Цифровые сегментные индикаторы 4 разряда. Arduino и четырехразрядный семисегментный индикатор

По просьбе трудящихся решил я рассказать о замечательной вещи под названием 7-ми сегментный светодиодный индикатор. Для начала что это такое. Вот такая вот штука. Это один разряд, так же бывают двух разрядные, трех и четырех разрядные. Видел еще шести разрядные. После каждого разряда стоит десятичная точка. Если разрядов четыре, то чаще всего после второго разряда можно встретить двоеточие для индикации секунд, при выводе времени. Разобравшись с железками давайте перейдем к изучению схемы. Что вообще такое динамическая индикация и зачем она нужна. Так-как индикатор 7-ми сегментный, то для отображения цифры используется всего 7 сегментов. Обозначаются они всегда латинскими буквами A, B, C, D, E, F, G и DP Смотрим картинку. Под каждым сегментом расположен светодиод. Все светодиоды одним концом объеденены. Либо анодами либо катодами, а противоположные концы выведены наружу. Легко заметить что для отображения цифры необходимо использовать 8 выводов. Один общий и семь для сегментов. Если это касается одного разряда, то тут думать не о чем, просто вешаем все на один порт. А если разрядов четыре? Восемь помножим на четыре будет тридцать два. О... Да над таким индикатором 32 мега будет одна корпеть. Так дело не пойдет. Есть два решения. Наша с вами динамическая индикация либо статическая. Что бы дальше разбираться, давайте посмотрим схему включения индикатора.

Данная схема подразумевает динамическую индикацию. Да что я все динамическая да статическая. В чем разница?. Статическая индикация - это когда мы задали каждому разряду по своей цифре и она постоянно горит, а динамическая - это когда мы выводим цифру в первый разряд, потом его гасим и выводим во второй разряд, потом его гасим и выводим в третий разряд и так далее пока не закончатся разряды. После последнего разряда переходим опять к первому и так по кругу. Если это делать медленно то можно будет лицезреть цифровую бегущую строку, а если увеличить скорость к примеру до 50 Гц, то уже мерцания глаз не увидит. Вот таким образом и работает динамическая индикация. Давайте теперь разберем схему. Слева МК ATmega8 за ней на порту D висит микросхема 74ALS373. Зачем она нужна? Дело в том что индикатор это просто 8 светодиодов собранных в некую матрицу. То есть индикатор можно представить в виде линейки из 8 светодиодов. А как известно светодиоды кушают по отношению к МК ого го сколько. Конечно не возбраняется подключение напрямую, но лучше поставить между МК и индикатором какой-нибудь ретранслятор. Вот для этих целей я и решил использовать 8-и разрядный буфер с защелкой. Почему именно его. С учетом того что индикатор я использую с общим анодом, то есть для задачи цифры активный уровень 0, то можно было бы смело использовать микросхему ULN2003A(7 транзисторных сборок по схеме Дарлингтона) и не париться с буфером, но... Но в том что ULN2003A имеет на борту только NPN транзисторы и я могу использовать индикатор только с общим анодом, а если нужно поставить с общим катодом? Вот тут и поможет буфер, так как что я туда напишу, то и будет на выходе. Хочешь 0, хочешь 1. Управляющие ножки подключены в режиме транслятора. То есть буфер выводит на выход тоже самое что и на входе. Аля псевдо гальваническая развязка. За буфером следуют токоограничивающие резисторы. Помним, это светодиоды и без резисторов сгорят. Номинал резисторов нужно подбирать чуть меньше чем допустимо. Дело в том что динамическая индикация выводит символы с некой частотой и она с родни ШИМу, то есть чем выше частота, тем выше так сказать контрастность. И при максимально комфортной контрастности цифры будут светить чуть тускнее. По этому резисторы нужно брать чуть меньшего номинала. Я использовал 360Ом только потому что у меня такие были в наличии. Далее после резисторов наш индикатор. С другой стороны, где аноды, я подключил первые четыре разряда порта С. Так, со схемой вроде разобрались. Теперь давайте обсудим алгоритм программы. Для того чтобы поочередно включать разряды индикатора, напишем отдельную функцию и будем ее бесконечно вызывать в основном теле программы. Конкретнее, функция будет получать число от 0 до 9999, рабирать его на разряды и потом выводить каждый разряд на своем месте. Если число имеет количество разрядов меньше 4, то пустышки слева будем заполнять нулями. Ровняемся по правому краю. Бегать по разрядам будем слева направо. Чтобы было видно какие-нибудь действия, то мы используя прерывания от счетчика, раз в секунду будем увеличивать выводимое число на единицу. Так задача поставлена, к бою. #define F_CPU 7372800UL // Частота кварца #include #include #include volatile unsigned int test = 9980; // Переменная для вывода на индикатор ISR(TIMER1_COMPA_vect) // Обработчик прерывания по совпадению таймера 1 { test++; // Увеличить выводимое число if(test > 9999) test = 0; // Если вышел за пределы четырех разрядов, обнулить TCNT1H=0x00; // Сброс регистра TCNT1L=0x00; // счета } void dig_out(int num); // Объявление функции вывода на индикатор int main(void) { DDRC = 0x0F; // Настройка портов DDRD = 0xFF; // для работы с индикатором Порт С для разрядов, Порт D для цифр TCCR1A=0x00; // Настройка таймера TCCR1B=0x04; TCNT1H=0x00; TCNT1L=0x00; OCR1AH=0x70; OCR1AL=0x80; TIMSK=0x10; sei(); // Разрешение прерываний while(1) { dig_out(test); //Постоянно вызываем функцию вывода текущего числа } } void dig_out(int num) // Функция для вывода на индикатор 4-х разрядов { unsigned char i = 0; // Переменная счетчика unsigned char raz = 1; // Номер разряда unsigned char dig_num = {0x40, 0x79, 0x24, 0x30, 0x19, 0x12, 0x02, 0x78, 0x00, 0x10}; // Коды цифр для индикатора с общим анодом unsigned char dig = {0, 0, 0, 0}; // Массив для значения разряда if(num { dig =0; dig =0; dig =0; } if(num // Для заполнения нулями левых разрядов { dig =0; dig =0; } if(num // Для заполнения нулями левых разрядов { dig =0; } while(num > 999) // Получение количества тысяч { dig++; num -= 1000; } while(num > 99) // Получение количества сотен { dig++; num -= 100; } while(num > 9) // Получение числа десятков { dig++; num -= 10; } dig = num; // Получения количества единиц while(raz // Крутимся пока не заполним все 4 разряда { PORTC = raz; // Выбираем разряд PORTD = dig_num]; // Выводим цифру raz = raz// Сдвигаемся на следующий разряд i++; // Увеличиваем индекс следующей цифры _delay_ms(1); // Задержка 1 мс } } Вот и весь код. Расписывать его не буду так как он имеет комментарии к каждой строке. Ниже можно скачать архив с проектом под AtmelStudio6.2 Если все же возникнут вопросы, то милости просим на форум. Ну и для самых привередливых ниже видео все этой балалайки))).

Новые статьи

● Проект 7: Матрица 4-разрядная из 7-сегментных индикаторов. Делаем динамическую индикацию

В этом эксперименте мы рассмотрим работу Arduino с 4-разрядной семисегментной матрицей. Получим представление о динамической индикации, позволяющей использовать одни выводы Arduino при выводе информации на несколько семисегментных индикаторов.

Необходимые компоненты:

Матрица 4-разрядная из семисегментных индикаторов состоит из четырех семисегментных индикаторов и предназначена для одновременного вывода на матрицу 4 цифр, также есть возможность вывода десятичной точки. Схема 4-разрядной матрицы на 7-сегментных индикаторах показана на рис. 7.1.

Рис. 7.1. Схема 4-разрядной матрицы на 7-сегментных индикаторах

Для вывода цифры необходимо зажечь нужные светодиоды на контактах A-G и DP и выбрать нужную матрицу подачей LOW на вывод 6, 8, 9 или 12.
Подключим контакты матрицы к плате Arduino и будем выводить цифры на различные разряды матрицы. Для подключения нам понадобятся 12 выводов Arduino. Схема соединений для подключения 4-разрядной матрицы к плате Arduino показана на рис. 7.2. При подключении контактов используются ограничительные резисторы 510 Ом.

Рис. 7.2. Схема подключения 4-разрядной матрицы к Arduino

Напишем скетч последовательного вывода цифр (0-9) на произвольный регистр матрицы. Для выбора случайного значения из диапазона будем использовать функцию random(). В массиве numbers хранятся значения, соответствующие данным для отображения цифр 0-9 (старший разряд байта соответствует метке сегмента A индикатора, а младший - сегменту G), в массиве pins - значения контактов для сегментов A-G и DP, в массиве pindigits - значения контактов для выбора разряда матрицы. Содержимое скетча показано в листинге 7.1.

// переменная для хранения значения текущей цифры int number=0 ; // семисегментного индикатора int digit=0 ; void setup () { for (int i=0 ;i<8 ;i++) pinMode(pins[i],OUTPUT); for (int i=0 ;i<4 ;i++) {pinMode(pindigits[i],OUTPUT); digitalWrite(pindigits[i],HIGH); } } void loop () { number=(number+1 )%10 ; showNumber(number); // DS for (int i=0 ;i<4 ;i++) digitalWrite(pindigits[i],HIGH); digit=random(0 ,4 ); digitalWrite(pindigits,LOW); delay(3000 ); } void showNumber (int num) { for (int i=0 ;i<7 ;i++) { if (bitRead(numbers,7 -i)==HIGH) // зажечь сегмент // потушить сегмент digitalWrite(pins[i],LOW); } }
Порядок подключения:

1. Подключаем семисегментный индикатор по схеме на рис. 7.3.
2. Загружаем в плату Arduino скетч из листинга 7.2.

// список выводов Arduino для подключения к разрядам a-g // семисегментного индикатора int pins={9 ,13 ,4 ,6 ,7 ,10 ,3 ,5 }; // значения для вывода цифр 0-9 byte numbers = { B11111100, B01100000, B11011010, B11110010, B01100110, B10110110, B10111110, B11100000, B11111110, B11110110}; // переменная для хранения и обработки текущего значения int number=0 ; int number1=0 ; int number2=0 ; // семисегментного индикатора int pindigits={2 ,8 ,11 ,12 }; // переменная для хранения текущего разряда int digit=0 ; // для отмеривания 100 мс unsigned long millis1=0 ; // режим 1 - секундомер работает mode=0 ; const int BUTTON=14 ; // Контакт 14(A0) для подключения кнопки int tekButton = LOW; // Переменная для сохранения текущего состояния кнопки int prevButton = LOW; // Переменная для сохранения предыдущего состояния // к нопки boolean ledOn = false ; // Текущее состояние светодиода (включен/выключен) void setup () { // Сконфигурировать контакт кнопки как вход pinMode (BUTTON, INPUT); // Сконфигурировать контакты как выходы for (int i=0 ;i<8 ;i++) pinMode(pins[i],OUTPUT); for (int i=0 ;i<4 ;i++) {pinMode(pindigits[i],OUTPUT); digitalWrite(pindigits[i],HIGH); } } void loop () { tekButton = debounce(prevButton); if (prevButton == LOW && tekButton == HIGH) // если нажатие... { mode=1 -mode; // изменение режима if (mode==1 ) number=0 ; } if (millis()-millis1>=100 && mode==1 ) {millis1=millis1+100 ; number=number+1 ; if (number==10000 ) number=0 ; } number1=number; for (int i=0 ;i<4 ;i++) { number2=number1%10 ; number1=number1/10 ; showNumber(number2,i); for (int j=0 ;j<4 ;j++) digitalWrite(pindigits[j],HIGH); digitalWrite(pindigits[i],LOW); delay(1 ); } } // функция вывода цифры на семисегментный индикатор void showNumber (int num,int dig) { for (int i=0 ;i<8 ;i++) { if (bitRead(numbers,7 -i)==HIGH) // зажечь сегмент digitalWrite(pins[i],HIGH); else // потушить сегмент digitalWrite(pins[i],LOW); } if (dig==1 ) // десятичная точка для второго разряда digitalWrite(pins,HIGH); } // Функция сглаживания дребезга. Принимает в качестве // аргумента предыдущее состояние кнопки и выдает фактическое. boolean debounce (boolean last) { boolean current = digitalRead(BUTTON); // Считать состояние кнопки, if (last != current) // если изменилось... { d elay (5 ) ; // ж дем 5 м с current = digitalRead(BUTTON); // считываем состояние кнопки return current; // возвращаем состояние кнопки } }

3. Нажатием кнопки запускаем или останавливаем секундомер.

Семисегментные светодиодные индикаторы очень популярны среди устройств отображения цифровых значений и находят применение в передних панелях микроволновых печей, стиральных машин, цифровых часах, счетчиках, таймерах и др. По сравнению с ЖК индикаторами, сегменты светодиодного индикатора светятся ярко и различимы на большом расстоянии и при широком угле обзора. Для подключения семисегментного 4-разрядного индикатора к микроконтроллеру потребуется, по крайней мере, 12 линий ввода/вывода. Поэтому использовать данные индикаторы с микроконтроллерами с малым количеством выводов, например серии от компании , практически невозможно. Конечно, можно использовать разные методы мультиплексирования (описание которых можно найти на сайте в разделе "Схемы"), но и в этом случае имеются определенные ограничения для каждого метода, и зачастую в них используются сложные программные алгоритмы.

Мы рассмотрим метод подключения индикатора по интерфейсу SPI, который потребует всего 3 линии ввода/вывода микроконтроллера. При этом сохранится управление всеми сегментами индикатора.

Для подключения 4-разрядного индикатора к микроконтроллеру по SPI шине используется специализированная микросхема-драйвер производства компании . Микросхема способна управлять восемью семисегментными индикаторами с общим катодом и имеет в своем составе BCD-декодер, драйверы сегментов, схему мультиплексирования и статическое ОЗУ для хранения значений цифр.

Ток через сегменты индикаторов устанавливается с помощью лишь одного внешнего резистора. Дополнительно микросхема поддерживает управление яркостью индикаторов (16 уровней яркости) посредством встроенного ШИМ.

Рассматриваемая в статье схема - это схема дисплейного модуля с интерфейсом SPI, который может использоваться в радиолюбительских конструкциях. И нас больше интересует не сама схема, а работа с микросхемой по интерфейсу SPI. Питание модуля +5 В подается на вывод Vcc, сигнальные линии MOSI, CLK и CS предназначены для коммуникации мастер-устройства (микроконтроллер) с ведомым (микросхема MAX7219).

Микросхема используется в стандартном включении, из внешних компонентов нужен только резистор, который задает ток через сегменты, защитный диод по питанию и фильтрующий конденсатор по питанию.

Данные передаются в микросхему 16-битными пакетами (по два байта), которые помещаются во встроенный 16-битный регистр сдвига по каждому нарастающему фронту сигнала CLK. 16-битный пакет мы обозначим D0-D15, где биты D0-D7 содержат данные, D8-D11 содержат адрес регистра, биты D12-D15 значения не имеют. Бит D15 - старший значащий бит и является первым принимаемым битом. Хотя микросхема способна управлять восемью индикаторами, мы рассмотрим работу только с четырьмя. Управление ими осуществляется на выходах DIG0 - DIG3, расположенных в последовательности справа налево, 4-битные адреса (D8-D11), которые им соответствуют, это 0×01, 0×02, 0×03 и 0×04 (шестнадцатеричный формат). Регистр цифр реализуется на базе встроенного ОЗУ с организацией 8×8 и адресуются непосредственно, так что каждая отдельная цифра на дисплее может обновляться в любое время. В следующей таблице приведены адресуемые цифры и регистры управления микросхемы MAX7219.

Регистры управления

Микросхема MAX1792 имеет 5 регистров управления: режим декодирования (Decode-Mode), управление яркостью индикатора (Intensity), регистр количества подключенных индикаторов (Scan Limit), управление включением и выключением (Shutdown), режим тестирования (Display Test).

Включение и выключение микросхемы

При подаче питания на микросхему все регистры сбрасываются, и она переходит в режим Shutdown (выключение). В этом режиме дисплей отключен. Для перехода в нормальный режим работы необходимо установить бит D0 регистра Shutdown (адрес 0Сh). В любое время этот бит может быть сброшен, чтобы перевести драйвер в выключенное состояние, при это содержимое всех регистров сохраняется неизменным. Этот режим может использоваться для экономии энергии или в режиме сигнализации миганием индикатора (последовательная активация и деактивация режима Shutdown).

Перевод микросхемы в режим Shutdown осуществляется последовательной передачей адреса (0Сh) и данных (00h), а передача 0Ch (адрес) и затем 01h (данные) возвращают в нормальный режим работы.

Режим декодирования

C помощью регистра выбора режима декодирования (адрес 09h) можно использовать BCD code B декодирование (отображаемые символы 0-9, E, H, L, P, -) или же без декодирования для каждой цифры. Каждый бит в регистре соответствует одной цифре, установка логической единицы соответствует включению декодера для данного разряда, установка 0 - декодер исключается. Если используется BCD декодер, то принимается во внимание только младший полубайт данных в регистрах цифр (D3-D0), биты D4-D6 игнорируются, бит D7 не зависит от BCD декодера и отвечает за включение десятичной точки на индикаторе, если D7=1. Например, при последовательной посылке байтов 02h и 05h на индикаторе DIG1 (второй разряд справа) будет отображаться цифра 5. Подобным образом, при посылке 01h и 89h на индикаторе DIG0 будет отображаться цифра 9 с включенной десятичной точкой. В таблице ниже приведен полный список символов, отображаемых при использовании BCD декодера микросхемы.

При исключении BCD декодера из работы биты данных D7-D0 соответствуют линиям сегментов (A-G и DP) индикатора.

Управление яркостью индикаторов

Микросхема позволяет программно управлять яркостью индикаторов посредством встроенного ШИМ. Выход ШИМ контролируется младшим полубайтом (D3-D0) регистра Intensity (адрес 0Ah), который позволяет устанавливать один из 16 уровней яркости. При установке всех битов полубайта в 1 выбирается максимальная яркость индикатора.

Количество подключенных индикаторов

В регистре Scan-Limit (адрес 0Bh) устанавливается значение количества разрядов, обслуживаемых микросхемой (1 … 8). Для нашего варианта с 4 разрядами в регистр должно быть записано значение 03h.

Тест индикатора

Регистр, отвечающий за этот режим, находится по адресу 0Fh. Устанавливая бит D0 в регистре, пользователь включает все сегменты индикаторов, при этом содержимое регистров управления и данных не изменяется. Для выключения режима Display-Test бит D0 должен быть равен 0.

Интерфейс с микроконтроллером

Модуль индикатора может быть подключен к любому микроконтроллеру, который имеет три свободные линии ввода/вывода. Если микроконтроллер имеет встроенный аппаратный модуль SPI, то модуль индикатора может подключаться как ведомое устройство на шине. В этом случае сигнальные линии SPI интерфейса SDO (serial data out), SCLK (serial clock) и SS (slave select) микроконтроллера могут быть непосредственно подключены к выводам MOSI, CLK и CS микросхемы MAX7219 (модуля), сигнал CS имеет активный низкий уровень.

В случае если микроконтроллер не имеет аппаратного SPI, то интерфейс можно организовать программно. Общение с микросхемой MAX7219 начинается с установки и удержания низкого уровня на линии CS, после чего последовательно посылаются 16 бит данных (старший значимый бит передается первым) по линии MOSI по нарастающему фронту сигнала CLK. По завершению передачи на линии CS опять устанавливается высокий уровень.

В секции загрузок пользователи могут скачать исходный текст тестовой программы и HEX-файл прошивки, в которой реализуется обычный 4-разрядный счетчик с отображением значений на модуле индикатора с интерфейсом SPI. Используемый микроконтроллер - , интерфейс реализован программно, сигнальные линии CS, MOSI и CLK модуля индикатора подключены к портам GP0, GP1 и GP2, соответственно. Используется компилятор mikroC для PIC микроконтроллеров (mikroElektronika

Схема подключения одноразрядного семисегментного индикатора
Схема подключения многоразрядного семисегментного индикатора

Устройство отображения цифровой информации. Это - наиболее простая реализация индикатора, который может отображать арабские цифры. Для отображения букв используются более сложные многосегментные и матричные индикаторы.

Как говорит его название, состоит из семи элементов индикации (сегментов), включающихся и выключающихся по отдельности. Включая их в разных комбинациях, из них можно составить упрощённые изображения арабских цифр.
Сегменты обозначаются буквами от A до G; восьмой сегмент - десятичная точка (decimal point, DP), предназначенная для отображения дробных чисел.
Изредка на семисегментном индикаторе отображают буквы.

Бывают разных цветов, обычно это белый, красный, зеленый, желтый и голубой цвета. Кроме того, они могут быть разных размеров.

Также, светодиодный индикатор может быть одноразрядным (как на рисунке выше) и многоразрядным. В основном в практике используются одно-, двух-, трех- и четырехразрядные светодиодные индикаторы:

Кроме десяти цифр, семисегментные индикаторы способны отображать буквы. Но лишь немногие из букв имеют интуитивно понятное семисегментное представление.
В латинице : заглавные A, B, C, E, F, G, H, I, J, L, N, O, P, S, U, Y, Z, строчные a, b, c, d, e, g, h, i, n, o, q, r, t, u.
В кириллице : А, Б, В, Г, г, Е, и, Н, О, о, П, п, Р, С, с, У, Ч, Ы (два разряда), Ь, Э/З.
Поэтому семисегментные индикаторы используют только для отображения простейших сообщений.

Всего семисегментный светодиодный индикатор может отобразить 128 символов:

В обычном светодиодном индикаторе девять выводов: один идёт к катодам всех сегментов, а остальные восемь - к аноду каждого из сегментов. Эта схема называется «схема с общим катодом» , существуют также схемы с общим анодом (тогда все наоборот). Часто делают не один, а два общих вывода на разных концах цоколя - это упрощает разводку, не увеличивая габаритов. Есть еще, так называемые «универсальные», но я лично с такими не сталкивался. Кроме того существуют индикаторы со встроенным сдвиговым регистром, благодаря чему намного уменьшается количество задействованных выводов портов микроконтроллера, но они намного дороже и в практике применяются редко. А так как необъятное не объять, то такие индикаторы мы пока рассматривать не будем (а ведь есть еще индикаторы с гораздо большим количеством сегментов, матричные).

Многоразрядные светодиодные индикаторы часто работают по динамическому принципу: выводы одноимённых сегментов всех разрядов соединены вместе. Чтобы выводить информацию на такой индикатор, управляющая микросхема должна циклически подавать ток на общие выводы всех разрядов, в то время как на выводы сегментов ток подаётся в зависимости от того, зажжён ли данный сегмент в данном разряде.

Подключение одноразрядного семисегментного индикатора к микроконтроллеру

На схеме ниже, показано как подключается одноразрядный семисегментный индикатор к микроконтроллеру.
При этом следует учитывать, что если индикатор с ОБЩИМ КАТОДОМ , то его общий вывод подключается к «земле» , а зажигание сегментов происходит подачей логической единицы на вывод порта.
Если индикатор с ОБЩИМ АНОДОМ , то на его общий провод подают «плюс» напряжения, а зажигание сегментов происходит переводом вывода порта в состояние логического нуля .

Осуществление индикации в одноразрядном светодиодном индикаторе осуществляется подачей на выводы порта микроконтроллера двоичного кода соответствующей цифры соответствующего логического уровня (для индикаторов с ОК — логические единицы, для индикаторов с ОА — логические нули).

Токоограничительные резисторы могут присутствовать в схеме, а могут и не присутствовать. Все зависит от напряжения питания, которое подается на индикатор и технических характеристик индикаторов. Если, к примеру, напряжение подаваемое на сегменты равно 5 вольтам, а они рассчитаны на рабочее напряжение 2 вольта, то токоограничительные резисторы ставить необходимо (чтобы ограничить ток через них для повышенного напряжении питания и не сжечь не только индикатор, но и порт микроконтроллера).
Рассчитать номинал токоограничительных резисторов очень легко, по формуле дедушки Ома .
К примеру, характеристики индикатора следующие (берем из даташита):
— рабочее напряжение — 2 вольта
— рабочий ток — 10 мА (=0,01 А)
— напряжение питания 5 вольт
Формула для расчета:
R= U/I (все значения в этой формуле должны быть в Омах, Вольтах и Амперах)
R= (напряжение питания — рабочее напряжение)/рабочий ток
R= (5-2)/0.01 = 300 Ом

Схема подключения многоразрядного семисегментного светодиодного индикатора в основном та-же, что и при подключении одноразрядного индикатора. Единственное, добавляются управляющие транзисторы в катодах (анодах) индикаторов:

На схеме не показано, но между базами транзисторов и выводами порта микроконтроллера необходимо включать резисторы, сопротивление которых зависит от типа транзистора (номиналы резисторов рассчитываются, но можно и попробовать применить резисторы номиналом 5-10 кОм).

Осуществление индикации разрядами осуществляется динамическим путем:
— выставляется двоичный код соответствующей цифры на выходах порта РВ для 1 разряда, затем подается логический уровень на управляющий транзистор первого разряда
— выставляется двоичный код соответствующей цифры на выходах порта РВ для 2 разряда, затем подается логический уровень на управляющий транзистор второго разряда
— выставляется двоичный код соответствующей цифры на выходах порта РВ для 3 разряда, затем подается логический уровень на управляющий транзистор третьего разряда
— итак по кругу
При этом надо учитывать:
— для индикаторов с ОК применяется управляющий транзистор структуры NPN (управляется логической единицей)
— для индикатора с ОА — транзистор структуры PNP (управляется логическим нулем)

Существуют такие параметры, для которых было бы удобнее выдавать объективную информацию, чем просто индикацию. Например, температура воздуха на улице или время на будильнике. Да, все это можно было бы сделать на светящихся лампочках или светодиодах. Один градус – один горящий светодиод или лампочка и тд. Но считать эти светлячки – ну уж нет! Но, как говорится, самые простые решения – самые надежные. Поэтому, долго не думая, разработчики взяли простые светодиодные полосы и расставили их в нужном порядке.

В начале двадцатого века с появлением электронных ламп появились первые газоразрядные индикаторы

С помощью таких индикаторов можно было вывести цифровую информацию в арабских цифрах. Раньше именно на таких лампах делали различную индикацию для приборов и других электронных устройств. В настоящее время газоразрядные элементы почти уже нигде не применяются. Но ретро – это всегда модно, поэтому, многие радиолюбители собирают для себя и своих близких прекрасные часы на газоразрядных индикаторах .

Минус газоразрядных ламп – кушают много электроэнергии. Про долговечность можно и поспорить. У нас в университете до сих пор в лабораторных кабинетах эксплуатируются частотомеры на газоразрядных индикаторах.

Семисегментные индикаторы

С появлением светодиодов ситуация кардинально изменилась в лучшую сторону. Светодиоды сами по себе потребляют маленький ток. Если расставить их в нужном положении, то можно высвечивать абсолютно любую информацию. Для того, чтобы высветить все арабские цифры, достаточно всего семь светящихся светодиодных полос – сегментов, выставленных определенным образом:

Почти ко всем таким семисегментным индикаторам добавляют также и восьмой сегмент – точку, для того, чтобы можно было показать целое и дробное значение какого-либо параметра

По идее у нас получается восьми сегментный индикатор, но по-старинке его также называют семисегментным.

Что получается в итоге? Каждая полоска на семисегментном индикаторе засвечивается светодиодом или группой светодиодов. В результате, засветив определенные сегменты, мы можем вывести цифру от 0 и до 9, а также буквы и символы.

Виды и обозначение на схеме

Существуют одноразрядные, двухразрядные, трехразрядные и четырехразрядные семисегментные индикаторы. Более четырех разрядов я не встречал.

На схемах семисегментный индикатор выглядит примерно вот так:

В действительности же, помимо основных выводов, каждый семисегментный индикатор также имеет общий вывод с общим анодом (ОА) или общим катодом (ОК)

Внутренняя схема семисегментного индикатора с общим анодом будет выглядеть вот так:

а с общим катодом вот так:

Если семисегментный индикатор у нас с общим анодом (ОА), то в схеме мы должны на этот вывод подавать “плюс” питания, а если с общим катодом (ОК) – то “минус” или землю.

Как проверить семисегментный индикатор

У нас имеются в наличии вот такие индикаторы:

Для того, чтобы проверить современный семисегментный индикатор, нам достаточно мультиметра с функцией прозвонки диодов. Для начала ищем общий вывод – это может быть или ОА или ОК. Здесь только методом тыка. Ну а далее проверяем работоспособность остальных сегментов индикатора по схемам выше.

Как вы видите ниже на фото, у нас загорелся проверяемый сегмент. Таким же образом проверяем и другие сегменты. Если все сегменты горят, то такой индикатор целый и его можно использовать в своих разработках.

Иногда напряжения на мультиметре не хватает для проверки сегмента. Поэтому, берем блок питания , и выставляем на нем 5 Вольт. Чтобы ограничить ток через сегмент, проверяем через резистор на 1-2 Килоома.

Таким же образом проверяем индикатор от китайского приемника

В схемах семисегментные индикаторы соединяются с резисторами на каждом выводе

В нашем современном мире семисегментные индикаторы заменяются жидко-кристаллическими индикаторами, которые могут высвечивать абсолютно любую информацию

но для того, чтобы их использовать, нужны определенные навыки в схемотехнике таких устройств. Поэтому, семисегментные индикаторы до сих пор находят применение, благодаря дешевизне и простоте использования.