Şekil 1: Yedi segment LED ekran
Yedi segmentli LED ekran sekiz bölümden oluşur: 'A' ila 'G' etiketli yedi segment ve ondalık nokta (DP).Her segment, kombinasyon halinde aydınlatıldığında rakamların parçalarını ve bazı harfleri oluşturacak şekilde yapılandırılmış küçük bir LED'dir.İşte her segmente ve işlevine ayrıntılı bir bakış:
Bu yatay segment ekranın üstünde bulunur.0, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, A, E ve F gibi rakamların ve harflerin üst kısmını oluşturmak için yanar.
Sağ üst tarafta bulunan bu dikey segment, birçok rakamın ve harfin doğru kısmını oluşturmak için iyidir.0, 1, 2, 3, 4, 7, 8, 9, A, B, D ve E'de görünür.
Sağ alt tarafta bulunan bu dikey segment, karakterlerin sağ tarafını tamamlamak için 'B' segmentiyle çalışır.0, 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ve A, D'de kullanılır.
Bu yatay segment ekranın altında.0, 2, 3, 5, 6, 8, 9, a, d, e ve G'de aydınlatan çoğu sayının ve bazı harflerin tabanını oluşturur.
Sol alt tarafta bulunan bu dikey segment, karakterlerin sol alt kısmını oluşturmaya yardımcı olur.0, 2, 6, 8, E ve F'de yanar.
Sol üst tarafta bulunan bu dikey segment, karakterlerin sol tarafını tamamlamak için 'E' segmentiyle eşleştirir.0, 4, 5, 6, 8, 9, E ve F'de aktiftir.
Bu orta yatay segment ekranı geçer.2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, A, E ve G'de görünen sayıları ve harfleri etkili bir şekilde oluşturmak için vuruşlar ekler.
Segmentlerin sağ alt kısmına yerleştirilir ve ondalık değerleri görüntülemek için ondalık nokta kullanılır.Bu, ekranın parasal miktarlar veya ölçümler gibi kesin sayısal değerler gösterme yeteneğini geliştirir.
Her segment, çok çeşitli sayısal ve bazı alfabetik verileri temsil etmek için ayrı ayrı veya kombinasyon halinde kontrol edilebilir.Bu, yedi segment ekranını basit dijital okumalar için en iyi hale getirir.
Şekil 2: Yedi segment LED ekran parçaları
LED ekranlar: Daha fazla güç kullanın çünkü doğrudan diyotlardan ışık yayarlar.Parlak yerlerde bile çok görünürdürler.
LCD'ler: Doğrudan ışık yaymadıkları için daha az güç kullanın.Arka aydınlatmaya veya yansıtıcı bir yüzeye ihtiyaç duyarlar, bu da onları daha enerji tasarruflu ve pille çalışan cihazlar için iyi hale getirir.
LED ekranlar: Çok parlak ve net, dış mekan ve iyi aydınlatılmış alanlar için iyi.Kaliteyi kaybetmeden farklı açılardan net kalırlar.
• LCD'ler: Modern olanlar, gelişmiş arka ışıklar ve renkler nedeniyle görünürlük ve parlaklık ile daha iyidir, ancak LED'lere kıyasla genellikle sınırlı görüntüleme açılarına ve daha düşük parlaklığa sahiptirler.
LED ekranlar: Basit tasarım, sınırlı sayıda ve karakter göstermek için daha kolay ve daha ucuz.
LCD'ler: Filtreler ve sıvı kristal hücreler gibi ekstra katmanlar ve parçalar ile daha karmaşık.Bu onları daha pahalı hale getirir, ancak ayrıntılı görüntüler ve metinler gösterebilir.
LED ekranlar: Dayanıklı ve uzun ömürlü, zorlu koşulları işleyebilir.Sıcaklık ve nem gibi şeylerden daha az etkilenir.
LCD'ler: Dayanıklı ancak aşırı sıcaklıklarda sorunlar olabilir ve zaman içinde görüntü tutma veya "yanma" muzdarip olabilir.
Şekil 3: LED ekranlar ve LCD'ler
Ortak bir anot kurulumunda, tüm LED'lerin (veya diyotların) anotları, genellikle pozitif voltaj beslemesi paylaşılan bir noktaya bağlanır.Her bir LED veya diyot katotu daha sonra kontrol devresine veya bir dirençten ayrı ayrı topraklamaya bağlanır.Belirli bir LED'i aydınlatmak için, katoduna düşük bir voltaj (zemine yakın) uygularsınız.Katota daha yüksek bir voltaj (pozitif arzın yakınında) uygulamak LED'i kapatır.
Bir mikrodenetleyici ile ortak bir anot ekranı kullanılırken, ayrı segmentler ilgili katotlarını topraklayarak yanar.Mikrodenetleyici, aydınlatılacak segmentin katoduna düşük bir sinyal (0V veya toprak) gönderir.Bu, akımın ortak anottan segmentten yere akmasına ve aydınlatmasına izin verir.Bir segmenti kapatmak için, mikrodenetleyici yüksek bir sinyal (besleme voltajına yakın) gönderir ve akım akışını durdurur ve segmenti karanlık tutar.
Ortak bir anot yedi segmentli ekranda, LED segmentlerinin tüm anot bağlantıları tek bir ortak pime bağlanır ve daha sonra pozitif voltaj beslemesine (mantık "1") bağlanır.Sonuç olarak, tüm anotlar yüksek bir potansiyeldir.Belirli bir segmenti aydınlatmak için, katotuna düşük bir voltaj (mantık "0") uygulanır ve topraklanır.Bu, anottaki yüksek potansiyel ile katottaki düşük potansiyel arasındaki devreyi tamamlar ve segmentin aydınlanmasına neden olur.
Anot ekranları, yüksek bir çıkışın (mantık 1) segmentin kapalı olduğu ve düşük çıkışın (mantık 0) segmentin açık olduğu anlamına geldiği pozitif mantık devreleriyle iyi çalışır.Ayrıca, bu birçok dijital tasarımcı için basittir.Anot tek bir pozitif besleme noktasına bağlı olduğunda, kablolama basittir ve genel devre karmaşıklığını azaltır.
Mikrodenetleyici veya sürücü devresi, düşük güçlü uygulamalar veya sınırlı akım kaynak kabiliyetine sahip kontrolörler için zor olabilecek segmentleri aydınlatmak için akım kaynağı olmalıdır.
Şekil 4: Yaygın anot ve yaygın katot
Ortak bir katot konfigürasyonu, tüm LED'lerin katotlarını paylaşılan bir noktaya bağlar ve zemine veya negatif voltaj beslemesine bağlanır.Anotlar, tek tek dirençler aracılığıyla pozitif kaynağa bağlanır.Bir LED'i aydınlatmak için, anotuna yüksek bir voltaj (pozitif kaynağın yakınında) uygularsınız.Anot voltajının yakın seviyeye yakın seviyeye indirilmesi LED'i kapatır.
Bir mikrodenetleyici ile ortak bir katot ekranı kullanılırken, tek tek segmentler ilgili anotlarına yüksek bir sinyal uygulayarak yanar.Mikrodenetleyici, aydınlatılacak segmentin anotuna yüksek bir sinyal (besleme voltajına yakın) gönderir.Bu, akımın anottan segmentten ortak katota (öğütülmüş) akmasına izin verir, aydınlatır.Bir segmenti kapatmak için, mikrodenetleyici düşük bir sinyal gönderir, akım akışını durdurur ve segmenti karanlık tutar.
Yaygın bir katot yedi segmentli ekranda, LED segmentlerinin tüm katot bağlantıları, zemine bağlı ortak bir pime veya sıfır voltaj seviyesine (mantık "0") bağlıdır.Bu konfigürasyonda, katotlar düşük bir potansiyele sahiptir.Bir segmenti aydınlatmak için, anotuna yüksek bir voltaj (mantık "1") uygulanır ve potansiyelini katota göre yükseltir.Anottaki bu daha yüksek potansiyel, katota göre segmentin aydınlanmasına izin verir.
Ortak katot ekranları, yüksek bir çıkışın (mantık 1) segmentin açık olduğu ve düşük bir çıkışın (mantık 0) segmentin kapalı olduğu anlamına geldiği negatif mantık devreleri ile iyi çalışır.Ayrıca, mikrodenetleyici veya sürücü devresinin segmentleri aydınlatmak için akımı batırması ve özellikle yüksek akım batma yetenekleriyle tasarlananlar için daha verimli ve yönetilebilir.
Ortak katot, her segmentin anotunun kontrol devresine ayrı ayrı bağlanması gerektiğinden, devre tasarımını daha karmaşık hale getirdiğinden daha fazla kablolama bağlantısı gerektirir.
Bakış açısı |
Ortak anot ekranlar |
Ortak Katot Ekranları |
Sürüş mantığı |
Katotu çekerek aktive edilen segmentler
zemine (mantık "0"). |
Anotu sürerek aktive edilen segmentler
Yüksek (mantık "1"). |
Mantık aileleriyle uyumluluk |
Bu kaynak mantık aileleriyle en iyisi
Akım (yüksek mantık seviyesi). |
En iyisi batan mantık aileleri ile
Akım (düşük mantık seviyesi). |
Devre tasarımı ve karmaşıklığı |
Arayüz oluşturmak için daha karmaşık olabilir
mikrodenetleyiciler. |
Mikrodenetleyicilerle arayüzlemesi daha kolay
"1" mantığı için yüksek voltaj çıkış. |
Sürücülerin kullanılabilirliği ve seçimi |
Bazı sürücüler ortak için optimize edilmiştir
Anot yapılandırması. |
Bazı sürücüler ortak için optimize edilmiştir
Katot yapılandırması. |
Güç tüketimi |
Voltaj yönetimi gücü etkileyebilir
Farklı parlaklık seviyelerinde ve çoğullama sırasında tüketim. |
Yedi segmentli LED'leri aydınlatarak çalışmayı görüntüler.Anotu katotundan daha yüksek bir voltajdayken bir LED yanar.Parlaklık, LED'leri aşırı yüklemeden optimum görünürlüğü sağlamak için bir sürücü devresi tarafından düzenlenen akıma bağlıdır.
Segmentleri kontrol etmek, sinyal göndererek bunları açmayı veya kapatmayı içerir.Sinyaller, ikili kodlanmış ondalık (BCD) girişini segmentleri kontrol etmek için karşılık gelen sinyallere dönüştüren 4511 BCD-Yedi-segment kod çözücü/sürücü gibi bir mikrodenetleyici veya bir sürücü IC ile manuel veya dijital olarak gönderilebilir.
Şekil 5: Yedi segment ekranlar
Bir gerçek tablosu, her karakter için hangi segmentlerin yanacağını gösterir.İşte 0 ila 9 ve bazı harfler (A, B, C, D, E, F) için bir örnek:
Karakter |
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
DP |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
2 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
3 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
4 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
5 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
6 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
7 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
8 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
9 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
A |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
B |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
C |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
D |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
E |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
F |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
Bir segment altındaki her sütun (ondalık nokta için A'dan G ve DP'ye), bu segmentin karakteri görüntülemesi için gereken durumu gösterir.
• "1" segmentin açık olduğu anlamına gelir (aydınlatılmış).
• "0" segmentin kapalı olduğu anlamına gelir.
• Bu değerleri bir bayt veya bir dizi boolean değerde saklayın.
• Her bit veya boolean bir segmenti temsil eder.
• Tabloda "5" satırını bulun.
• A, C, D, F ve G segmentlerini 1'e ayarlayın.
• B, E ve DP segmentlerini 0 olarak ayarlayın.
• Mikrodenetleyicide doğrudan GPIO pimi kontrolü kullanın.
• Alternatif olarak, sinyalleri ve çıkışları segmentlere doğru voltajları yorumlayan bir sürücü IC kullanın.
Doğru satıra bakarak ve segmentleri belirtildiği gibi ayarlayarak, ekranı farklı karakterler gösterecek şekilde programlayabilirsiniz.
4511 sürücüsü, yedi segmentli ekranlarda sayıları göstermeye yardımcı olan bir çiptir.İkili kodlu ondalık (BCD) girişini ekrandaki sağ segmentleri aydınlatan sinyallere dönüştürür.Bu çip, tüm segment katotlarının yere bağlandığı ortak katot ekranlarıyla iyi çalışır.
Kullanımdayken, 4511 sürücü dört bit BCD girişi alır, 0 ila 9 arasında ondalık sayı anlamına gelir. Her bit yüksek (1) veya düşük (0) olabilir.Sürücü bu girişi okur ve ekrandaki doğru segmentleri aydınlatır.Örneğin, 5 numarayı göstermek için BCD girişi 0101'dir. Daha sonra sürücü, A, C, D, F ve G segmentlerini aydınlatır.Sürücünün içinde, mantık kapıları her segmenti kontrol etmek için BCD girişini kod çözer.Çıkışlar, yüksek bir çıkışın bir segmente açıldığı ortak bir katot kurulumundaki segmentleri aydınlatmak için gerekli voltaj seviyelerini sağlar.
4511 sürücüsünü mikrodenetleyicilere bağlamak, yedi segmentli ekranları dijital sistemlerde daha işlevsel ve otomatik hale getirir.Mikrodenetleyiciler dijital G/Ç pimleri aracılığıyla BCD değerleri 4511 sürücüsüne gönderebilir, ardından karşılık gelen sayıyı gösterir.Bu kurulum, eşzamanlı kontrol gerektiren birden fazla sayısal ekrana sahip sistemler için kullanışlıdır.Mikrodenetleyici, sensör verilerine, kullanıcı girişlerine veya dahili hesaplamalara göre ekran değerlerini güncelleyebilir.
Sürücüyü bir mikrodenetleyici ile entegre etmek için, mikrodenetleyicinin BCD çıkış pinlerini 4511 sürücüsünün BCD giriş pimlerine bağlayın.Diğer bağlantılar, uygulamaya bağlı olarak ekran etkinleştirme veya devre dışı işlevini ve ondalık noktayı kontrol edebilir.Dijital bir saatte, bir mikrodenetleyici saat, dakika ve saniye göstermek için birkaç 4511 sürücüsüne zaman verisi gönderebilir.Mikrodenetleyiciler, anahtarlar, tuş takımları veya ağ arayüzleri gibi diğer kontrol cihazlarıyla çalışabilir ve yedi segmentli ekran kullanan karmaşık kullanıcı arayüzleri oluşturabilir.
Şekil 6: 4511 Sürücü, yedi segmentli ekranlarla çalışır
Dijital Saatler: Zamanı yüksek görünürlükle gösterin.
Şekil 7: Yedi segment ekran saati
Ev aletleri: Mikrodalgalarda ve fırınlarda, pişirme sürelerini ve sıcaklıkları uygun ve verimli bir şekilde sergilemek için kullanılır.
Otomotiv Endüstrisi: Hızlı ve net okumalar için hız göstergeleri ve yakıt göstergeleri için araba panolarında kullanılır.
Şekil 8: Yedi segmentli ekran hız ve yakıt göstergeleri
Kamu Bilgileri Görüntüler: Asansörlerde ve toplu taşıma platformlarında yaygın olan, herkesin anlayabileceği formatta numaraları veya basit mesajları görüntüleme.
Oyun ve Eğlence: Pinball ve slot makineleri, puanları ve oyun bilgilerini dinamik olarak görüntülemek için kullanır.
Endüstriyel Kontrol Panelleri: Sıcaklıklar ve basınçlar gibi okumaları göstermek için zorlu ortamlarda tercih edilir, çünkü bunlar dayanıklı ve elektronik devrelerle bağlantı kurması kolaydır.
Yedi segmentli ekranlar, Nesnelerin İnterneti'ndeki (IoT) birçok akıllı cihaz için arayüz tasarımında önemlidir.
İlk olarak, IoT uygulamalarında kullanılan küçük, pille çalışan veya enerji tasarrufu sağlayan sistemler için mükemmeldir.
Ardından, termostatlar ve güvenlik sistemleri gibi akıllı ev cihazlarında net durum çıkışları veya sıcaklık ayarları sağlar, bu da kullanıcı etkileşimini basit ve ucuz hale getirir.
Ardından, IoT cihazlarında kullanılan sensörler ve mikrodenetleyicilerle entegre edilmesi kolay.
Son olarak, akıllı sayaçlar ve diğer izleme cihazları gibi uygulamalar için, özellikle uzaktan veya ulaşılması zor alanlarda kullanılır ve kullanıcıları değişiklik veya sorunlar konusunda uyarır.
Yedi segmentli ekranların kullanımı kolaydır, çünkü sayılar ve birkaç karakter gösteriyorlar.Karmaşık programlamaya veya ekstra yazılıma ihtiyaç duymazlar ve temel sayısal ekranlara ihtiyaç duyan sistemler için mükemmeldir.
Bu ekranlar gelişmiş ekran teknolojilerine kıyasla daha ucuzdur.Daha az bileşen ve daha basit kontrol mekanizmaları kullanırlar, cihazın toplam maliyetini azaltır.
Tasarım, düşük ışık koşullarında bile okunabilirlik sağlar.Her segment parlak, farklı ışık yayar, arka plana karşı yüksek kontrast sağlar ve görünürlüğü artırır.
Sağlam malzemelerden yapılmış, yedi segmentli ekranlar sıcaklık varyasyonlarını ve fiziksel stresle başa çıkabilir.
Ana dezavantajları sınırlı işlevselliğidir.Yalnızca numaraları ve birkaç karakter görüntüleyebilirler, bu da onları metin veya karmaşık grafiklere ihtiyaç duyan uygulamalar için uygun hale getirmezler.
Bu ekranlar genellikle sınırlı görüntüleme açılarına sahiptir, bilginin dış mekan veya büyük alan uygulamaları gibi farklı perspektiflerden görünmesi gereken durumlarda bir dezavantaj vardır.
Yedi segment ekranları LCD'ler gibi diğer türlerden daha fazla güç kullanır.Her aydınlatılmış segmentin sürekli güce ihtiyacı vardır ve pille çalışan veya güce duyarlı uygulamalar için daha az idealdir.
Tasarım ve işlevsellik, bunları standart rakamlar ve karakterlerle sınırlayan sabittir.Bu esneklik eksikliği, daha fazla özelleştirme gerektiren uygulamalarda bir sorun olabilir.
Dokuz segmentli ekran, ekranın üst ve alt kısımlarına yerleştirilen iki diyagonal segment ekleyerek standart yedi segmentli model üzerinde oluşturulur.Bu gösteriler 1970'lerde, özellikle hesap makinelerinde, dijital saatlerde ve erken elektronik cihazlarda popülerlik kazandı.
Şekil 9: Dokuz segment ekran
Tüm segmentler yandığında İngiliz bayrağına benzemesi nedeniyle genellikle "Union Jack" ekranı olarak adlandırılan on dört segment ekran, yedi segment yapıyı dört diyagonal segment, iki dikey ve bölünmüş orta yatay segment ile genişletir.Bu karmaşık tasarım, ekranın bilgi aktarma yeteneğini büyük ölçüde geliştirerek daha geniş bir sembol ve harf yelpazesine izin verir.Bu ekranlar, langırt makineleri, slot makineleri, VCR'ler, mikrodalga fırınlar ve hesap makineleri gibi eğlence ve ev cihazlarında yaygın olarak kullanılır.
Şekil 10: On dört segment ekran
On altı segment ekran, üst ve alt yatay segmentleri iki ek segmente bölerek on dört segment versiyonundan bir adım daha ileri gidiyor.Bu düzen, karakter gösteriminde daha da fazla esneklik sunar ve karmaşık sembollerin görüntülenmesine ve alfasumerik görünürlüğü artırmaya izin verir.On altı segment ekran genellikle araba stereolarında, telefon arayan kimliği ekranlarında ve ayrıntılı karakter ekranını gerektiren diğer multimedya arayüzlerinde kullanılır.
Şekil 11: On altı segment gösterileri
Bu tablo, farklı bölümlü ekran türlerini ve özelliklerini özetlemektedir:
Ekran tipi |
Tanım |
Dokuz segmentli ekranlar |
Daha iyi karakter farklılaşması
yedi segment. |
On dört segment ekran |
Daha fazla karakter ve tüketicide kullanılır
elektronik. |
On altı segment ekran |
En detaylı ve ayırt ediyor
karakterler. |
Yedi segmentli ekranları ve gelişmiş sürümlerinin incelenmesi, dijital ekranlarda önemlerini göstermektedir.Daha yeni teknolojilerle bile, yedi segmentli ekranlar hala değerlidir, çünkü basit, ucuz ve güvenilirdir.Bu makale temel yapılarını, nasıl çalıştıklarını kapsamaktadır ve bunları LCD'lerle karşılaştırır.Nesnelerin İnterneti (IoT) ve çeşitli endüstrilerdeki kullanımları hakkındaki tartışma, esnekliklerini ve kalıcı önemlerini vurgulamaktadır.Yedi segmentten on altı segment gösteriye geçiş, daha iyi işlevsellik ve görsel iletişim için devam eden çabayı göstermektedir.Sonunda, yedi segmentli ekranlar, temel mühendislik çözümlerinin karmaşık sistemleri destekleyebileceğini ve eski yöntemleri dijital dünyada yeni fikirlerle dengeleyebileceğini kanıtlıyor.
7 segmentli bir ekran, adını sayıları ve bazı harfleri göstermek için farklı desenlerde açılabilen veya kapatılabilen yedi ışık segmentine sahip olmaktan alır.Bu segmentler bir figüre benzer bir desende düzenlenmiştir.
Aydınlatmak istediğiniz segmentlere elektrik sinyalleri göndererek 7 segmentli bir LED ekranı kontrol edersiniz.Bu genellikle bir mikrodenetleyici veya her segmentin kontrol pimine yüksek veya düşük voltaj sinyalleri gönderen ve gerektiğinde açma veya kapatan bir dijital devre ile yapılır.
7 segmentli bir ekranın yaygın katot veya yaygın anot olup olmadığını öğrenmek için kablo veya veri sayfasını kontrol edin.Ortak bir katot ekranında, tüm negatif taraflar (katotlar) birbirine bağlanır ve pozitif voltaj uygulayarak segmentleri aydınlatırsınız.Ortak bir anot ekranda, tüm pozitif taraflar (anotlar) bağlanır ve zemin veya düşük voltaj uygulayarak segmentleri aydınlatırsınız.
Yedi segmentli bir ekranın işe yarayıp yaramadığını kontrol etmek için, her segmente tek tek güç uygulayın ve aydınlatılıp aydınlanmadıklarını görün.Ortak pim (katot veya anot) sırasıyla toprağa veya güce bağlanırken, her segment pimine bağlayan doğru dirençlerle bir güç kaynağı kullanın.Her segment yanarsa, ekran çalışıyor.
7 segmentli bir ekranı multimetre ile test etmek için diyot test moduna ayarlayın.Ortak pimi (anot veya katot) karşılık gelen multimetre kurşununa (anot için pozitif, katot için negatif) bağlayın.Her segment pimine diğer kurşuna dokunun.Çalışan bir segment, multimetre üzerinde bir voltaj düşüşü gösterecektir (LED'ler için yaklaşık 1.7 ila 2.0 volt).Voltaj düşüşü yoksa, segment hatalı olabilir.
Temel tek yedi segmentli bir ekranda 10 pine sahiptir-her segment için yedi, biri ondalık nokta için, ikisi de ortak bağlantılar (katot veya anot) için.Pim sayısı çift ekranlara veya ek özelliklere göre değişebilir.