Семисегментный дисплей - Seven-segment display

Типичный 7-сегментный ВЕЛ компонент отображения, с десятичной точкой в ​​широком ОКУНАТЬ -10 пакет

А семисегментный дисплей это форма электронного устройство отображения для отображения десятичный цифры это альтернатива более сложным матричные дисплеи.

Семисегментные дисплеи широко используются в цифровые часы, электронные счетчики, калькуляторы и другие электронные устройства, отображающие числовую информацию.[1]

История

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

Семисегментный дисплей с нитью

Некоторые ранние семисегментные дисплеи использовали нити накаливания в откачанной лампочке; они также известны как нумитроны.[4] Вариант (минитроны) использовал откачанный в горшке коробка. Минитроны - это сегментные дисплеи с нитью накала, которые размещены в корпусах DIP, как современные сегментные светодиодные дисплеи. У них может быть до 16 сегментов.[5][6][7] Были также сегментные дисплеи, в которых вместо светодиодов или нитей накаливания использовались маленькие лампы накаливания. Они работали так же, как современные сегментные светодиодные дисплеи.[8]

Вакуумный флуоресцентный дисплей версии также использовались в 1970-х годах.[9]

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

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

Для многих приложений матричные ЖК-дисплеи в значительной степени вытеснили светодиодные дисплеи в целом, хотя даже в ЖК-дисплеях широко распространены семисегментные дисплеи. В отличие от светодиодов, формы элементов на ЖК-панели произвольны, поскольку на дисплее они формируются фотолитография. В отличие от этого, формы светодиодных сегментов имеют тенденцию быть простыми. прямоугольники, что отражает тот факт, что им необходимо физически придавать форму, что затрудняет формирование более сложных форм, чем сегменты 7-сегментных дисплеев. Однако высокий коэффициент распознавания семисегментных дисплеев и сравнительно высокая визуальная контраст получаемые такими дисплеями относительно точечно-матричных цифр, делает семисегментные многозначные ЖК-экраны очень распространенными на основных калькуляторы.

Семисегментный дисплей вдохновил шрифтовые дизайнеры для создания шрифтов, напоминающих этот дисплей (но более разборчивых), например Новый алфавит, «DB LCD Temp», «ION B» и т. Д.

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

Реализации

Семисегментные дисплеи могут использовать жидкокристаллический дисплей (ЖК-дисплей), а светодиод (Светодиод) для каждого сегмента, электрохромный дисплей, или другие методы генерации света или управления, такие как холод катод газоразряд (панаплекс), вакуумно-люминесцентный (VFD), лампы накаливания (Numitron) и др. За бензин ценовые тотемы и другие крупные знаки, лопаточные дисплеи состоящие из электромагнитно перевернутых светоотражающих сегментов (или «лопастей») все еще широко используются. Альтернативой 7-сегментному дисплею в 1950–1970-х годах была неоновая лампа с холодным катодом. никси трубка. Начиная с 1970 г. RCA продал устройство отображения, известное как Numitron в котором использовались лампы накаливания, расположенные на семисегментном дисплее.[12] В СССР первый электронный калькулятор «Вега», выпускавшийся с 1964 года, содержит 20 десятичных знаков с семисегментной шкалой. электролюминесцентный дисплей.[13]

В простом светодиодном корпусе обычно все катоды (отрицательные клеммы) или все аноды (положительные выводы) сегментных светодиодов подключены и выведены на общий вывод; это называется устройством с «общим катодом» или «общим анодом».[14] Следовательно, для пакета из 7 сегментов плюс десятичная точка потребуется только девять выводов, хотя коммерческие продукты обычно содержат больше выводов и / или пробелов в местах расположения выводов, чтобы соответствовать стандарту. IC Розетки. Также существуют интегрированные дисплеи с одной или несколькими цифрами. Некоторые из этих интегрированных дисплеев имеют собственные внутренние декодер, хотя большинство из них этого не делают: каждый отдельный светодиод выводится на соединительный штырь, как описано.

А мультиплексированный 4-значный, семисегментный дисплей, всего 12 контактов

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

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

Символы

Основная статья: Семисегментное отображение символов
Отдельные сегменты семисегментного дисплея

Семь сегментов расположены в виде прямоугольника, состоящего из двух вертикальных сегментов с каждой стороны с одним горизонтальным сегментом вверху, посередине и внизу. Часто прямоугольник косой (наклонный), что улучшает читаемость.[нужна цитата ] В большинстве случаев сегменты имеют почти одинаковую форму и размер (обычно удлиненные. шестиугольники, хотя трапеции и прямоугольники также можно использовать), хотя в случае счетные машины вертикальные сегменты длиннее и имеют более странную форму на концах, чтобы еще больше улучшить читаемость. Семь элементов дисплея могут светиться в разных комбинациях для представления арабские цифры.

Сегменты обозначаются буквами от A до G, где необязательные десятичная точка («восьмой сегмент», называемый DP) используется для отображения нецелых чисел.[16][14] Один байт может закодировать полное состояние 7-сегментного дисплея, включая десятичную точку. Самые популярные битовые кодировки: gfedcba и abcdefg. в GFEDCBA представления, значение байта 0x06 включит сегменты «c» и «b», которые будут отображать «1».

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

Десятичный

В числовые цифры От 0 до 9 - это наиболее распространенные символы, отображаемые на семисегментных дисплеях. Наиболее распространенные шаблоны, используемые для каждого из них:[18]

0123456789

Цифры 6 и 9 также могут быть представлены без "хвоста",[19] а цифра 7 представляет с хвост':[20]

679

В Unicode 13.0 10 кодовых точек были заданы для сегментированных цифр 0–9 в Символы для устаревших вычислений block, чтобы воспроизвести ранние компьютерные шрифты, которые включали семисегментные версии цифр. В рекомендации показан менее распространенный дизайн для 7.[21] Здесь смоделированы персонажи:

 0123456789АBCDEF
U + 1FBFx0123456789

Шестнадцатеричный

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

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

Шестнадцатеричное кодирование для отображения цифр от 0 до F[22][23]
ЦифраОтображатьGFEDCBAabcdefgабcdежграмм
000x3F0x7Eнананананана
110x060x30нана
220x5B0x6Dнанананана
330x4F0x79нанананана
440x660x33нананана
550x6D0x5Bнанананана
660x7D0x5Fнананананана
770x070x70нанана
880x7F0x7Fнанананананана
990x6F0x7Bнананананана
АА0x770x77нананананана
бб0x7C0x1Fнанананана
CC0x390x4Eнананана
dd0x5E0x3Dнанананана
EE0x790x4Fнанананана
FF0x710x47нананана

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

  • В Инструменты Техаса микросхемы декодера семисегментного дисплея 7446/7447/7448/7449 и 74246/74247/74248/74249 и Сименс Микросхемы FLH551-7448 / 555-8448 использовали усеченные версии «2», «3», «4», «5» и «6» для цифр A – E. Цифра F (1111 двоичный) была пустой.[19][26][27]
  • В Toshiba микросхемы семисегментного декодера TC5002 и TC5022 повторяют числа от 0 до 5 для цифр A – F. Они также отображают цифру 7 с дополнительным сегментом «f».
  • Советский программируемые калькуляторы словно Б3–34 используются символы «-», «L», «C», «Г», «E» и «» (пробел), разрешая сообщение об ошибке EГГ0Г для отображения.
  • Многие более ранние микросхемы обеспечивали логику, предназначенную только для чисел 0–9 и выше, которые давали любую полученную схему. В National Semiconductor MM74C912 отображал «o» для A и B, «-» для C, D и E и пробел для F. CD4511 только отображал пробелы. MC14558 отображает цифру «1» в левой части дисплея (с использованием сегментов «e» и «f» вместо обычных «b» и «c»).
современное[22][23][24][25][28]АбCdEF
TI,[19] Сименс[26][27]АBCDEF
ToshibaАBCDEF
ЭлектроникаАBCDEF
National SemiconductorАBCDEF

Латинский алфавит

Большинство писем Латинский алфавит разумно реализовать с использованием семи сегментов. Хотя не все буквы доступны, можно составить много полезных слов. Выбирая лучше синонимы, можно обойти многие недостатки семисегментных кодировок алфавита. Некоторые буквы ('O', 'I', 'S') выглядят идентично числам, хотя вместо них можно использовать строчные буквы 'o' и 'i' или поставить 'I' слева, как показано здесь. . Кроме того, семисегментные дисплеи могут использоваться для отображения различных других букв латинский, Кириллица и Греческие алфавиты включая пунктуация, но немногие представления являются однозначными и интуитивно понятными одновременно.[29] Когда все буквы должны отображаться на устройстве, шестнадцатисегментный и матрица точек дисплеи - лучший выбор, чем семисегментные дисплеи.

Кодировки латинского алфавита
ДелоАBCDEFграммЧАСяJKLMNОпQрSТUVWИксYZ
ВерхнийАCEFграммЧАСяJLОпSU
Нижебcdчасяпоqрттыу

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

Примеры:

ОпEп, CLОSE, пLАу, пАUSE, SЧАСUFFLE, по d1SC
SтАрт, Sтоп, ртып, FАяL, Eррор, SEтUп, ЧАСELп
оп, ОFF, уES, по, ЧАСот, CоLd

Пунктуация

Семь сегментов могут отображать некоторые пунктуация символы глифа. В шестнадцатеричный ценность для каждого Unicode отображается символ, из которых младшие 8 битов большинства из них существуют как ASCII персонажи тоже.

Кодировки знаков препинания
ГлифОтображатьUnicodeИмя (а)
зр0x0020Космос, Пусто, все сегменты выключены
__0x005FПодчеркивать, Нижняя черта, нижняя линия
--0x002DДефис-минус, Минус, Отрицательный, Дефис, Бросаться
‾‾0x203EOverline, Превышение, Штрих, Макрон
=экв0x003DРавно, Двойной дефис
⁼⁼0x207CНадстрочный индекс "равно"
≡≡0x2261Тройной бар, Кнопка гамбургера, Идентично
°°0x00B0Степень, Верхний индекс ноль
""0x0022Двойная кавычка, Двойной штрих
''0x0027Апостроф, Одиночная цитата, основной
( или же [[0x005BКруглые скобки, скобки (конфликтует с прописными буквами C )
) или же ]]0x005DКруглые скобки, скобки
??0x003FВопросительный знак

Смотрите также

7, 9, 14, 16 сегменты отображаются бок о бок.

Также есть четырнадцатисегментные и шестнадцатисегментные дисплеи (для полной буквенно-цифровые ); однако их в основном заменили точечно-матричные дисплеи. Двадцать два сегментных дисплея, способных отображать полную ASCII набор символов[30] были кратко доступны в начале 1980-х, но не оказались популярными.

Рекомендации

  1. ^ «Семисегментные дисплеи». Архивировано из оригинал на 2012-04-04.
  2. ^ Роджерс, Уоррен О. (1910-02-01). «Система сигнализации электростанции». Власть и инженер. 32 (5): 204–206. В архиве из оригинала 31.03.2014. Получено 2016-10-06.
  3. ^ Кларк, Э. Х. (декабрь 1929 г.). «Эволюция системы индикации звонков» (PDF). Bell Laboratories Record. 8 (5): 171–173.
  4. ^ "IEE Apollo DA-2110 Numitron Tube (DA2110, RCA DR-2110) - Промышленная алхимия". www.industrialalchemy.org.
  5. ^ "Буквенно-цифровой дисплей Minitron Wamco KW-105AL - Промышленная алхимия". www.industrialalchemy.org.
  6. ^ "Учебное пособие по Numitron Tube". 2011-12-21. В архиве из оригинала на 2018-09-25. Получено 2020-04-14.
  7. ^ «Лампы накаливания - Ассоциация винтажных технологий». В архиве из оригинала на 2018-02-17. Получено 2020-04-14.
  8. ^ "Мозаичный индикатор лампы накаливания Alco MSM-5A - Промышленная алхимия". www.industrialalchemy.org.
  9. ^ "General Electric Y1938 - Ассоциация винтажных технологий". В архиве из оригинала на 2016-06-11. Получено 2020-11-13.
  10. ^ "Светодиодный экран наручных часов Litronix для поверхностного монтажа - Промышленная алхимия". В архиве из оригинала на 31.08.2018. Получено 2020-04-16.
  11. ^ "Светодиодные дисплеи Litronix серии DL330 (Siemens DL340M) - Промышленная алхимия". В архиве из оригинала 2018-03-04. Получено 2020-04-16.
  12. ^ "Реклама для устройств отображения RCA NUMITRON". Электронный дизайн. Хайден. 22 (12): 163. 1974-06-07. В архиве из оригинала 31.03.2014. Получено 2012-06-22.
  13. ^ «Музей советских счетчиков - ВЕГА». 2010-09-29. Архивировано из оригинал 29 сентября 2010 г.
  14. ^ а б Elektrotechnik Tabellen Kommunikationselektronik (3-е изд.). Брауншвейг, Германия: Вестерманн Верлаг. 1999. с. 110. ISBN  3142250379.
  15. ^ например DCR 1050 м В архиве 31 марта 2014 г. Wayback Machine
  16. ^ «Семисегментные дисплеи». Архивировано из оригинал на 2012-01-05. Получено 2012-11-14.
  17. ^ Diehl, H.P .; Де Малдер, Х. Д. (апрель 1981 г.). «юниорская кулинарная книга: несколько полезных рецептов для поддержания формы вашего компьютера» (PDF). электор (Великобритания) - современная электроника для лаборатории и отдыха. Vol. 1981 г. 72. С. 4-28 - 4-31 [4-30 Рис. 4]. В архиве (PDF) из оригинала 2020-07-03. Получено 2020-07-03.
  18. ^ Нюрманн, Дитер (1981). Написано в Ахиме, Бремен, Германия. Werkbuch Elektronik (на немецком языке) (3-е изд.). Мюнхен, Германия: Franzis-Verlag GmbH. п. 695. ISBN  3-7723-6543-4.
  19. ^ а б c d Декодеры / драйверы BCD-to-Seven: SN54246 / SN54247 / SN54LS247, SN54LS248 SN74246 / SN74247 / SN74LS247 / SN74LS248 (PDF), Инструменты Техаса, Март 1988 г. [март 1974 г.], SDLS083, в архиве (PDF) из оригинала от 29.03.2017, получено 2017-03-30, […] Их можно использовать взаимозаменяемо в настоящем или будущем дизайне, чтобы предложить дизайнерам выбор между двумя индикаторными шрифтами. '46A,' 47A, 'LS47 и' LS48 составляют 6 и 9 без хвостов, а '246,' 247, 'LS247 и' LS248 составляют 6 и 0 с хвостами. Состав всех остальных символов, включая образцы отображения для входов BCD выше девяти, идентичен. […] Шаблоны отображения для входных значений BCD, превышающих 9, являются уникальными символами для аутентификации условий ввода. […]
  20. ^ Например калькулятор FX-50F от Casio и другие модели того же производителя.
  21. ^ Таблица кодов официального консорциума Unicode (PDF)
  22. ^ а б c «Управление 7-сегментными дисплеями». Максим Интегрированный. 2004. В архиве из оригинала на 20.03.2017. Получено 2017-03-20.
  23. ^ а б c электронный шестнадцатеричный калькулятор / преобразователь SR-22 (PDF) (Редакция A ред.). Texas Instruments Incorporated. 1974. с. 7. 1304-389 Ред. A. В архиве (PDF) из оригинала на 20.03.2017. Получено 2017-03-20.
  24. ^ а б электронный калькулятор - программист TI (PDF). Texas Instruments Incorporated. 1977. с. 7. В архиве (PDF) из оригинала от 28.03.2017. Получено 2017-03-28.
  25. ^ а б электронный калькулятор - программатор TI LCD (PDF). Texas Instruments Incorporated. 1981. с. 8. В архиве (PDF) из оригинала от 28.03.2017. Получено 2017-03-28.
  26. ^ а б Бейт, Клаус; Бейт, Аннетт (1990). Digitaltechnik. Электроник (на немецком). 4 (7-е изд.). Вюрцбург, Германия: Фогель Бухверлаг [де ]. С. 301–303. ISBN  3-8023-0584-1.
  27. ^ а б Датенблатт FLH551-7448, FLH555-8448, 74248 (на немецком). Сименс.
  28. ^ «Примечание по применению 3210 - Краткое руководство: управление 7-сегментными дисплеями с помощью MAX6954» (PDF) (Примечания по применению) (3-е изд.). Максим Интегрированный. Март 2008 [2004-06-25]. В архиве (PDF) из оригинала на 20.03.2017. Получено 2013-05-06.
  29. ^ Дауни, Нил А. (2003). Чернильные бутерброды, электрические черви и 37 других экспериментов для субботней науки. Издательство Университета Джона Хопкинса. п.271.
  30. ^ «DL-3422 4-значный 22-сегментный алфавитно-цифровой дисплей Intelligent Display ™, предварительная спецификация». Интернет-архив. Каталог оптоэлектроники Litronix 1982. п. 82. Получено 2016-09-03.

внешняя ссылка