuatu di sana kemudian menulis (memberi informasi). Dalam hal ini, baris DDRD=B11111111; menunjukkan bahwa semua pin port D adalah output, mis. informasi akan keluar dari mereka. Huruf “B” berarti bilangan biner dituliskan ke dalam register. Pembaca yang tidak sabar akan langsung bertanya: “Apakah desimal mungkin!?!” Saya segera meyakinkan Anda bahwa ini mungkin, tetapi akan dibahas lebih lanjut nanti. Jika kita ingin menggunakan separuh port untuk masukan, dan separuh lagi untuk keluaran, kita dapat menentukannya seperti ini: DDRD=B11110000; angka satu menunjukkan pin yang akan memberikan informasi, dan angka nol menunjukkan pin yang akan menerima informasi ini. Kemudahan utama mendaftar juga terletak pada kenyataan bahwa Anda tidak perlu mendaftarkan semua pin sebanyak 8 kali, yaitu. kami menyimpan 7 baris dalam program. Sekarang mari kita lihat baris berikut:
PORTB=B001000; // setel pin 11 pada port B ke tinggi
PORTB adalah register data port B, mis. Dengan menuliskan nomor ke dalamnya, kami menunjukkan pin port mana yang memiliki satu dan mana yang memiliki nol. Selain komentar, saya akan mengatakan bahwa jika Anda mengambil Arduino Uno sedemikian rupa sehingga Anda dapat melihat pengontrol dan pin digital di atas, maka entri ke dalam register akan jelas, yaitu. yang mana “nol” (atau “satu”) sesuai dengan pin yang mana, mis. nol paling kanan dari port B bertanggung jawab untuk pin ke-8, dan yang paling kiri untuk pin ke-13 (yang memiliki LED bawaan). Untuk port D masing-masing, yang kanan untuk pin 0, yang kiri untuk pin 7.
Saya berharap setelah penjelasan mendetail seperti itu semuanya menjadi jelas, tetapi karena sudah jelas, saya mengusulkan untuk kembali ke sistem bilangan desimal yang kita kenal dan cintai sejak kecil. Dan satu hal lagi - sketsa 25 garis mungkin tampak kecil, tetapi bagi pemula masih agak rumit. Kami akan menguranginya.
Mari kita isi sketsa yang lebih sederhana, “tabel hitung” yang sama:
Video 1.
Hanya 11 baris! Inilah cara kami, “cara pemula”! Harap dicatat bahwa alih-alih bilangan biner, bilangan desimal ditulis dalam register. Tentu saja, untuk angka desimal tidak diperlukan huruf di depannya. Saya pikir tidak ada salahnya memasukkan semua angka ke dalam tabel.
Anoda umum |
Katoda umum |
|||
Sistem biner |
Sistem desimal |
Sistem biner |
Sistem desimal |
|
Tabel 3. Korespondensi digit yang ditampilkan dengan data port
Anoda umum |
Katoda umum |
|||
Sistem biner |
Sistem desimal |
Sistem biner |
Sistem desimal |
|
Perhatian! Data pada tabel 2 dan 3 hanya valid jika dirangkaikan sesuai tabel 1.
Sekarang mari kita unggah sketsa dengan “tabel hitung” dari 0 hingga 9999:
Beras. 4 - Meja hitung
Anda dapat melihat sketsa beraksi diVideo 2.
Ada lebih banyak komentar dalam sketsa ini daripada kode itu sendiri. Seharusnya tidak ada pertanyaan... Selain satu hal, “siklus kedipan” macam apa ini, sebenarnya apa yang berkedip di sana dan mengapa? Dan ada juga beberapa jenis variabel untuk ini...
Dan intinya adalah segmen-segmen dengan nama yang sama dari keempat kategori tersebut terhubung pada satu titik. A1, A2, A3 dan A4 memiliki katoda yang sama; A1, B1,…..G1 anoda umum. Jadi, dengan menerapkan “1234” pada indikator 4 digit secara bersamaan, kita akan mendapatkan “8888” dan akan sangat terkejut dengan hal ini. Untuk mencegah hal ini terjadi, pertama-tama Anda harus menyalakan “1” di kategori Anda, lalu mematikannya, menyalakan “2” di kategori Anda, dan seterusnya. Jika Anda melakukan ini dengan sangat cepat, kedipan angka akan menyatu, seperti bingkai pada film, dan mata praktis tidak akan menyadarinya. Dan nilai maksimum dari variabel kedipan dalam hal ini mengontrol kecepatan perubahan angka pada indikator. Ngomong-ngomong, berkat "kedipan" inilah konsumsi arus maksimum hanya 140 mA, bukan 560. Sekarang saya sarankan beralih ke sesuatu yang lebih bermanfaat.
Bagian kedua. Setidaknya sedikit bermanfaat
Pada bagian ini, kami akan menampilkan karakter dari komputer pribadi ke indikator 7 segmen menggunakan ARDUINO MEGA. Mengapa tiba-tiba muncul ide “berganti kuda di persimpangan”? Ada dua alasan: pertama, saya belum pernah membahas ARDUINO MEGA dalam artikel saya sebelumnya; dan kedua, di ARDUINO UNO saya masih belum menemukan cara untuk menukar port COM dan port D secara dinamis. Tapi saya seorang pemula - saya bisa dimaafkan. Tentu saja, Anda dapat membeli pengontrol ini di sini: . Untuk melaksanakan rencana tersebut, saya harus mengambil besi solder dan menyolder ulang kabel dari sisi Arduino, serta menulis sketsa baru. Cara penyolderan kabel dapat dilihat pada Gambar 5. Soalnya ARDUINO MEGA dan ARDUINO UNO mempunyai pinout port yang berbeda, sedangkan Mega memiliki lebih banyak port. Kesesuaian pin yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 4.
Beras. 5 - Kabel kabel baru
Tabel 4
Pelabuhan Mega |
|||
Perhatian! Tabel ini hanya valid untuk proyek ini!
Anda juga harus mencatat bahwa port C Arduino Mega “dimulai” dari pin 37 dan kemudian dalam urutan menurun, dan port A dimulai dari pin 22 dan kemudian dalam urutan menaik.
Beras. 6 - Tampilan umum
Fitur implementasi kecil: kami akan menampilkan 4 karakter. Karakternya harus berupa angka. Jika Anda memasukkan "1234" dan kami akan melihat "1234", jika Anda memasukkan "123456" kami masih akan melihat "1234", jika Anda memasukkan "ytsuk", "fyva1234", "otiog485909oapom" - kami tidak akan melihat apa pun. Jika Anda memasukkan "pp2345mm" kita akan melihat "23" yaitu. kecil, “anti bodoh” bawaan.
Sketsa sebenarnya:
Anda dapat melihat cara kerja program ini diVideo 3.
Ulasan disiapkan oleh Pavel Sergeev
Diagram koneksi untuk indikator tujuh segmen satu digit
Diagram koneksi untuk indikator tujuh segmen multi-digit
Perangkat tampilan informasi digital. Ini adalah implementasi paling sederhana dari indikator yang dapat menampilkan angka Arab. Indikator multi-segmen dan matriks yang lebih kompleks digunakan untuk menampilkan huruf.
Sesuai dengan namanya, ini terdiri dari tujuh elemen tampilan (segmen) yang menyala dan mati secara terpisah. Dengan memasukkannya ke dalam kombinasi yang berbeda, mereka dapat digunakan untuk membuat gambar angka Arab yang disederhanakan.
Segmen tersebut ditandai dengan huruf A sampai G; segmen kedelapan - titik desimal
(titik desimal, DP), dirancang untuk menampilkan bilangan pecahan.
Kadang-kadang, huruf ditampilkan pada indikator tujuh segmen.
Mereka datang dalam berbagai warna, biasanya putih, merah, hijau, kuning dan biru. Selain itu, ukurannya bisa berbeda.
Selain itu, indikator LED bisa berupa satu digit (seperti pada gambar di atas) atau multi-digit. Pada dasarnya, indikator LED satu, dua, tiga dan empat digit digunakan dalam praktik:
Selain sepuluh digit, indikator tujuh segmen juga mampu menampilkan huruf. Namun hanya sedikit huruf yang memiliki representasi tujuh segmen yang intuitif.
Latin: huruf kapital A, B, C, E, F, G, H, I, J, L, N, O, P, S, U, Y, Z, huruf kecil a, b, c, d, e, g , h, saya, n, o, q, r, t, u.
Dalam Sirilik: A, B, V, G, g, E, i, N, O, o, P, p, R, S, s, U, Ch, Y (dua digit), b, E/Z.
Oleh karena itu, indikator tujuh segmen hanya digunakan untuk menampilkan pesan sederhana.
Secara total, indikator LED tujuh segmen dapat menampilkan 128 karakter:
Indikator LED tipikal memiliki sembilan sadapan: satu mengarah ke katoda semua segmen, dan delapan lainnya menuju anoda setiap segmen. Skema ini disebut "rangkaian katoda bersama", ada juga skema dengan anoda umum(maka sebaliknya). Seringkali, bukan hanya satu, tetapi dua terminal umum dibuat di ujung alas yang berbeda - ini menyederhanakan pengkabelan tanpa menambah dimensi. Ada juga yang disebut “universal”, tapi saya pribadi belum pernah menemukan yang seperti itu. Selain itu, terdapat indikator dengan register geser bawaan, yang sangat mengurangi jumlah pin port mikrokontroler yang terlibat, namun harganya jauh lebih mahal dan jarang digunakan dalam praktik. Dan karena besarnya tidak dapat dipahami, kami tidak akan mempertimbangkan indikator tersebut untuk saat ini (tetapi ada juga indikator dengan jumlah segmen yang jauh lebih besar, yaitu indikator matriks).
Indikator LED multi-digit sering bekerja berdasarkan prinsip dinamis: keluaran dari segmen dengan nama yang sama dari semua digit dihubungkan bersama. Untuk menampilkan informasi pada indikator seperti itu, sirkuit mikro kontrol harus secara siklis menyuplai arus ke terminal umum semua digit, sementara arus disuplai ke terminal segmen tergantung pada apakah segmen tertentu menyala pada digit tertentu.
Menghubungkan indikator tujuh segmen satu digit ke mikrokontroler
Diagram di bawah menunjukkan caranya indikator tujuh segmen satu digit terhubung ke mikrokontroler.
Perlu diingat bahwa jika indikator dengan KATODE UMUM, lalu output umumnya dihubungkan "bumi", dan segmen tersebut dinyalakan dengan memberi makan satuan logis ke keluaran port.
Jika indikatornya adalah ANODA UMUM, kemudian disuplai ke kabel biasa "plus" tegangan, dan segmen dinyalakan dengan mengalihkan output port ke status nol logis.
Indikasi dalam indikator LED satu digit dilakukan dengan menerapkan kode biner ke pin port mikrokontroler dari digit yang sesuai dari tingkat logika yang sesuai (untuk indikator dengan OK - yang logis, untuk indikator dengan OA - nol logis).
Resistor pembatas arus mungkin ada atau tidak ada dalam diagram. Itu semua tergantung pada tegangan suplai yang disuplai ke indikator dan karakteristik teknis indikator. Jika, misalnya, tegangan yang disuplai ke segmen adalah 5 volt, dan segmen tersebut dirancang untuk tegangan operasi 2 volt, maka resistor pembatas arus harus dipasang (untuk membatasi arus yang melaluinya untuk peningkatan tegangan suplai dan tidak terbakar. tidak hanya indikatornya, tetapi juga port mikrokontrolernya).
Sangat mudah untuk menghitung nilai resistor pembatas arus, dengan menggunakan rumus kakek Ohm.
Misalnya ciri-ciri indikatornya adalah sebagai berikut (diambil dari datasheet):
— tegangan operasi — 2 volt
— arus pengoperasian — 10 mA (=0,01 A)
— tegangan suplai 5 volt
Rumus perhitungan:
R= U/I (semua nilai pada rumus ini harus dalam Ohm, Volt dan Amps)
R= (tegangan suplai - tegangan operasi)/arus operasi
R= (5-2)/0,01 = 300 Ohm
Diagram koneksi untuk indikator LED tujuh segmen multi-digit Pada dasarnya sama seperti saat menghubungkan indikator satu digit. Satu-satunya hal adalah transistor kontrol ditambahkan di katoda (anoda) indikator:
Itu tidak ditunjukkan dalam diagram, tetapi antara basis transistor dan pin port mikrokontroler, perlu untuk menyertakan resistor, yang resistansinya tergantung pada jenis transistor (nilai resistor dihitung, tetapi anda juga bisa mencoba menggunakan resistor dengan nilai nominal 5-10 kOhm).
Indikasi berdasarkan kategori dilakukan secara dinamis:
— kode biner dari digit yang sesuai diatur pada output port PB untuk digit pertama, kemudian level logis diterapkan ke transistor kontrol dari digit pertama
— kode biner dari digit yang sesuai diatur pada output port PB untuk digit ke-2, kemudian level logis diterapkan ke transistor kontrol dari digit kedua
— kode biner dari digit yang sesuai diatur pada output port PB untuk digit ke-3, kemudian level logis diterapkan ke transistor kontrol dari digit ketiga
- jadi dalam lingkaran
Dalam hal ini, perlu diperhatikan:
— untuk indikator dengan OKE struktur transistor kontrol digunakan NPN(dikendalikan oleh unit logis)
- untuk indikator dengan OA- struktur transistor PNP(dikendalikan dengan logika nol)
