stringtranslate.com

Семисегментный дисплей

Типичный 7-сегментный светодиодный индикатор с десятичной точкой в ​​широком корпусе DIP -10.

Семисегментный дисплей — это разновидность электронного устройства отображения десятичных чисел , которое является альтернативой более сложным матричным дисплеям .

Семисегментные дисплеи широко используются в цифровых часах , электронных счетчиках, базовых калькуляторах и других электронных устройствах, отображающих числовую информацию. [1]

История

Семисегментное представление цифр можно найти в патентах еще 1903 года (в патенте США № 1126641 ), когда Карл Кинсли изобрел метод телеграфной передачи букв и цифр и их печати на ленте в сегментированном формате. В 1908 году Ф.В. Вуд изобрел 8-сегментный дисплей, на котором с помощью диагональной полосы отображалась цифра 4 ( патент США 974943 ). В 1910 году на сигнальном табло котельной электростанции был применен семисегментный индикатор, подсвеченный лампочками накаливания. [2] Они также использовались для показа набранного телефонного номера операторам при переходе от ручного набора номера к автоматическому. [3] Они не получили широкого распространения до появления светодиодов в 1970-х годах.

Семисегментный индикатор накаливания

В некоторых первых семисегментных дисплеях использовалась нить накаливания в вакуумированной лампе; они также известны как нумитроны . [4] В варианте (минитроны) использовался вакуумированный герметичный ящик. Минитроны — это сегментные дисплеи накаливания, которые размещаются в корпусах DIP ( двойной линейный корпус ), как современные сегментные светодиодные дисплеи. Они могут иметь до 16 сегментов . [5] [6] [7] Были также сегментные дисплеи, в которых вместо светодиодов или нитей накаливания использовались небольшие лампы накаливания. Они работали аналогично современным светодиодным сегментным дисплеям. [8]

Версии с вакуумно-люминесцентными дисплеями также использовались в 1970-х годах. [9]

Во многих ранних (около 1970-х годов) светодиодных семисегментных дисплеях каждая цифра была построена на одном кристалле . Это сделало цифры очень маленькими. Некоторые включали в конструкцию увеличительные линзы, чтобы сделать цифры более разборчивыми. [10] [11] В других конструкциях для каждого сегмента дисплея использовалось 1 или 2 матрицы. [12] [13]

Семисегментный шаблон иногда используется в плакатах или тегах, где пользователь либо применяет цвет к предварительно напечатанным сегментам, либо применяет цвет через семисегментный шаблон цифр для составления таких цифр, как цены на продукты или номера телефонов.

Для многих приложений точечно-матричные жидкокристаллические дисплеи (ЖК-дисплеи) в целом вытеснили светодиодные дисплеи, хотя даже в ЖК-дисплеях широко распространены семисегментные дисплеи. В отличие от светодиодов, формы элементов ЖК-панели произвольны, поскольку они формируются на дисплее методом фотолитографии . Напротив, форма светодиодных сегментов, как правило, представляет собой простые прямоугольники , поскольку им необходимо физически придать форму, что затрудняет формирование более сложных форм, чем сегменты семисегментных дисплеев. Однако легкое распознавание семисегментных дисплеев и сравнительно высокий визуальный контраст , получаемый такими дисплеями по сравнению с матричными цифрами, делают семисегментные многоразрядные ЖК-экраны очень распространенными на базовых калькуляторах .

Семисегментный дисплей вдохновил дизайнеров шрифтов на создание шрифтов, напоминающих этот дисплей (но более разборчивых), таких как New Alphabet , «DB LCD Temp», «ION B» и т. д.

Семисегментные дисплеи, в которых используется ограниченный набор букв, которые выглядят как (перевернутые) цифры, обычно используются школьниками для формирования слов и фраз с использованием метода, известного как « правописание калькулятора ».

Реализации

Флюгер -дисплей на заправочной станции
Мультиплексный 4-значный семисегментный дисплей всего с 12 контактами .
4-значный дисплей сканирует по столбцам, чтобы получить число 1,234.
Восемь маленьких прямоугольных капель, представляющих собой цифры, соединенных тонкими, похожими на волосы проводами с дорожками на печатной плате.
Рентгеновский снимок 8-значного 7-сегментного мультиплексного светодиодного дисплея калькулятора 1970-х годов.

Семисегментные дисплеи могут использовать жидкокристаллический дисплей (ЖК-дисплей), светодиод (СИД) для каждого сегмента, электрохромный дисплей или другие методы генерации или управления светом, такие как газовый разряд с холодным катодом (Panaplex), вакуумная флуоресцентная технология. (VFD), нити накаливания (Numitron) и другие. Для тотемов цен на бензин и других крупных знаков по-прежнему широко используются лопастные дисплеи , состоящие из перевернутых с помощью электромагнита светоотражающих сегментов (или «лопастей»). Предшественником 7-сегментного дисплея в 1950-1970-х годах была Никси- лампа с холодным катодом, похожая на неоновую лампу . Начиная с 1970 года компания RCA продавала устройство отображения, известное какНумитрон , в котором использовались нити накаливания, расположенные в виде семисегментного дисплея. [14]В СССР первый электронный калькулятор «Вега», выпускавшийся с 1964 года, содержал 20 десятичных цифр с семисегментнымэлектролюминесцентным дисплеем. [15]

В простом корпусе светодиодов обычно все катоды ( отрицательные клеммы) или все аноды (положительные клеммы) сегментных светодиодов соединены и выведены на общий вывод; это называется устройством с «общим катодом» или «общим анодом». [16] Следовательно, для корпуса из 7 сегментов плюс десятичная точка потребуется только девять контактов, хотя коммерческие продукты обычно содержат больше контактов и/или пробелов, где будут располагаться контакты, чтобы соответствовать стандартным гнездам микросхем. Также существуют интегрированные дисплеи с одной или несколькими цифрами. Некоторые из этих встроенных дисплеев имеют собственный внутренний декодер , хотя большинство из них его не имеют: каждый отдельный светодиод выводится на соединительный контакт, как описано.

Многоразрядные светодиодные дисплеи, используемые в карманных калькуляторах и аналогичных устройствах, используют мультиплексированные дисплеи , чтобы уменьшить количество контактов ввода-вывода, необходимых для управления дисплеем. Например, все аноды сегментов A каждой позиции цифры будут соединены вместе и с выводом схемы драйвера , а катоды всех сегментов каждой цифры будут подключены. Чтобы управлять каким-либо конкретным сегментом любой цифры, управляющая интегральная схема должна включать драйвер катода для выбранной цифры и драйверы анода для нужных сегментов; затем, после короткого интервала гашения, выбирается следующая цифра и последовательно загораются новые сегменты. Таким образом, для восьмиразрядного дисплея с семью сегментами и десятичной точкой потребуется только 8 катодных драйверов и 8 анодных драйверов вместо шестидесяти четырех драйверов и выводов микросхемы. [17] Часто в карманных калькуляторах линии передачи цифр также используются для сканирования клавиатуры, что обеспечивает дополнительную экономию; однако одновременное нажатие нескольких клавиш приведет к странным результатам на мультиплексном дисплее.

Хотя невооруженному глазу все цифры на светодиодном дисплее кажутся освещенными, на мультиплексном дисплее в любой момент времени светится только одна цифра. Цифра меняется с достаточно высокой скоростью, поэтому человеческий глаз не может увидеть мигание (на более ранних устройствах оно могло быть видно периферийным зрением).

Персонажи

Названия сегментов семисегментного дисплея с восьмым сегментом десятичной точки.

Семь сегментов расположены в виде прямоугольника с двумя вертикальными сегментами с каждой стороны и по одному горизонтальному сегменту вверху, посередине и внизу. Часто прямоугольник наклонен (наклонен), что может улучшить читаемость. В большинстве случаев сегменты имеют почти одинаковую форму и размер (обычно вытянутые шестиугольники , хотя также можно использовать трапеции и прямоугольники ); хотя в случае арифмометров вертикальные сегменты длиннее и имеют более причудливую форму на концах, чтобы сделать их более легко читаемыми. Семь элементов дисплея могут светиться в различных комбинациях, обозначая каждую арабскую цифру .

Отдельные сегменты обозначаются буквами от «a» до «g», а необязательная десятичная точка («восьмой сегмент», называемый DP) иногда используется для отображения нецелых чисел. [18] [16] Один байт может закодировать полное состояние семисегментного дисплея, включая десятичную точку. Наиболее популярные битовые кодировки — gfedcba и abcdefg . В представлении gfedcba значение байта 0x06 включает сегменты «c» и «b», которые отображают «1».

Сетка 16×8, показывающая 128 состояний семисегментного дисплея [19]

Десятичная дробь

Числовые цифры от 0 до 9 являются наиболее распространенными символами, отображаемыми на семисегментных дисплеях. Наиболее распространенные шаблоны, используемые для каждого из них: [20]

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Альтернативные шаблоны: цифра 1 может быть представлена ​​левыми сегментами, цифры 6 и 9 могут быть представлены без «хвоста», а цифра 7 может быть представлена ​​​​с «хвостом»: [21]

1* 6 7 9

В Unicode 13.0 для сегментированных цифр 0–9 в блоке «Символы для устаревших вычислений» было присвоено 10 кодовых точек , чтобы воспроизвести ранние компьютерные шрифты, которые включали семисегментные версии цифр. [22] В официальной ссылке указана менее распространенная четырехсегментная цифра «7». Символы, отображаемые вашим браузером:

Шестнадцатеричный

Четыре двоичных бита необходимы для указания чисел 0–9, но также могут указывать 10–15, поэтому обычно декодеры с 4-битными входами могут также отображать шестнадцатеричные (шестнадцатеричные) цифры. Сегодня для обозначения A – F обычно используется комбинация прописных и строчных букв; [23] это делается для получения уникальной, однозначной формы для каждой шестнадцатеричной цифры (в противном случае заглавная буква «D» будет выглядеть идентично «0», а заглавная буква «B» будет выглядеть идентично «8»). [24] [25] [26] [27] Также цифра «6» должна отображаться с горящей верхней полосой, чтобы избежать двусмысленности с буквой «b».

А б С д Э Ф

Буквы

Большинство букв латинского алфавита можно разумно реализовать с помощью семи сегментов. Хотя не все буквы доступны, можно составить много полезных слов. Тщательным выбором слов иногда можно обойти многие недостатки кодировок семисегментного алфавита.

  Неоднозначно с цифрой. Верхний регистр I можно было бы поставить слева (как показано здесь в нижнем регистре L), но это делается не часто. Строчные буквы «b» и «q» идентичны альтернативным цифрам «6» и «9».

Короткие сообщения с информацией о состоянии (например, «носпд1СС» на проигрывателе компакт-дисков) также обычно отображаются на семисегментных дисплеях. В случае таких сообщений не обязательно, чтобы каждая буква была однозначной, достаточно, чтобы слова в целом были читаемыми.

Примеры:

ОпЭн,СлОСЭ,плАй,пАтыСЭ,СЧАСтыФФлЭ,но дяСС
СтАрт,Стоп,ртын,ФАял,Эррор,СЭттып,ЧАСЭлп
он,ОФФ,йЭС,но,ЧАСот,Солд

Семисегментные дисплеи также использовались для отображения букв кириллицы и греческого алфавита :

  Неоднозначно с цифрой.
  Неоднозначно с цифрой.

Шаблонов достаточно, чтобы показать все буквы, но лишь немногие представления являются однозначными и в то же время интуитивно понятными. [28] Если на устройстве необходимо отображать все буквы, шестнадцатисегментные и точечно-матричные дисплеи являются лучшим выбором, чем семисегментные дисплеи.

Пунктуация

Семь сегментов способны отображать некоторые символы пунктуации .

Десятичная точка может использоваться для добавления точки после буквы.

ИС декодера

В прошлом некоторые микросхемы семисегментных декодеров не выводили следующий современный десятичный/шестнадцатеричный шрифт.

  • Микросхемы декодеров BCD поддерживают различные семисегментные шрифты для декодирования входных сигналов от «A» (10) до «F» (15).
  • В чипах 7446/7447/7448/7449 [31] и Siemens FLH551-7448/555-8448 использовались усеченные версии «2», «3», «4», «5» и «6» для цифр A–E . . Цифра F (1111 двоичный код) была пустой. [32] [33]
  • TC5002 и TC5022 повторяют цифры от 0 до 5 для цифр A–F. [30]
  • MM74C912 отображал «o» для A и B, «-» для C, D и E и пусто для F. [34] CD4511B просто отображал пробелы. [35]
  • В советских программируемых калькуляторах, таких как Б3–34, использовались символы «−», «L», «C», «Г», «E» и « » (пробел), что позволяло отображать сообщение об ошибке EГГ0Г .
ПРИМЕЧАНИЕ. «x» в номерах деталей означает семейство логических устройств, например «HC» или «HCT».

Смотрите также

7-, 9- , 14- и 16- сегментные дисплеи отображаются рядом.

Существуют также четырнадцати- и шестнадцатисегментные дисплеи (полные буквенно-цифровые символы); однако в основном они были заменены матричными дисплеями . 22-сегментные дисплеи, способные отображать полный набор символов ASCII [46], были ненадолго доступны в начале 1980-х годов, но не оказались популярными.

Рекомендации

  1. ^ «Семь сегментных дисплеев» . Архивировано из оригинала 4 апреля 2012 г.
  2. ^ Роджерс, Уоррен О. (1 февраля 1910 г.). «Сигнализация электростанции». Власть и инженер . 32 (5): 204–206. Архивировано из оригинала 31 марта 2014 г. Проверено 6 октября 2016 г.
  3. ^ Кларк, Э.Х. (декабрь 1929 г.). «Эволюция системы индикатора вызова» (PDF) . Отчет лабораторий Белла . 8 (5): 171–173.
  4. ^ «Нумитронная трубка IEE Apollo DA-2110 (DA2110, RCA DR-2110) - Промышленная алхимия» . www.industrialalchemy.org .
  5. ^ «Буквенно-цифровой минитронный дисплей Wamco KW-105AL — промышленная алхимия» . www.industrialalchemy.org .
  6. ^ "Учебное пособие по нумитронной трубке" . 21 декабря 2011 г. Архивировано из оригинала 25 сентября 2018 г. Проверено 14 апреля 2020 г.
  7. ^ «Дисплеи накаливания - Ассоциация винтажных технологий» . Архивировано из оригинала 17 февраля 2018 г. Проверено 14 апреля 2020 г.
  8. ^ "Мозаичный индикатор Alco MSM-5A накаливания - промышленная алхимия" . www.industrialalchemy.org .
  9. ^ «General Electric Y1938 - Ассоциация старинных технологий» . Архивировано из оригинала 11 июня 2016 г. Проверено 13 ноября 2020 г.
  10. ^ «Светодиодный дисплей наручных часов Litronix для поверхностного монтажа - промышленная алхимия» . Архивировано из оригинала 31 августа 2018 г. Проверено 16 апреля 2020 г.
  11. ^ «Светодиодные дисплеи серии Litronix DL330 (Siemens DL340M) - промышленная алхимия» . Архивировано из оригинала 04 марта 2018 г. Проверено 16 апреля 2020 г.
  12. ^ https://www.industrialalchemy.org/articleview.php?item=1167 .
  13. ^ https://www.industrialalchemy.org/articleview.php?item=773
  14. ^ «Реклама устройств отображения RCA NUMITRON» . Электронный дизайн . Хейден. 22 (12): 163. 7 июня 1974 г. Архивировано из оригинала 31 марта 2014 г. Проверено 22 июня 2012 г.
  15. ^ "Музей советских калькуляторов - ВЕГА". 29 сентября 2010 г. Архивировано из оригинала 29 сентября 2010 г.
  16. ^ ab Elektrotechnik Tabellen Kommunikationselektronik (3-е изд.). Брауншвейг, Германия: Westermann Verlag . 1999. с. 110. ИСБН 3142250379.
  17. ^ например, DCR 1050m. Архивировано 31 марта 2014 г. на Wayback Machine.
  18. ^ «Семь сегментных дисплеев» . Архивировано из оригинала 05 января 2012 г. Проверено 14 ноября 2012 г.
  19. ^ Диль, HP; Де Малдер, HD (апрель 1981 г.). «Кулинарная книга для детей: несколько полезных рецептов, которые помогут поддерживать ваш компьютер в форме» (PDF) . elektor (Великобритания) – современная электроника для лаборатории и отдыха . Том. 1981, нет. 72. С. 4–28 – 4–31 [4–30, рис. 4]. Архивировано (PDF) из оригинала 3 июля 2020 г. Проверено 3 июля 2020 г.
  20. ^ Нюрманн, Дитер (1981). Написано в Ахиме, Бремен, Германия. Werkbuch Elektronik (на немецком языке) (3-е изд.). Мюнхен, Германия: Franzis-Verlag GmbH . п. 695. ИСБН 3-7723-6543-4.
  21. ^ Например калькулятор fx-50F от Casio и другие модели того же производителя.
  22. ^ Официальная таблица кодов Консорциума Unicode (PDF)
  23. ^ «Примечания по применению 3210 - Краткое руководство: управление 7-сегментными дисплеями с помощью MAX6954» (PDF) (Примечания по применению) (3-е изд.). Максим Интегрированный . Март 2008 г. [25 июня 2004 г.]. Архивировано (PDF) из оригинала 20 марта 2017 г. Проверено 6 мая 2013 г.
  24. ^ «Управление 7-сегментными дисплеями». Максим Интегрированный . 2004. Архивировано из оригинала 20 марта 2017 г. Проверено 20 марта 2017 г.
  25. ^ электронный шестнадцатеричный калькулятор/конвертер SR-22 (PDF) (редакция A). Техас Инструментс Инкорпорейтед . 1974. с. 7. 1304-389 Ред. А. Архивировано (PDF) из оригинала 20 марта 2017 г. Проверено 20 марта 2017 г.
  26. ^ электронный калькулятор — программатор TI (PDF) . Техас Инструментс Инкорпорейтед . 1977. с. 7. Архивировано (PDF) из оригинала 28 марта 2017 г. Проверено 28 марта 2017 г.
  27. ^ электронный калькулятор — ЖК-программатор TI (PDF) . Техас Инструментс Инкорпорейтед . 1981. с. 8. Архивировано (PDF) из оригинала 28 марта 2017 г. Проверено 28 марта 2017 г.
  28. ^ Дауни, Нил А. (2003). Бутерброды с чернилами, электрические черви и 37 других экспериментов для субботней науки . Издательство Университета Джонса Хопкинса. п. 271.
  29. ^ ab «Таблица данных MC14558B из книги данных по логике CMOS» . Моторола . 1988.
  30. ^ abcd «Таблица данных TC5002 / TC5022 из книги данных C2MOS» . Тошиба . 1985.
  31. ^ ab «Технические данные SN74LS47 / SN74LS48 / SN74LS49» . Инструменты Техаса . Июль 2021 г. Архивировано (PDF) из оригинала 1 августа 2021 г.
  32. ^ Бет, Клаус; Бет, Аннет (1990). Digitaltechnik (на немецком языке). Том. 4 (7-е изд.). Вюрцбург, Германия: Vogel Buchverlag  [de] . стр. 301–303. ISBN 3-8023-0584-1. {{cite book}}: |work=игнорируется ( помощь )
  33. ^ Datenblatt FLH551-7448, FLH555-8448, 74248 (на немецком языке). Сименс .
  34. ^ abc «Таблица данных MM74C912 / MM74C917 из книги данных по логике CMOS» . Национальный полупроводник . 1988.
  35. ^ ab «Технические данные CD4511B». Инструменты Техаса . Февраль 2021 г. Архивировано (PDF) из оригинала 1 августа 2021 г.
  36. ^ ab «Технические данные CD4026B / CD4033B». Инструменты Техаса . Декабрь 2020 г. Архивировано (PDF) из оригинала 1 августа 2021 г.
  37. ^ "Техническое описание CD40110B" . Инструменты Техаса . Март 2021 г. Архивировано (PDF) из оригинала 1 августа 2021 г.
  38. ^ «Техническое описание CD74HC4511» (PDF) . Инструменты Техаса . Август 2022 г. Архивировано (PDF) из оригинала 6 сентября 2023 г.
  39. ^ "Техническое описание CD4543B" . Инструменты Техаса . Июль 2021 г. Архивировано (PDF) из оригинала 1 августа 2021 г.
  40. ^ «Техническое описание CD74HC4543» (PDF) . Инструменты Техаса . Июль 2003 г. Архивировано (PDF) из оригинала 6 сентября 2023 г.
  41. ^ «Таблица данных MC14495-1 из справочника специальных функций CMOS / NMOS» . Моторола . 1988.
  42. ^ «Техническое описание SN74LS247 / SN74LS248» . Инструменты Техаса . Июль 2021 г. Архивировано (PDF) из оригинала 1 августа 2021 г.
  43. ^ «Таблица данных DM9368 из книги данных по логике LS/S/TTL» . Национальный полупроводник . 1989.
  44. ^ «Таблица данных DM9370 из книги данных по логике LS/S/TTL» . Национальный полупроводник . 1989.
  45. ^ «Таблица данных DM9374 из книги данных по логике LS/S/TTL» . Национальный полупроводник . 1989.
  46. ^ «Предварительные технические данные 4-значного 22-сегментного буквенно-цифрового интеллектуального дисплея DL-3422» . Интернет-архив . Каталог оптоэлектроники Litronix 1982. п. 82 . Проверено 03 сентября 2016 г.

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы, связанные с семисегментным дисплеем.