Wyświetlacz siedmiosegmentowy
Wyświetlacz siedmiosegmentowy (ang. Seven-Segment Display, SSD) lub wskaźnik siedmiosegmentowy – wyświetlacz składający się z siedmiu segmentów, przeznaczony do wyświetlania cyfr dziesiętnych; wiele modeli ma też ósmy segment będący kropką. Na wyświetlaczu możliwe jest też wyświetlanie niektórych liter, a także umownych znaków, co jest używane do prezentacji różnych informacji. Wyświetlacze te mają wyprowadzenia sterujące każdym segmentem oddzielnie.
Wyświetlacze siedmiosegmentowe mogą być wykonane w różnych technologiach – najczęściej jest to zestaw oddzielnych diod LED. Buduje się też urządzenia mechaniczne – zespół klapek w kolorze tła przysłaniających kontrastowe kreski (ang. Vane displays) – zaletą układów mechanicznych jest możliwość prezentacji cyfr bez zasilania (niektóre wykonania).
Siedmiosegmentowe wyświetlacze są szeroko stosowane w zegarach cyfrowych i licznikach elektronicznych wyświetlających informacje liczbowe.
Historia
Siedmiosegmentowe przedstawianie znaków można znaleźć w patentach już z 1903 r. (W patencie USA numer 1 126 641), kiedy Carl Kinsley wynalazł metodę telegraficznego przesyłania liter i cyfr oraz drukowania ich na taśmie w formacie segmentowym. W roku 1908 F.W. Wood wynalazł wyświetlacz ośmiosegmentowy, który wyświetlał cyfrę 4 za pomocą ukośnego paska (patent USA 974,943). W 1910 r. na panelu sygnalizacyjnym kotłowni w elektrowni zastosowano siedmiosegmentowy wyświetlacz oświetlony żarówkami. Wyświetlacze siedmiosegmentowe zostały również wykorzystane do pokazania wybieranego numeru telefonu operatorom podczas przejścia z ręcznego na automatyczne wybieranie telefonu. Nie były szeroko stosowane aż do pojawienia się diod LED w latach siedemdziesiątych.
Czasami są one używane w plakatach lub tagach, w których użytkownik albo stosuje kolory do wstępnie wydrukowanych segmentów, albo stosuje kolory za pomocą siedmiosegmentowego szablonu cyfr, aby komponować liczby, takie jak ceny produktów lub numery telefonów.
W wielu zastosowaniach wyświetlacze LCD z matrycą punktową mają w dużym stopniu zastąpione wyświetlacze LED, choć nawet w wyświetlaczach LCD wyświetlacze 7-segmentowe są bardzo powszechne. W przeciwieństwie do diod LED kształty elementów na panelu LCD są dowolne, ponieważ są one formowane na wyświetlaczu w wyniku pewnego procesu drukowania. Natomiast kształty segmentów LED są zwykle prostymi prostokątami, odzwierciedlającymi fakt, że muszą być one odpowiednio uformowane, co utrudnia formowanie bardziej złożonych kształtów niż segmenty wyświetlaczy 7-segmentowych. Jednak wysoki wspólny współczynnik rozpoznawania wyświetlaczy 7-segmentowych oraz stosunkowo wysoki kontrast wizualny uzyskany przez takie wyświetlacze w porównaniu z cyframi matrycowymi sprawiają, że siedmiosegmentowe wielocyfrowe ekrany LCD są bardzo powszechne w podstawowych kalkulatorach.
Siedmiosegmentowy wyświetlacz zainspirował projektantów czcionek do stworzenia krojów przypominających ten wyświetlacz (ale bardziej czytelnych), takich jak New Alphabet (krój pisma), „DB LCD Temp”, „ION B” itp.
Implementacje
Siedmiosegmentowy wyświetlacz może być budowany jako oparty o wyświetlacz ciekłokrystaliczny (LCD), diodę elektroluminescencyjną (LED) dla każdego segmentu albo inne techniki generowania lub kontrolowania światła, takie jak wyładowanie gazu w zimnokatodowej lampie (Panaplex), fluorescencja próżniowa, włókna żarowe (Numitron) i inne.
W przypadku totemów cenowych na paliwo i innych dużych znaków nadal stosowane są wskaźniki łopatkowe składające się z poruszanych elektromagnetycznie segmentów odbijających światło. Alternatywą dla 7-segmentowego wyświetlacza w okresie od lat pięćdziesiątych do siedemdziesiątych XX wieku była wielokatodowa lampa elektronowa NIXIE. Począwszy od 1970 roku RCA sprzedawał urządzenia wyświetlające znane jako Numitron, które wykorzystywały żarniki ułożone w wyświetlacz siedmiosegmentowy.
Koncepcja i struktura wizualna
Siedem segmentów jest ułożonych jako prostokąt z dwóch pionowych segmentów po bokach, z jednym poziomym segmentem na górze, środku i dole. Dodatkowo siódmy segment dzieli prostokąt na dwie części w poziomie.
Segmenty wyświetlacza 7-segmentowego są oznaczone literami od A do G, przy czym opcjonalny punkt dziesiętny („ósmy segment”, określany jako DP) jest używany do wyświetlania liczb innych niż całkowite.
Rozwinięciem koncepcji układu siedmiosegmentowego są wyświetlacze dziewięciosegmentowe, czternastosegmentowe i szesnastosegmentowe.
Kodowanie
Jeden bajt wystarcza, by kodować stan wyświetlacza siedmiosegmentowego z kropką. Podłączenie poszczególnych segmentów do bitów jest dowolne, ale standardem jest kodowanie gfedcba, rzadziej abcdefg. Dla wyświetlacza ze wspólną katodą stan wysoki (1) wywołuje świecenie segmentu, a stan niski (0) jego zgaszenie – w wyświetlaczach ze wspólną anodą odwrotnie. Do sterowania wyświetlaczami produkowane są dedykowane układy scalone w tym i zawierające konwertery 4-bitowego kodu BCD na kody wyświetlacza siedmiosegmentowego[1].
Wyświetlanie znaków
Siedem elementów wyświetlacza można podświetlić w różnych kombinacjach, aby przedstawić cyfry arabskie. Często siedem segmentów jest ułożonych ukośnie, co ułatwia czytelność. W większości zastosowań siedem segmentów ma prawie jednolity kształt i rozmiar (zwykle wydłużone sześciokąty, chociaż można również użyć trapezów i prostokątów), chociaż w przypadku maszyn dodających pionowe segmenty są dłuższe i w swoisty sposób kształtowane na koniec w celu dalszego zwiększenia czytelności.
Siedem segmentów jest ułożonych jako prostokąt z dwóch pionowych segmentów po bokach, z jednym poziomym segmentem na górze, środku i dole. Dodatkowo siódmy segment dzieli prostokąt na dwie części w poziomie.
Dziesiętne
Cyfry od 0 do 9 są najczęściej używanymi znakami na wyświetlaczach siedmiosegmentowych. Najczęściej są one wyświetlane w następujący sposób:
Cyfry 6 i 9 mogą być reprezentowane przez dwa rożne glify na wyświetlaczach siedmiosegmentowych: z lub bez „ogona”. Cyfra 7 ma również dwie wersje: z lub bez segmentu F.
Szesnastkowe
Do określenia liczb 0–9 potrzebne są cztery binarne bity, ale można też podać 10–15, więc zwykle dekodery z 4-bitowymi wejściami mogą również wyświetlać cyfry szesnastkowe.
Obecnie kombinacja wielkich i małych liter jest powszechnie stosowana w literach A – F; robi się to, aby uzyskać unikalny, jednoznaczny kształt dla każdej cyfry szesnastkowej (w przeciwnym razie duża litera „D” wyglądałaby identycznie z „0”, a duża litera „B” wyglądałaby identycznie z „8”). Również cyfra „6” musi być wyświetlana z podświetlonym górnym paskiem, aby uniknąć niejednoznaczności z literą „b”.
W przeszłości nie zawsze używano powyższego schematu. Możemy znaleźć inne takie jak:Kodowanie szesnastkowe do wyświetlania znaków od 0 do F Cyfra Wyświetlacz gfedcba abcdefg a b c d e f g 0 0x3F 0x7E wł wł wł wł wł wł wył 1 0x06 0x30 wył wł wł wył wył wył wył 2 0x5B 0x6D wł wł wył wł wł wył wł 3 0x4F 0x79 wł wł wł wł wył wył wł 4 0x66 0x33 wył wł wł wył wył wł wł 5 0x6D 0x5B wł wył wł wł wył wł wł 6 0x7D 0x5F wł wył wł wł wł wł wł 7 0x07 0x70 wł wł wł wył wył wył wył 8 0x7F 0x7F wł wł wł wł wł wł wł 9 0x6F 0x7B wł wł wł wł wył wł wł A 0x77 0x77 wł wł wł wył wł wł wł b 0x7C 0x1F wył wył wł wł wł wł wł C 0x39 0x4E wł wył wył wł wł wł wył d 0x5E 0x3D wył wł wł wł wł wył wł E 0x79 0x4F wł wył wył wł wł wł wł F 0x71 0x47 wł wył wył wył wł wł wł
- Siedmiosegmentowe układy dekoderów wyświetlaczy Texas Instruments 7446/7447/7448/7449 i 74246/74247/74248/74249 oraz układy Siemens FLH551-7448 / 555-8448 wykorzystywały skrócone „2”, „3”, „4”, „5” i „6” dla znaków A – E. Cyfra F (1111 binarna) była pusta.
- Radzieckie programowalne kalkulatory, takie jak Б3–34, używały symboli „-”, „L”, „C”, „Г”, „E” i „” (spacja), umożliwiając wyświetlenie komunikatu o błędzie EГГ0Г.
- Wiele wcześniejszych układów zapewniało logikę zaprojektowaną tylko dla 0–9, a wyższe liczby produkowały niezależnie od powstałego wzoru. National Semiconductor MM74C912 wyświetlał „o” dla A i B, „-” dla C, D i E, a puste dla F. CD4511 wyświetlał puste miejsca.
modern | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|
TI, Siemens | ||||||
Elektronika | ||||||
National Semiconductor |
Alfabet łaciński
Około połowę liter alfabetu łacińskiego można rozsądnie zaimplementować przy użyciu siedmiu segmentów. Chociaż nie każda litera jest dostępna, można utworzyć wiele użytecznych słów. Wybierając lepsze synonimy, można obejść wiele niedociągnięć w siedmiosegmentowych kodowaniach alfabetycznych. Istnieją pewne konflikty ze znakami numerycznymi, takie jak litera „O” i „0” (zero), litera „I” oraz „1” (jeden), choć można zamiast tego użyć małych liter „o” i „i”. Ponadto siedmiosegmentowe wyświetlacze mogą być używane do wyświetlania różnych innych liter alfabetu łacińskiego, cyrylicy i greckiego, w tym interpunkcji, ale niewiele reprezentacji jest jednoznacznych i intuicyjnych jednocześnie. Gdy wszystkie litery muszą być wyświetlone na urządzeniu, wyświetlacze szesnastosegmentowe i matrycowe są lepszym wyborem niż wyświetlacze siedmiosegmentowe.
Litera | A | B | C | D | E | F | G | H | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Duża | ||||||||||||||||||||||||||
Mała |
Interpunkcja
Siedem segmentów może wyświetlać niektóre znaki glifów interpunkcyjnych.
Znak | Wyświetlacz | Nazwa |
---|---|---|
= | Znak równości | |
– | Dywiz, łącznik, minus, półpauza, pauza | |
_ | Znak podkreślenia | |
° | Stopień | |
” | Cudzysłów | |
' | Apostrof, pojedynczy cudzysłów | |
[ | Lewy nawias kwadratowy | |
] | Prawy nawias kwadratowy | |
Spacja | Spacja, nic (wszystkie segmenty wyłączone) |
Zobacz też
Istnieją również 14- i 16- wyświetlacze segmentowe (dla wszystkich znaków alfanumerycznych); jednak zostały one w większości zastąpione wyświetlaczami matrycowymi.
Dwudziestodwusegmentowe (22-segmentowe) wyświetlacze są zdolne do wyświetlania pełnego zestawu znaków ASCII. Były krótko dostępne na początku lat osiemdziesiątych, ale nie okazały się popularne.
- Wyświetlacz dziewięciosegmentowy
- Wyświetlacz czternastosegmentowy
- Wyświetlacz szesnastosegmentowy
- Matryca LED
- Lampa cyfrowa
- Wyświetlacz fluorescencyjny
Przypisy
- ↑ Dokumentacja układu HEF4543B. [dostęp 2010-02-02]. [zarchiwizowane z tego adresu (2016-03-04)].
Media użyte na tej stronie
Seven segment display 0010000bin
Seven segment display 0111011bin
Seven segment display 0011001bin
Seven segment display 1110111bin
Seven segment display 0001100bin
Seven segment display 0001111bin
Seven segment display 0111110bin
Autor: Errorage, Licencja: CC0
A collection of the common segment displays shown side by side. a seven segment display, a nine segment display, a fourteen segment display and a sixteen segment display
Seven segment display 0110000bin
Seven segment display 0010101bin
Seven segment display 1011111bin
Seven segment display 0100011bin
Seven segment display 0100010bin
Seven segment display 0001000bin
Seven segment display 0000000bin
Seven segment display 0110011bin
Seven segment display 1110000bin
Seven segment display 0001101bin
Seven segment display 0000101bin
Seven segment display 1110010bin
Seven segment display 1101101bin
Autor: user:h2g2bob, Licencja: CC-BY-SA-3.0
A 7 segment display with labels
Seven segment display 0011100bin
Seven segment display 0011111bin
Seven segment display 0000010bin
Seven segment display 1011011bin
Seven segment display 1100011bin
Seven segment display 0010111bin
Seven segment display 0001110bin
Seven segment display 1111110bin
Autor: User:Guam + Różni (patrz poniżej.), Licencja: CC-BY-SA-3.0
A seven segments LED display counting 0 to F (Hexadecimal)
Seven segment display 1001111bin
Seven segment display 1001011bin
Seven segment display 1111001bin
Seven segment display 1001110bin
Seven segment display 1000110bin
Seven segment display 0110111bin
Seven segment display 0000001bin
Seven segment display 1111000bin
Seven segment display bin
Seven segment display 1000111bin
Seven segment display 0011101bin
Seven segment display 0111101bin
Seven segment display 1110011bin
Seven segment display 1100111bin
Seven segment display 0001001bin
Seven segment display 1111111bin
Seven segment display 0111100bin
Autor: Yusek, Licencja: CC BY 3.0
Wyświetlacze SKM w Sopocie (obecnie już nie istniejące).
Seven segment display 1110110bin