Сегментный дисплей
Сегмент дисплей способен отображать буквы, цифру или символы , с помощью электронного или электромеханического управления одного или нескольких из его сегментов. Существует много различных типов сегментных дисплеев, которые различаются количеством и расположением сегментов. Наиболее важным является семисегментный дисплей , на котором z. B. используется в цифровых часах или карманных калькуляторах, и все цифры от 0 до 9 состоят из семи отдельных «линий».
Расширение этого сегментного дисплея приводит к четырнадцатисегментному дисплею, который также содержит дополнительные диагональные и вертикальные сегменты. Это редко также реализуется как шестнадцатисегментный дисплей. Преимущество этих двух сегментных дисплеев заключается в возможности отображения всех заглавных букв латинского алфавита и некоторых специальных символов, таких как «+» и «*». В английском языке эти дисплеи часто называют звездообразования дисплеем , Union Jack дисплей или британского флага дисплея из - за своей внешности .
Другие дальнейшие разработки иногда имеют значительно больше сегментов, например 38, 88 или 111 в широко распространенном семействе Geascript от BMG / MIS. В частности, высокая читаемость гарантирует, что эта технология может занять свое место в определенных нишах, например, в технологии управления парковкой , на фоне матричных дисплеев с более гибкими вариантами дизайна.
Семисегментный дисплей
Семисегментный индикатор представляет собой элемент отображения из семи отдельно переключаемых, видимых стержней, которые расположены в виде двух наложенных, часто квадратных прямоугольников. Обычно сегменты обозначаются маленькими латинскими буквами от a до g , начиная сверху, продолжая по часовой стрелке и называя средний сегмент последним.
Он в основном используется для представления десятичных цифр от нуля до девяти, например, в карманных калькуляторах или цифровых часах , но также частично на неэлектронных табло, например, для лотерейных джекпотов . Представление цифр здесь абстрактно, поэтому не совсем идеально по сравнению с «нормальным» шрифтом (особенно очевидными примерами являются цифры 4 и 7 ). В связи с широким распространением семисегментных дисплеев эта абстракция практически незаметна в повседневной жизни.
Кроме того, точка часто интегрируется как символ запятой справа или слева от числа. Этот конкретный сегмент часто называют dp для десятичной точки .
Один говорит в 1 / 2 цифры , если только сегменты б и с , и знак плюс интегрированы. Это означает, что 0 (= выключено), число 1, а также + и - могут быть представлены, например B. Реклама до 1999 года. 3 ⁄ 4 цифры используются, когда могут отображаться числа 1, 2, 3 и выкл. , Например Б. для объявлений до 3999.
Поскольку сегодня большинство систем работают с шириной данных 8 бит или кратной ей, для большинства отображаемых элементов все еще существует восьмой «элемент» в виде точки на базовой линии справа от сегмента d (справа, потому что там, из-за в основном курсивного выравнивания знака больше места, чем слева). Точка контролируется восьмым битом данных и в основном служит десятичным разделителем , но также используется совершенно по-разному в зависимости от требований.
история
Еще 17 июня 1908 года Фрэнк У. Вуд запатентовал восьмисегментный дисплей, который содержал дополнительный диагональный сегмент для отображения числа четыре (номер патента США 974943, выданный 8 ноября 1910 года). Сегментные дисплеи стали более распространенными только в 1960-х годах с появлением флуоресцентных и светодиодных дисплеев. До прорыва светодиодной технологии в 1970-х годах существовал предшественник в виде цифровых индикаторных трубок в технологии накаливания - только Numitron в трубчатых корпусах, затем Minitron (как и более поздние версии светодиодов) в пластиковых корпусах или в виде газоразрядной трубки .
презентация
Отображение букв ( латиница , греческий , кириллица ) возможно в ограниченном объеме. Хорошей разборчивости можно добиться, используя смешанные буквы верхнего и нижнего регистра. Например, буквы ‹A›, ‹C›, ‹E›, ‹F› и ‹G› могут относительно хорошо использоваться для представления шестнадцатеричных цифр .
Для некоторых цифр есть варианты с одним сегментом больше или меньше: a в ‹6› и d в ‹9›. В критических для безопасности областях имеет смысл конструкция, в которой отказ любого сегмента не означает, что одна цифра похожа на другую (например, от «9» или от «6» до «5»), а скорее, что дефект замечен. Кроме того, предпочтения от местного почерка также могут иметь решающее значение.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Другими прописными буквами, которые можно четко определить, являются ‹H›, ‹I›, ‹J›, ‹K›, ‹L›, ‹O›, ‹R›, ‹S›, ‹U› и ‹V› Нижний регистр. буквы ‹b›, ‹c›, ‹d›, ‹e›, ‹g›, ‹h›, ‹i›, ‹j›, ‹l›, ‹n›, ‹o›, ‹q›, ‹R›, ‹t›, ‹u›, ‹v› и ‹z› символы для ‹P› / ‹p› и ‹Y› / ‹y› выглядят одинаково для прописных и строчных букв. Специальные символы могут включать знак минус ‹-›, ‹_›, ‹" ›,‹ '›, ‹=› подчеркивание и упрощенные кавычки ‹<› отображаются ‹´›.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Некоторые буквы выглядят в точности как цифры, например ‹g›, ‹I› или ‹l›, ‹O›, ‹S› / ‹s›, ‹Z› / ‹z›, например ‹9›, ‹1›, ‹0›, ‹5›, ‹2›. Остальные сложно отобразить с помощью семи сегментов, особенно потому, что средние или диагональные линии не могут быть хорошо показаны. Символы с диакритическим знаком, такие как немецкие умляуты ‹Ä›, ‹Ö› и ‹Ü›, также вызывают проблемы. Однако в некоторых случаях существуют вполне приемлемые импровизированные представления, например, для открытых ‹a›, ‹N› и ‹q›.
|
|
|
Примеры
В некоторых проигрывателях компакт-дисков информация о состоянии отображается на семисегментном дисплее:
| Привет |
|
| Открыть |
|
| Закрывать |
|
| Играть |
|
| Нагрузка |
|
| Нет диска |
|
| Un Disc |
|
| -ВЫКЛЮЧЕННЫЙ- |
|
Контроль
Сегодня сегменты в основном состоят из светодиодов (LED) или жидкокристаллических дисплеев (LCD). В случае дисплеев очень большого формата для формирования сегментов также используются люминесцентные лампы . Со светодиодами используются одноразрядные дисплеи, которые технически отличаются от матричных дисплеев тем , что имеют общий анод или общий катод . Десятичная точка частично регулируется специальным образом.
Семисегментный декодер
Для управления семисегментными дисплеями, состоящими из светодиодов или ЖК-дисплеев, обычно используются встроенные семисегментные схемы декодирования (ИС), которые перекодируют двоично-кодированные числа (4 бита) в семь битов для управления семью сегментами. В дискретных часах 1970-х годов используются модули TTL и CMOS серий 74xx и 40xx от различных производителей, в основном типы, оканчивающиеся на 46 ... 49, 247 или 4511 . Это декодеры BCD , основанные на принципе демультиплексоров, за которыми следуют мультиплексоры, перекодированные с дополнительными элементами , не являющимися вентилями, и вентилями И, и встроенным драйвером вывода. В зависимости от компонента использовались драйверы вывода TTL с открытым коллектором до 30 вольт . В случае выходов CMOS используется их устойчивость к короткому замыканию, и небольшие светодиоды часто управляются без дополнительных компонентов. Некоторые схемы также предлагают функцию «проверки ламп», при которой активируются все выходы. Гашение путем деактивации модуля или его выходов назначается следующему подключению.
Мультиплексирование с временным разделением и регистры сдвига
Числами, состоящими из нескольких цифр, можно управлять с помощью метода мультиплексирования с временным разделением , что означает, что для каждой цифры не требуется дополнительная схема декодера. Недостатком здесь является мерцание дисплея на низких частотах и частичное снижение яркости дисплея, поскольку оно не контролируется постоянно. Другой метод - управление через регистры сдвига , которые запрашивают у процессора и 2–3 соединения для управления дисплеем и делают жгуты проводов тонкими.
С 1990-х годов программируемый микроконтроллер частично заменил ИС, которые ранее требовались в большом количестве для небольших дисплеев, хотя количество необходимых соединений ввода-вывода на микроконтроллере можно уменьшить с помощью декодера BCD-to-7-сегментный. В случае светодиодных дисплеев большего размера каскады драйверов подключаются ниже по потоку, поскольку выходы микроконтроллера не могут генерировать достаточный ток.
Управление несколькими дисплеями с помощью микроконтроллеров
Хотя отображение нескольких цифр на микросхемах счетчиков не вызывает проблем, количество необходимых соединений ввода-вывода становится критическим при использовании микроконтроллеров. Так и z. Б. цифровые часы (без секундной индикации) 28 светодиодов (или 27, т.к. цифра десятков часов не нуждается в сегменте). Даже при использовании микросхем драйверов это число довольно велико - 16. Это можно исправить, не подключая постоянно общее соединение цифры к напряжению питания, а управляя цифрами одну за другой. Затем можно сгруппировать семь отдельных соединений всех цифр. Это означает, что соединения ввода / вывода требуются для цифр , например, для 4-значных цифровых часов. Б. 11 подключений (см. Мультиплексор ). Это приводит к более низкой яркости, которую при необходимости можно компенсировать резисторами меньшего размера. Однако это может повредить дисплей в случае программных ошибок. Этот метод также приводит к появлению видимого мерцания, когда изображение снимается телекамерой (аналогично экранам для видеосъемки).
Лучшим, но более сложным методом является подключение ИС драйвера со встроенным регистром (например, 4511) к каждой цифре. Затем микроконтроллер может выбрать цифру, которую нужно изменить, через вход памяти и изменить ее, как описано, через подключенные линии данных.
Логическая таблица
Предположим, что 7-сегментный дисплей имеет четыре цифровых входа для управления. Затем существует следующее назначение входов (x3, x2, x1, x0) для семи сегментов (a, b, c, d, e, f, g):
| значение | x3 | x2 | x1 | x0 | персонаж | а | б | c | d | е | ж | грамм |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | |
0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 2 | 0 | 0 | 1 | 0 | |
1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 3 | 0 | 0 | 1 | 1 | |
1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 4-й | 0 | 1 | 0 | 0 |  |
0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 5 | 0 | 1 | 0 | 1 | |
1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 6-е | 0 | 1 | 1 | 0 | |
1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 7-е | 0 | 1 | 1 | 1 |  |
1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 8-е | 1 | 0 | 0 | 0 | |
1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 9 | 1 | 0 | 0 | 1 | |
1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 10 | 1 | 0 | 1 | 0 | |
1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 11 | 1 | 0 | 1 | 1 | |
0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 12-е | 1 | 1 | 0 | 0 | |
1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 13 | 1 | 1 | 0 | 1 | |
0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 14-е | 1 | 1 | 1 | 0 | |
1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 15-е | 1 | 1 | 1 | 1 | |
1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 |
Функции переключения для сегментов
Следующие функции переключения в дизъюнктивной нормальной форме (DNF) являются результатом приведенной выше логической таблицы:
Если вы ограничитесь десятичными цифрами, функции упростятся до:
Семисегментные блоки драйверов, которые могут отображать только десятичные цифры от 0 до 9, содержат только логические функции, показанные в последнем разделе, и отображают бессмысленные символы, если на входе присутствуют шестнадцатеричные значения от A до F.
Восьмисегментный дисплей
Некоторое время также использовались восьмисегментные дисплеи, которые позволяли отображать фигуры более круглыми. Они были использованы, среди прочего, в Digitron труб в Sharp EL-8 карманный калькулятор .
Девятисегментный дисплей
Дисплеи с девятью или одиннадцатью сегментами встречаются реже. Их также можно использовать для обозначения букв. Они используются с конца 1970-х годов, например, в шахматных компьютерах, таких как Chess Champion MK I от Skat Champion . Также есть два вертикальных сегмента посередине плюс две десятичные точки (верхний левый и нижний правый).
Существуют также другие варианты с диагональными сегментами, в частности, для лучшего представления кириллицы И и цифр 1, 3 и 7, а также другие варианты со специальными символами или для представления российских почтовых индексов 
.
Четырнадцатисегментный дисплей
.jpg)
Четырнадцатисегментный дисплей в основном используется для отображения всех заглавных букв латинского алфавита. Он может отображать только маленькие буквы в ограниченной степени. Широко распространены четырнадцатисегментные дисплеи для отображения RDS в радиоприемниках.
Средний горизонтальный элемент семисегментного дисплея разделен на два подсегмента, g 1 и g 2 . Два дополнительных вертикальных сегмента в центре по горизонтали, а также диагональные элементы между углами и центром обозначены сверху-слева направо снизу от h до m .
Шестнадцатисегментный дисплей
Этот дисплей может использоваться для отображения других знаков и символов, например Б. знак% .
В дополнение к индикации 14-сегмента, верхние и нижние горизонтальные сегменты также разделены на более 1 и 2 , а также d 1 и d 2 .
Точка (как знак препинания , десятичный разделитель или разделитель тысяч) также может быть полезна для отображения на шестнадцатисегментном дисплее, активировав только сегмент d 1 . Поэтому отдельный сегмент dp не является абсолютно необходимым.
веб ссылки
Индивидуальные доказательства
- ↑ Сегментные шрифты BMG / MIS Geascript
- ↑ Типовые листы 74LS47, 74HC4511