på 2025/06/30 31,833

7-Segment Display: PIN-konfiguration, typer och driftsprincip

Den här guiden förklarar allt om sju segmentskärmar.Det talar om hur de fungerar, de två huvudtyperna (vanlig anod och vanlig katod) och hur delarna inuti är ordnade.Du lär dig hur du ansluter och kontrollerar dem med hjälp av mikrokontroller som Arduino och hur man gör enkla kretsar med förarchips som 4511. Guiden täcker också var dessa skärmar används i livet, deras goda punkter och vissa saker de inte kan göra.

Katalog

Bild 1. Sju-segmentskärm

Vad är en sju segmentskärm?

En sju-segmentskärm är en elektronisk komponent utformad för att visa nummer och några bokstäver som använder sju ljusemitterande segment arrangerade i en figur-åtta layout.Varje segment, märkt A till G, tänds individuellt för att bilda siffror från 0 till 9. Ett litet åttonde segment, vanligtvis en prick i det nedre högra hörnet, kan också inkluderas för att representera decimalpunkter.

Varje segment är en LED som avger ljus när det drivs.Displayen fungerar genom att applicera spänning över LED: s terminaler, vilket gör att ljus produceras genom elektroluminescens.

Sju-segmentskärmar blev populära på 1960- och 70-talet eftersom lysdioder ersatte tidigare visningsteknologier som Nixie-rör och mekaniska indikatorer.Dessa nya skärmar var lättare att köra, använde mindre kraft och var mer hållbara.I slutet av 70 -talet var de standard i kalkylatorer, klockor och mätanordningar.

Även i dag används dessa skärmar i stor utsträckning i enheter som behöver enkel, pålitlig numerisk utgång.De erbjuder låg kraftförbrukning, stark synlighet och enkel kontrolllogik.Förbättrade LED -material har också gjort dem ljusare och mer hållbara, vilket hjälper till att upprätthålla sin roll i både kompakta prylar och stora industriella system.

Typer av sju segmentskärmar

Sju-segmentskärmar finns i två huvudtyper, baserat på hur de interna lysdioderna är kopplade: Common Anode (CA) och Common Cathode (CC).Skillnaden ligger i hur LED -segmenten delar elektriska anslutningar.

Vanlig anod (CA)

I en vanlig anodskärm är alla positiva sidor (kallade anoder) för lysdioderna anslutna samman.Denna grupp av positiva anslutningar är kopplad till den positiva strömförsörjningen.

För att slå på ett segment (en del av nummerdisplayen) skickar du en låg signal (vilket betyder en anslutning till mark eller 0 volt) till den negativa sidan (kallad katoden) i det segmentet.Detta gör att el kan flyta och segmentet tänds.

Denna typ av skärm fungerar bra med vissa typer av digitala kretsar, särskilt de som är utformade för att dra strömmen ner till marken.Ett exempel är TTL (transistor-transistor logik) kretsar.

Bild 2. Vanlig anodkonfiguration

Bild 3. Sanningstabell

Common Cathode (CC)

I en vanlig katodskärm är alla negativa sidor (katoder) för lysdioderna anslutna samman och bundna till marken.

För att tända ett segment skickar du en hög signal (en spänning, som 5V) till den positiva sidan (anoden) i det segmentet.Detta gör att elektricitet flyter från den positiva stiftet genom lysdioden till marken och segmentet tänds.

Vanliga katodskärmar är vanligtvis enklare att använda med mikrokontroller, som Arduino eller Raspberry Pi, eftersom dessa enheter kan skicka ut den nödvändiga höga signalen direkt från deras utgångsstift.

Bild 4. Vanlig katodkonfiguration

Bild 5. Sanningstabell

Struktur på en sju segmentskärm

Bild 6. Toppvy i Seven Segment Display

Varje sju-segment-visningssiffra består av sju enskilda lysdioder arrangerade i ett rektangulärt mönster som liknar en "8".Segmenten är märkta A till G, med tre horisontella segment (A, G, D) och fyra vertikala (B, C, E, F).Vissa skärmar inkluderar också en decimalpunkt, belägen nära det nedre högra hörnet.

Bild 7. Decimal eller prickpunkt

Moderna skärmar använder vanligtvis ytmonterade lysdioder inbäddade i plast eller harts.Displayhuset innehåller ofta lätta barriärer för att förhindra att glöd blödar i angränsande segment.Höljet är vanligtvis tonat eller frostat för att hjälpa till att sprida ljuset och förbättra kontrasten.

Standardsiffriga skärmar har tio stift: en för var och en av de sju segmenten, en för decimalpunkten och en eller två för den delade gemensamma terminalen.Inuti fodralet ansluter tunna ledningar eller spår varje segment till sin respektive stift.

Vissa skärmar inkluderar inbyggda motstånd för kontrollström, medan andra kräver externa motstånd.God termisk design hjälper skärmen pålitligt under långa perioder, även i utmanande miljöer.

Bild 8. Bottenvy i sju segmentskärm

PIN-konfiguration av en sju segmentskärm

Figur 9. Pin -diagram

Stiftnummer	Ansluten Segment	Fungera
Stift 1	E	Kontrollerar segment E
Stift 2	D	Kontrollerar segment D
Stift 3	Com (vanlig stift)	Vanlig anod eller katod
Stift 4	C	Kontrollerar segment C
Stift 5	Kardp	Kontroller decimalpunkt (DP)
Stift 6	B	Kontrollerar segment B
Stift 7	En	Kontrollerar segment A
Stift 8	Com (vanlig stift)	Vanlig anod eller katod
Stift 9	F	Kontrollerar segment f
Stift 10	G	Kontrollerar segment g

Hur fungerar en sju-segmentskärm?

En skärm för sju segment fungerar genom att belysa specifika segment för att bilda nummer eller enkla bokstäver.Varje segment är en individuell LED som lyser när strömmen flyter genom det i rätt riktning.

Bild 10. Visningsnummer

För att visa ett nummer aktiverar systemet rätt kombination av segment.Till exempel för att visa "0", alla segment utom G är upplysta.A "1" tänds endast B och C. Dessa kombinationer lagras i mikrokontrollminnet eller hanteras av ett avkodningschip.

Bild 11. Sju segmentalfabetstecken

Vissa bokstäver som A, C, E och F kan visas, men många andra är svåra att representera på grund av det begränsade segmentet.Bokstäver som Q eller R är svåra att visa tydligt.

I system med mer än en siffra använder displayer multiplexering.Detta innebär att bara en siffra tänds åt gången, men systemet växlar mellan så snabbt siffror (vanligtvis 60 gånger per sekund eller mer) att de alla visas tänd på en gång.Detta sparar ström och minskar antalet obligatoriska anslutningar.

Decimalpunkten kan användas för fraktioner, tidsseparation eller som en speciell indikator.Vissa klockor använder till och med decimalpunkter som blinkande kolon.

Bild 12. Sju segment LED -klocktidsdisplay

Sju-segment visningskoder

För att visa siffror på en sju segmentskärm tändes varje siffra upp en unik uppsättning segment.Dessa mönster lagras som binära koder.Koderna är olika för vanliga katod- och vanliga anodtyper, beroende på hur segmenten slås på.Tabellen nedan visar koderna för siffror 0 till 9.

Siffra	Segment tänd (A - G)	Binär kod (Common Cathode)	Hexkod (CC)	Binär kod (Vanlig anod)	Hexkod (CA)
0	A, b, c, d, e, f	0B00111111	0x3f	0B11000000	0xc0
1	B, c	0B00000110	0x06	0B11111001	0xf9
2	A, B, D, E, G	0B01011011	0x5b	0B10100100	0xa4
3	A, B, C, D, G	0B01001111	0x4f	0B10110000	0xb0
4	B, C, F, G	0B01100110	0x66	0B10011001	0x99
5	A, c, d, f, g	0B01101101	0x6d	0B10010010	0x92
6	A, c, d, e, f, g	0B01111101	0x7d	0B10000010	0x82
7	A, B, C	0B00000111	0x07	0B11111000	0xf8
8	A, B, C, D, E, F, G	0B01111111	0x7f	0B10000000	0x80
9	A, B, C, D, F, G	0B01101111	0x6f	0B10010000	0x90

Hur kontrollerar jag en sju segmentskärm?

Det finns några vanliga sätt att kontrollera en skärm.Låt oss gå igenom dem från det enklaste till det mer avancerade.

Direktanslutning till mikrokontroller

Figur 13. Kretsdiagram över direktanslutning av en sju-segmentskärm till en mikrokontroller

Det enklaste sättet att styra en siffra är genom att ansluta varje segment till sin egen stift på mikrokontrollern.Detta fungerar bra för små projekt som bara visar ett nummer.

För en vanlig anodskärm är alla lysdioders positiva sidor (anoder) anslutna till kraft (som 3,3V eller 5V).Den negativa sidan (katoden) för varje segment går igenom ett motstånd och sedan till en stift på mikrokontrollern.När mikrokontrollern skickar en låg signal slås segmentet på.

Denna installation ger dig full kontroll över varje segment så att du kan göra valfritt nummer.Men det använder många stift, sju för segmenten och en till om du använder decimalpunkten.Till exempel kan du ansluta stift PA0 till PA7 på en Arduino eller STM32 till varje segment.Motståndet (cirka 220–330 ohm) skyddar lysdioderna från för mycket ström.

Den här metoden är enkel, men om du vill visa mer än en siffra fungerar den inte bra, du har slut på stift.Det är när det är bättre att använda multiplexering eller ett displaydrivrutinchip.

Multiplexering för fler siffror

Bild 14. Transistorförarkrets för två sju segmentskärmar

Om du vill använda mer än en siffra skulle det behöva för många stift att ansluta varje segment till mikrokontrollern.Multiplexering är ett trick som hjälper dig att styra många siffror med färre stift.

Vid multiplexering delar alla siffror samma segmenttrådar.Men bara en siffra tänds åt gången.Mikrokontrollern växlar mycket snabbt mellan siffrorna, så det ser ut som att alla siffror är på en gång.

Varje siffra slås på med en transistor.Mikrokontrollern skickar data för siffran och slår på sin transistor.Sedan flyttar den till nästa siffra, och så vidare.Detta upprepar snabbt så att dina ögon ser hela numret på en gång.

Du behöver bara sju segmenttrådar och en tråd för varje siffra transistor.Du kan också använda ett chip som SN74HC595 -skiftregistret.Det låter dig skicka data med färre stift och styr segmenten med bara några få mikrokontroller.Detta underlättar ledningarna och hjälper dig att bygga större skärmar.

Manuella ledningar med Arduino

Bild 15. Sju segment Display gränssnitt med Arduino

När du lär dig eller bygger en prototyp är det vanligt att kontrollera displayen för hand med en Arduino.En skärm med sju segment har åtta lysdioder formade som en "8."Segmenten kallas A till G, med en extra för decimalpunkten (DP).

Du ansluter varje segment genom ett motstånd till en stift på Arduino.Om du använder en gemensam katodskärm går den vanliga stiftet till marken.För att tända ett segment skickar Arduino en hög signal till segmentets stift.

I vanliga katoddisplay sätter High segmentet på.I vanliga anoddisplay behöver du istället en låg signal.Det är viktigt att veta vilken typ av display du använder så att du skriver rätt kod.

För att visa siffrorna 0 till 9, sätter Arduino -koden till exempel den högra kombinationen av segment för varje nummer.Den här metoden är bra för övning, men den fungerar inte bra för mer än en siffra såvida du inte lägger till multiplexering eller ett driverchip.

Använda ett 4511 BCD till sju-segment-driverchip

Bild 16. Använda en 4511 -förare

För att göra saker enklare och spara mikrokontrollstift kan du använda ett chip som CD4511.Detta chip tar ett 4-bitars binärt nummer och tänds rätt segment för att visa siffror 0 till 9.

Du kan ge chipet dess ingång från switchar eller från en mikrokontroller.När ingången ändras tänder chipet rätt nummer på skärmen.Motstånd skyddar fortfarande lysdioderna, och neddragningsmotstånd håller ingången stadig när omkopplarna inte trycks.

4511 -chipet gör ledningarna och koden enklare.Istället för att kontrollera varje segment skickar mikrokontrollern bara ett nummer, och chipet tar hand om resten.

I mer avancerade projekt kan mikrokontroller prata med att visa drivrutiner med hjälp av kommunikationsmetoder som I2C eller SPI.Detta gör det lättare att kontrollera många siffror utan att använda massor av stift.

Hur bygger jag en 7-segmentskärmskrets?

Att bygga en sju-segmentskärmsinställning från grundläggande delar är ett bra sätt att lära sig elektronik.Du behöver en visningsmodul, ett avkodare -chip (som 4511), motstånd, doppomkopplare (eller knappar) och en brödskiva.

Steg 1 ： Placera 4511 på din brödskiva och anslut stift 16 till ström och stift 8 till marken.

Steg 2 ：Trådstift 1, 2, 6 och 7 (BCD-ingångar) för att växla genom 10K neddragningsmotstånd.Detta låter dig ange binära värden manuellt.

Steg 3 ：Anslut LT (lamptest) och LE (spärr aktivera) att VCC och markera BI (blanking ingång).

Steg 4 ：Anslut stift 9–15 (utgångar A - G) till skärmen genom 220–470Ω motstånd.

Steg 5 ：Bind skärmens vanliga katodstift till marken.

Nu ändrar du switcharna BCD -ingången och uppdaterar displayen.Du kan lägga till funktioner som decimalpunkter eller en andra siffra för övning.Att använda en mikrokontroller istället för DIP -switchar kan du utforska multiplexering och dynamisk visningskontroll.

Fördelar och nackdelar med sju segmentskärmar

Fördelar

• Lätt att använda: En sju-segmentskärm är mycket enkel.Den har sju små lampor (kallas lysdioder) arrangerade på ett sätt som kan visa valfritt nummer från 0 till 9. Du sätter bara på rätt lampor för att göra varje nummer.Detta gör det bra för nybörjare och små projekt som digitala klockor eller räknare.

• Låga kostnader: Dessa skärmar är billiga att göra och köpa.Eftersom de är enkla och använder grundläggande teknik kostar de inte mycket.Detta gör dem perfekta för lågbudgetprojekt eller produkter som måste förbli överkomliga.

• Använder mycket liten kraft: Sju-segmentskärmar behöver inte mycket el för att fungera, särskilt LCD-skärmen.Även LED -versionerna använder inte för mycket kraft om du använder dem på rätt sätt.Det är därför de är bra för enheter som körs på batterier.

• Lätt att läsa: Siffrorna på en sju-segmentskärm är ljusa och tydliga.LED -typer lyser starkt och kan ses även i mörkret eller från långt borta.Det är därför du ser dem i väckarklockor och grundläggande mätanordningar.

• Stark och långvarig: Dessa skärmar har inte rörliga delar, så de bryter inte lätt.Ljusen inuti (lysdioder) kan hålla mycket länge.De fungerar också bra även när det är varmt, kallt eller om enheten blir stött.

• Små och rymdbesparande: Sju-segmentskärmar är små och passar väl i trånga utrymmen.Du kan lägga flera sida vid sida för att visa längre siffror utan att behöva mycket utrymme.De är perfekta för kompakta enheter.

Nackdelar

• Kan inte visa fullständiga ord eller symboler: Dessa skärmar är gjorda för att visa nummer, inte fulla bokstäver eller symboler.De kan visa några enkla bokstäver (som A, B, C), men inte alla.Så de är inte bra för att visa fulla ord eller meningar.

• Inte flexibel i design: Segmentens form är fixerad, så du kan inte ändra hur siffrorna ser ut.Du kan inte heller visa bilder eller speciella ikoner.Detta begränsar designalternativen för mer eleganta eller moderna produkter.

• Svårt att se från vissa vinklar: med LED -typer kan det vara svårt att läsa siffrorna om du inte tittar på dem direkt.Om du tittar från sidan eller om det är väldigt ljust ute kan siffrorna vara svåra att se.

• LED -typer kan använda mer kraft: LED -skärmar använder mer el än LCD -skärmar, särskilt om många segment är på hela tiden.Detta kan vara ett problem för batteridrivna prylar där sparande kraft är viktigt.

• Om en del går sönder är det svårt att läsa: Om ett av lamporna (segmenten) slutar fungera kan det få ett nummer att se fel ut.Till exempel kan nummer 8 se ut som ett 0 om ett mellersegment misslyckas.Detta kan förvirra andra.

• Ledningar blir komplicerade för många siffror: Att visa mer än en siffra betyder fler ledningar och delar.Du kanske behöver speciella chips och extra arbete för att ansluta allt.Detta kan göra designen och programmeringen svårare, särskilt för nybörjare.

Slutsats

Sju-segmentskärmar är enkla och användbara verktyg för att visa nummer.De tänder upp vissa delar (kallas segment) för att bilda siffror från 0 till 9. Det finns två typer, baserat på hur segmenten är kopplade.Dessa skärmar är enkla att ansluta, använder inte mycket kraft och är bra för grundläggande enheter som klockor, mätare och köksapparater.Du kan kontrollera dem på olika sätt, från direkt ledningar till att använda chips som sparar utrymme och gör det enklare.Även om de inte kan visa fulla ord eller snygga bilder, är de fortfarande ett bra val när du behöver tydliga och enkla nummerskärmar.