Семисегментный дисплей — это разновидность электронного устройства отображения для отображения десятичных цифр , являющаяся альтернативой более сложным матричным дисплеям .
Семисегментные дисплеи широко используются в цифровых часах , электронных счетчиках, простых калькуляторах и других электронных устройствах, отображающих числовую информацию. [1]
Семисегментное представление цифр можно найти в патентах еще в 1903 году (в патенте США 1,126,641 ), когда Карл Кинсли изобрел метод телеграфной передачи букв и цифр и их печати на ленте в сегментированном формате. В 1908 году Ф. У. Вуд изобрел 8-сегментный дисплей, который отображал число 4 с помощью диагональной полосы ( патент США 974,943 ). В 1910 году семисегментный дисплей, освещенный лампами накаливания, использовался на сигнальной панели котельной электростанции. [2] Они также использовались для показа набранного телефонного номера операторам при переходе от ручного к автоматическому набору телефона. [3] Они не получили широкого распространения до появления светодиодов в 1970-х годах.
Некоторые ранние семисегментные дисплеи использовали нити накаливания в вакуумированной лампе; они также известны как нумитроны. [4] Разновидность (минитроны) использовала вакуумированную герметичную коробку. Минитроны — это сегментные дисплеи с нитью накаливания, которые размещаются в корпусах DIP ( dual in-line package ), как современные светодиодные сегментные дисплеи. Они могут иметь до 16 сегментов . [5] [6] [7] Также были сегментные дисплеи, которые использовали небольшие лампочки накаливания вместо светодиодов или нитей накаливания. Они работали аналогично современным светодиодным сегментным дисплеям. [8]
В 1970-х годах также использовались версии с вакуумным флуоресцентным дисплеем . [9]
Во многих ранних (около 1970-х годов) светодиодных семисегментных дисплеях каждая цифра была построена на одном кристалле . Это делало цифры очень маленькими. Некоторые включали в конструкцию увеличительные линзы, чтобы попытаться сделать цифры более разборчивыми. [10] [11] В других конструкциях использовалось 1 или 2 кристалла для каждого сегмента дисплея. [12] [13]
Семисегментный шаблон иногда используется в плакатах или бирках, где пользователь либо наносит цвет на предварительно напечатанные сегменты, либо наносит цвет через шаблон из семи сегментов , чтобы составить такие цифры, как цены на продукты или номера телефонов.
Для многих приложений матричные жидкокристаллические дисплеи (ЖК-дисплеи) в целом в значительной степени вытеснили светодиодные дисплеи, хотя даже в ЖК-дисплеях семисегментные дисплеи распространены. В отличие от светодиодов, формы элементов на ЖК-панели произвольны, поскольку они формируются на дисплее методом фотолитографии . Напротив, формы светодиодных сегментов, как правило, представляют собой простые прямоугольники , поскольку их необходимо физически формовать для придания формы, что затрудняет формирование более сложных форм, чем сегменты семисегментных дисплеев. Однако легкое распознавание семисегментных дисплеев и сравнительно высокий визуальный контраст, достигаемый такими дисплеями по сравнению с цифрами на точечно-матричных дисплеях, 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.
Используя ограниченный набор букв, которые выглядят как (перевернутые) цифры, семисегментные дисплеи обычно используются школьниками для формирования слов и фраз с помощью техники, известной как « калькуляторное письмо ».
Семисегментные дисплеи могут использовать жидкокристаллический дисплей (ЖК-дисплей), светодиод (СИД) для каждого сегмента, электрохромный дисплей или другие светогенерирующие или контролирующие технологии, такие как газоразрядные лампы с холодным катодом (неон) (Panaplex), вакуумные флуоресцентные лампы (VFD), нити накаливания (Numitron) и другие. Для тотемов цен на бензин и других больших знаков по-прежнему широко используются электромеханические семисегментные дисплеи, состоящие из электромагнитно перевернутых светоотражающих сегментов. Предшественником 7-сегментного дисплея в 1950-х и 1970-х годах был холоднокатодный, неоновый, как лампа- никси . Начиная с 1970 года, RCA продавала дисплейное устройство, известное какНумитрон , в котором использовались нити накаливания, организованные в семисегментный дисплей.[14]В СССР первый электронный калькулятор «Вега», выпускавшийся с 1964 года, содержал 20 десятичных знаков с семисегментнымэлектролюминесцентным дисплеем.[15]
В простом светодиодном корпусе обычно все катоды (отрицательные клеммы) или все аноды (положительные клеммы) сегментных светодиодов соединены и выведены на общий вывод; это называется устройством «общий катод» или «общий анод». [16] Следовательно, корпусу из 7 сегментов плюс десятичная точка потребуется всего девять выводов, хотя коммерческие продукты обычно содержат больше выводов и/или пространств, куда вставляются выводы, чтобы соответствовать стандартным гнездам ИС . Существуют также интегрированные дисплеи с одной или несколькими цифрами. Некоторые из этих интегрированных дисплеев включают в себя собственный внутренний декодер , хотя большинство этого не делает: каждый отдельный светодиод выведен на соединительный вывод, как описано.
Многоразрядные светодиодные дисплеи, используемые в карманных калькуляторах и подобных устройствах, использовали мультиплексные дисплеи для уменьшения количества контактов ввода-вывода, необходимых для управления дисплеем. Например, все аноды сегментов A каждой позиции цифры будут соединены вместе и с контактом схемы драйвера , в то время как катоды всех сегментов для каждой цифры будут соединены. Для управления любым конкретным сегментом любой цифры управляющая интегральная схема включит драйвер катода для выбранной цифры и драйверы анода для желаемых сегментов; затем после короткого интервала гашения будет выбрана следующая цифра и зажгутся новые сегменты последовательно. Таким образом, восьмиразрядный дисплей с семью сегментами и десятичной точкой потребует всего 8 драйверов катода и 8 драйверов анода вместо шестидесяти четырех драйверов и выводов IC. [17] Часто в карманных калькуляторах линии драйвера цифр будут использоваться также для сканирования клавиатуры, обеспечивая дополнительную экономию; однако нажатие нескольких клавиш одновременно приведет к странным результатам на мультиплексном дисплее.
Хотя невооруженным глазом все цифры светодиодного дисплея кажутся светящимися, на мультиплексном дисплее в любой момент времени светится только одна цифра. Цифра меняется с достаточно высокой скоростью, чтобы человеческий глаз не мог заметить мигание (на более ранних устройствах оно могло быть заметно периферическим зрением).
Семь сегментов расположены в виде прямоугольника с двумя вертикальными сегментами с каждой стороны и одним горизонтальным сегментом сверху, посередине и снизу. Часто прямоугольник наклонный (наклонный), что может способствовать читабельности. В большинстве приложений сегменты имеют почти одинаковую форму и размер (обычно вытянутые шестиугольники , хотя трапеции и прямоугольники также могут использоваться); хотя в случае счетных машин вертикальные сегменты длиннее и имеют более странную форму на концах, чтобы попытаться сделать их более легко читаемыми. Семь элементов дисплея могут быть освещены в различных комбинациях для представления каждой из арабских цифр .
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 кодировать полное состояние семисегментного дисплея, включая десятичную точку. Наиболее популярными битовыми кодировками являются gfedcba и abcdefg . В представлении gfedcba байтовое значение 0x06 включит сегменты «c» и «b», которые отобразят «1».
Цифры от 0 до 9 являются наиболее распространенными символами, отображаемыми на семисегментных дисплеях. Наиболее распространенные шаблоны, используемые для каждого из них: [20]
Альтернативные модели: цифра 1 может быть представлена с левыми сегментами, цифры 6 и 9 могут быть представлены без «хвоста», а цифра 7 представлена с «хвостом»: [21]
В Unicode 13.0 для сегментированных цифр 0–9 в блоке «Символы для устаревших вычислений» было выделено 10 кодовых точек , чтобы воспроизвести ранние компьютерные шрифты, включавшие семисегментные версии цифр. [22] В официальной ссылке указана менее распространённая четырёхсегментная «7».
Для адресации чисел 0–9 необходимо четыре двоичных бита, но для адресации дополнительных шести чисел, адресованных 10–15, достаточно четырех бит. Обычно декодеры с 4-битными входами могут отображать также шестнадцатеричные (hex) цифры. Сегодня для A–F обычно используется комбинация заглавных и строчных символов; [23] это делается для получения уникальной, однозначной формы для каждой шестнадцатеричной цифры (в противном случае заглавная «D» была бы идентична «0», и то же самое можно сказать о заглавных «B» и «8»). [24] [25] [26] [27] Цифра «6» должна отображаться с включенным самым верхним сегментом, чтобы избежать неоднозначности с «b».
Большинство букв латинского алфавита можно разумно реализовать на семисегментном дисплее. Хотя не все буквы доступны, можно создать много полезных слов. Тщательным выбором слов иногда можно обойти недоступные буквы.
Буквы «М» и «W» можно разумно представить только с помощью двух ячеек дисплея и при условии, что физическое расстояние между ячейками невелико.
Короткие сообщения с информацией о статусе (например, "
" 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:
,
,
,
,
, 
,,
,,,,
,,,,,,Семисегментные дисплеи также использовались для отображения букв кириллицы и греческого алфавита :
Существует достаточно шаблонов, чтобы показать все буквы, но лишь немногие представления являются однозначными и интуитивно понятными одновременно. [28] Когда все буквы должны быть отображены на устройстве, шестнадцатисегментные и точечно-матричные дисплеи являются лучшим выбором, чем семисегментные дисплеи.
Семь сегментов способны отображать некоторые знаки препинания .
Десятичную точку можно использовать для добавления точки после буквы.
В прошлом некоторые микросхемы семисегментного декодера не выводили следующий современный десятичный/шестнадцатеричный шрифт.
Существуют также четырнадцатисегментные и шестнадцатисегментные дисплеи (для полного алфавитно-цифрового отображения); однако они в основном были заменены матричными дисплеями . 22-сегментные дисплеи, способные отображать полный набор символов ASCII [46], были недолго доступны в начале 1980-х годов, но не стали популярными.
{{cite book}}: |work=проигнорировано ( помощь )