Семисегментный дисплей
Вид электронного устройства отображения десятичных чисел

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

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]

История

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.

Семисегментный дисплей с нитью накаливания

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 ».

Реализации

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).

  • Мультиплексный 4-разрядный семисегментный дисплей всего с 12 контактами
    Мультиплексный 4- разрядный семисегментный дисплей всего с 12 контактами
  • 4-значный дисплей, сканирующий столбцы, чтобы получить число 1,234
    4-значный дисплей, сканирующий столбцы, чтобы получить число 1,234
  • Рентгеновский снимок 8-разрядного 7-сегментного мультиплексного светодиодного дисплея калькулятора 1970-х годов
    Рентгеновский снимок 8-разрядного 7-сегментного мультиплексного светодиодного дисплея калькулятора 1970-х годов

Персонажи

Названия сегментов семисегментного дисплея с восьмым сегментом десятичной точки.
Наклонный красный 7-сегментный дисплей с точкой.

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».

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

Десятичная дробь

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 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]

1* 6 7 9

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».

Шестнадцатеричный

Значения двоично-десятичных чисел ( BCD) от 0 до 9 требуют четырех двоичных битов для хранения своих значений. Поскольку четыре бита (2 4 ) могут содержать 16 значений, это означает, что шестнадцатеричные (hex) цифры также могут быть представлены четырьмя битами. [23] Поскольку в семисегментных дисплеях имеется ограниченное количество сегментов, несколько шестнадцатеричных цифр должны отображаться как строчные буквы, в противном случае заглавная буква «B» будет такой же, как цифра «8», а заглавная буква «D» будет такой же, как цифра «0». [24] [25] [26] [27] Цифра «6» также должна отображаться с самым верхним сегментом, как6чтобы избежать двусмысленности с буквой «б».

А б С г Э Ф

Ранние микросхемы декодеров часто создавали случайные комбинации или дубликаты цифр для чисел 10–15, поскольку они были разработаны с расчетом на использование как можно меньшего количества логических элементов и требовались только для создания чисел 0–9.

Письма

Многие буквы латинского алфавита могут быть разумно реализованы на семисегментном дисплее. Хотя не все буквы доступны, возможно создание множества полезных слов. Тщательным выбором слов иногда можно обойти недоступные буквы. Заглавные буквы «I», «O», «S», «Z» конфликтуют с обычным семисегментным представлением цифр «1», «0», «5», «2», а строчная буква «g» — с цифрой «9». Заглавная буква I может быть размещена слева (как здесь показана строчная L), но это делается нечасто. Строчные «b» и «q» идентичны альтернативным числовым цифрам «6» и «9».

латинский алфавит
АБСДЭФГЧАСяДж.КЛМНОПВРСТУВВтХИЗ
ВерхнийАСЭФГЧАСЯ*Дж*ЛММОПСУВтВтЗ
Нижеа*бсгег*чася#джлнодгттыу

Ниже приведены некоторые примеры реальных английских слов, которые можно увидеть на реальном электронном оборудовании (первая строка появилась на некоторых проигрывателях компакт-дисков ):

ОПЭН,СЛОСЭ,ПЛАИ,ПАУСЭ,СЧАСУФФЛЭ,но гяСС
СтАгт,СтоП,гтын,ФАяЛ,Эггог,СЭтУП,ЧАСЭЛП
ММогЭ,он,ОФФ,уЭС,но,ЧАСот,СоЛг

Смотрите также

7-, 9- , 14- и 16 -сегментные дисплеи показаны рядом

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 [28], были недолго доступны в начале 1980-х годов, но не стали популярными.

Ссылки

  1. ^ "Семисегментные дисплеи". Архивировано из оригинала 2012-04-04.
  2. ^ Роджерс, Уоррен О. (1910-02-01). «Система сигнализации электростанции». Power and the Engineer . 32 (5): 204–206 . Архивировано из оригинала 2014-03-31 . Получено 2016-10-06 .
  3. ^ Кларк, Э. Х. (декабрь 1929 г.). «Эволюция системы индикатора вызова» (PDF) . Bell Laboratories Record . 8 (5): 171– 173. Архивировано (PDF) из оригинала 2024-04-13 . Получено 2015-12-19 .
  4. ^ "IEE Apollo DA-2110 Numitron Tube (DA2110, RCA DR-2110) - Industrial Alchemy". industrialalchemy.org . Архивировано из оригинала 2020-09-15 . Получено 2020-04-15 .
  5. ^ "Wamco KW-105AL Alphanumeric Minitron Display - Industrial Alchemy". industrialalchemy.org . Архивировано из оригинала 2020-09-15 . Получено 2020-04-15 .
  6. ^ "Учебник по трубке Numitron". 2011-12-21. Архивировано из оригинала 2018-09-25 . Получено 2020-04-14 .
  7. ^ "Incandescent Displays – the Vintage Technology Association". Архивировано из оригинала 2018-02-17 . Получено 2020-04-14 .
  8. ^ "Alco MSM-5A Mosaic Indicator Incandescent Display - Industrial Alchemy". industrialalchemy.org . Архивировано из оригинала 2020-09-15 . Получено 2020-04-15 .
  9. ^ "General Electric Y1938 – the Vintage Technology Association". Архивировано из оригинала 2016-06-11 . Получено 2020-11-13 .
  10. ^ "Litronix Surface Mount Wristwatch LED Display – Industrial Alchemy". Архивировано из оригинала 2018-08-31 . Получено 2020-04-16 .
  11. ^ "Litronix DL330 Series LED Displays (Siemens DL340M) - Industrial Alchemy". Архивировано из оригинала 2018-03-04 . Получено 2020-04-16 .
  12. ^ "Советский светодиод поверхностного монтажа АЛ304В - Промышленная алхимия". Архивировано из оригинала 2022-09-28 . Получено 2024-01-21 .
  13. ^ "Texas Instruments TIA8447 LED Display - Industrial Alchemy". Архивировано из оригинала 2022-05-29 . Получено 2024-01-21 .
  14. ^ "Реклама устройств отображения RCA NUMITRON". Electronic Design . 22 (12). Hayden: 163. 1974-06-07. Архивировано из оригинала 2014-03-31 . Получено 2012-06-22 .
  15. ^ "Музей советских калькуляторов - ВЕГА". 2010-09-29. Архивировано из оригинала 2010-09-29.
  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. ^ "Семисегментные дисплеи". Архивировано из оригинала 2012-01-05 . Получено 2012-11-14 .
  19. ^ Diehl, HP; De Mulder, HD (апрель 1981 г.). «кулинарная книга для детей: несколько полезных рецептов для поддержания компьютера в форме» (PDF) . elektor (Великобритания) – современная электроника для лаборатории и отдыха . Том 1981, № 72. стр. 4-28 – 4-31 [4-30 Рисунок 4]. Архивировано (PDF) из оригинала 03.07.2020 . Получено 03.07.2020 .
  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 этого же производителя.
  22. ^ Официальная таблица кодов Консорциума Unicode. Архивировано 05.06.2020 на Wayback Machine (PDF)
  23. ^ "Application Note 3210 – Quick-Start: Driving 7-Segment Displays with the MAX6954" (PDF) (Application Note) (3-е изд.). Maxim Integrated . Март 2008 [2004-06-25]. Архивировано (PDF) из оригинала 2017-03-20 . Получено 06.05.2013 .
  24. ^ "Управление 7-сегментными дисплеями". Maxim Integrated . 2004. Архивировано из оригинала 2017-03-20 . Получено 2017-03-20 .
  25. ^ электронный шестнадцатеричный калькулятор/конвертер SR-22 (PDF) (редакция A). Texas Instruments Incorporated . 1974. стр. 7. 1304-389 Rev A. Архивировано (PDF) из оригинала 20.03.2017 . Получено 20.03.2017 .
  26. ^ электронный калькулятор – программатор TI (PDF) . Texas Instruments Incorporated . 1977. стр. 7. Архивировано (PDF) из оригинала 2017-03-28 . Получено 2017-03-28 .
  27. ^ электронный калькулятор – программатор TI LCD (PDF) . Texas Instruments Incorporated . 1981. стр. 8. Архивировано (PDF) из оригинала 2017-03-28 . Получено 2017-03-28 .
  28. ^ "DL-3422 4-значный 22-сегментный алфавитно-цифровой интеллектуальный дисплей предварительные технические данные". Архив Интернета . Каталог оптоэлектроники Litronix 1982. стр. 82. Получено 03.09.2016 .
На Викискладе есть медиафайлы по теме «Семисегментный дисплей».
  • Интерактивная демонстрация семисегментного дисплея
  • Подключение семисегментного дисплея к микроконтроллеру 8051
  • Взаимодействие 7-сегментного дисплея с микроконтроллером AVR
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Семисегментный_дисплей&oldid=1270530112"