7 bölümlü ekran, sayıları, birkaç harfi ve hatta onaltılık değerleri gösteren yedi LED çubuktan oluşan basit bir elektronik bileşendir. Düşük güçlü, güvenilir ve kullanımı kolay olduğu için saatlerde, hesap makinelerinde, sayaçlarda ve cihazlarda kullanılır. Bu makalede pin çıkışı, teknik özellikler, sürüş yöntemleri ve tasarım ipuçları ayrıntılı olarak açıklanmaktadır.
7 Segmentli Ekrana Genel Bakış
7 bölümlü ekran, sayısal verileri ve sınırlı karakterleri göstermek için en basit ancak en çok kullanılan elektronik görüntüleme cihazlarından biridir. Sekiz rakamı tarzında düzenlenmiş, 0'dan 9'a kadar rakamlar ve birkaç alfabetik karakter oluşturmak için çeşitli kombinasyonlarda yanabilen yedi LED çubuktan oluşur. Birçok sürüm ayrıca kayan noktalı sayıları görüntülemek için ek bir ondalık nokta (dp) segmenti içerir, bu da onları hesap makineleri, saatler, sayaçlar ve elektronik cihazlar için uygun hale getirir. Basitlikleri, düşük güç tüketimleri ve mikrodenetleyicilerle kolay arayüzlenmeleri, LCD'lerin ve OLED'lerin yükselişine rağmen onları güncel tuttu. Sağlam tasarımları sayesinde güvenilirliğin gerekli olduğu endüstriyel ekipmanlarda, test cihazlarında ve gömülü sistemlerde de bulunurlar.
7 Segmentli Ekran Pinout Yapılandırması
| Pin No. | Pin Adı | Pin Rolü |
|---|---|---|
| 1 | Pim E | Sol alt uçtaki LED segmentini yönetir. |
| 2 | Pin D | En alt kısımdaki LED segmentinden sorumludur. |
| 3 | Ortak Pim | Ekran tipine bağlı olarak VCC'ye veya toprağa bağlanır. |
| 4 | Pim C | Sağ alt konumdaki LED segmentini kontrol eder. |
| 5 | DP Pimi | Ondalık noktalı LED segmentini kontrol eder. |
| 6 | Pim B | Sağ üstteki LED segmentini yönetir. |
| 7 | Pim A | En üstteki LED segmentinin çalışmasına rehberlik eder. |
| 8 | Ortak Pim | Pin 3'e benzer; VCC'ye veya toprağa bağlanır. |
| 9 | Pin F | Sol üst uçtaki LED segmentini çalıştırır. |
| 10 | Pim G | Orta LED segmentinin anahtarlanmasını kontrol eder. |
Her rakam, A'dan G'ye kadar etiketlenmiş yedi LED segmentinden ve isteğe bağlı bir ondalık noktadan (DP) oluşur. Bu segmentlerin farklı kombinasyonları aydınlatılarak sayılar ve bazı harfler görüntülenebilir. Alttaki pimler, ekranın ortak katot veya ortak anot olmasına bağlı olarak toprağa veya besleme voltajına bağlanabilen her bir segmente, ondalık noktaya ve ortak terminallere (COM) bağlanır.
7 Segmentli Ekranın Farklı Kullanımları
Dijital Saatler
Dijital saatlerde saatleri, dakikaları ve saniyeleri okunması kolay sayısal formatta göstermek için 7 segmentli ekranlar kullanılır. Net görünürlükleri, onları hem tüketici hem de endüstriyel zaman tutma cihazları için uygun kılar.
Hesap makineleri
Cep ve masaüstü hesap makineleri, sayısal sonuçları sunmak için 7 segmentli ekranlara güvenir. Düşük güç gereksinimleri, kompakt cihazlarda bile uzun pil ömrü sağlar.
Ölçüm aletleri
Multimetreler, voltmetreler, ampermetreler ve frekans sayaçları, doğru sayısal okumalar sağlamak ve mühendisler ve teknisyenler için netlik sağlamak için genellikle 7 segmentli ekranlar kullanır.
Ev Aletleri
Mikrodalga fırınlar, çamaşır makineleri ve klimalar gibi cihazlar zaman, sıcaklık ve program ayarlarını göstermek için 7 segmentli ekranlar kullanır.
Yakıt Pompaları
Akaryakıt dağıtıcıları, yakıt miktarını ve maliyetini göstermek için 7 bölümlü ekranlar kullanarak müşterilere net ve gerçek zamanlı veriler sağlar.
Puan Tabloları
Spor skorbordları, uzaktan görülebilen skorları, zamanlayıcıları ve geri sayımları göstermek için 7 segmentli büyük ekranlar kullanır.
7 Segmentli Ekranlarda Ortak Katot ve Ortak Anot
Ortak Katot (CC)
LED'lerin tüm katot (negatif) terminalleri birbirine bağlanır ve toprağa (GND) bağlanır. Karşılık gelen pime YÜKSEK voltaj uygulandığında bir segment yanar.
Bu tipin, doğrudan akım sağlayan mikrodenetleyiciler veya sürücü IC'leri ile kullanımı kolaydır.
Ortak Anot (CA)
Tüm anot (pozitif) terminalleri birbirine bağlanır ve VCC'ye bağlanır. Bir segment, pimi DÜŞÜK (toprağa) çekildiğinde açılır. Akım batan sürücülerle en iyi şekilde çalışır.
Türü Tanımlama
Diyot modunda bir multimetre kullanın. Ortak bir anot için, kırmızı probu ortak pime ve siyah probu bir segment pimine bağlayın, segment yanarsa, CA'dır. Ortak bir katot test etmek için probları ters çevirin.
7 Segmentli Ekranların Elektriksel Özellikleri
| Parametre | Menzil |
|---|---|
| İleri Gerilim (Vf) | 1,8–2,4 V (Kırmızı/Sarı: \~1,8–2,0 V, Yeşil/Mavi: \~2,0–2,4 V) |
| İleri Akım (Eğer) | 10–30 mA (segment başına 20 mA standarttır) |
| Tepe Akımı | 100 mA'ya kadar (yalnızca darbeli/çoğullanmış çalışma) |
| Işık Şiddeti | 1–10 mcd (daha yüksek değerler = daha parlak) |
| Dalga Boyu (Renkli) | Kırmızı: 620–630 nm, Yeşil: 565 nm |
| Görüş Açısı | 50–120° |
7 Segmentli Ekranlar için Direnç Hesaplaması
7 bölümlü bir ekran, aşırı akım akışını ve eşit olmayan parlaklığı önlemek amacıyla her LED bölümü için bir akım sınırlayıcı direnç gerektirir. Direnç değeri, R = (Vcc – Vf) / If olarak ifade edilen Ohm Yasası kullanılarak belirlenir, burada Vcc besleme voltajıdır, Vf LED'in ileri voltajıdır ve If istenen ileri akımdır. Örneğin, 5 V'luk bir besleme, 2'lik bir ileri voltaj ile.0 V'luk segment başına ve 10 mA'lık bir hedef akım, hesaplama (5 – 2) olur ÷ 0.01 = 300 Ω. Dirençler standart değerlerde olduğundan, güvenliği sağlamak için 330 Ω gibi bir sonraki daha yüksek seçeneği seçmek en iyisidir. Her segmentin kendi direnci olmalıdır, çünkü ortak pin arasında bir tane paylaşmak eşit olmayan parlaklık seviyelerine neden olur. Çoğullanmış ekranlar için, direnç değerleri ayarlanırken darbeli çalışma da dikkate alınmalıdır.
Kod Çözücü IC'leri ile 7 Segmentli Ekranları Çalıştırma
7 segmentli bir ekranı doğrudan bir mikro denetleyiciden kontrol etmek, bir rakam sekiz adede kadar pin (yedi segment artı ondalık nokta) gerektirdiğinden G/Ç pinlerini hızlı bir şekilde tüketebilir. GPIO'ları kaydetmek ve kablolamayı basitleştirmek için kod çözücü IC'ler kullanılır. Bu çipler, 4 bitlik ikili kodlu ondalık (BCD) bir girişi, ekran bölümlerini çalıştıran gerekli yedi çıkışa dönüştürerek gereksinimi yalnızca dört veri hattına düşürür.
74HC4511, ortak katot (CC) ekranlar için tasarlanmıştır ve aktif-YÜKSEK çıkışlar sağlar. Kararlı ekran kontrolü ve testine olanak tanıyan mandal etkinleştirme, lamba testi ve karartma kontrolü gibi kullanışlı özellikler içerir. Öte yandan, SN7447/LS47, ortak anot (CA) ekranlarla çalışır ve aktif-DÜŞÜK sinyalleri verir. Ayrıca lamba testi ve dalgalanma körleme işlevlerini de destekleyerek basamaklı ekranlarda birden fazla rakamı sürmek için uygun hale getirir.
7 Segmentli Ekranlar için Sürüş Yöntemleri
Doğrudan Tahrik
Bu yaklaşımda, her LED segmenti bir direnç aracılığıyla doğrudan MCU pininden bağlanır. Basit olmasına rağmen rakam başına 8 adede kadar pin gerektirir. Bu, tek haneli ekranlar için pratiktir ancak çok haneli kurulumlar için verimsizdir.
Kod Çözücü IC'leri
Bir kod çözücü, 4 bitlik bir ikili girişi ekran için gereken yedi çıkışa dönüştürerek pin kullanımını azaltır. Bu yaklaşım, tek haneli veya küçük ekranlar için mükemmeldir ve gerekli MCU pinlerini yalnızca dörde indirir. Daha büyük çok basamaklı dizileri çalıştırırken daha az verimli hale gelir.
Kaydırma Kayıtları
Kaydırma yazmaçları MCU'dan seri verileri alır ve paralel çıkışlara dönüştürür. Kolayca basamaklandırılırlar, bu da onları çok az MCU pini kullanırken çok basamaklı 7 segmentli modüller için mükemmel kılar. Bu yöntem en ölçeklenebilir olanıdır ve dijital saatlerde, sayaçlarda ve çoğullanmış ekranlarda kullanılır.
Çok Haneli 7 Segmentli Ekranların Çoğullanması
Çok basamaklı 7 segmentli ekranlar kullanıldığında çoğullama, bunları çok fazla pin kullanmadan kontrol etmenin yaygın bir yöntemidir. Bu yaklaşımda, aynı anda yalnızca bir rakam açılır, ancak geçiş o kadar hızlı gerçekleşir ki, tüm rakamlar birlikte açıkmış gibi görünür. Bu, doğru sayıları göstermeye devam ederken ekranın yönetimini kolaylaştırır.
Ekranın sabit görünmesi için, gözün herhangi bir titreme fark etmemesi için her basamağın saniyede yaklaşık 200 kez yeterince yüksek bir hızda yenilenmesi gerekir. Her basamağın aktif olduğu süre, kaç basamağın kontrol edildiğine bağlı olarak görev döngüsü olarak adlandırılır. Daha küçük bir görev döngüsü, rakamların o kadar parlak olmadığı anlamına gelir, bu nedenle görünürlüğü korumak için akımın güvenli sınırlar içinde ayarlanması gerekebilir.
Çoğullamada ortaya çıkabilecek sorunlardan biri, istenmeyen bölümlerin hafifçe aydınlatılmış göründüğü gölgelenmedir. Bu, segment sinyallerini güncellemeden önce tüm rakamları kapatarak ve daha temiz çalışma için durumları hızla değiştirebilen sürücüler kullanarak önlenebilir.
7 Segmentli Ekranları Transistör ve MOSFET Sürücüleriyle Çalıştırma
Darlington Transistör Dizileri
Bu IC'ler, ortak katot (CC) ekranlarda akımı düşürmek için kullanılır. Her kanal bir segmenti veya rakamı çalıştırabilir, bu da onları orta ve büyük boyutlu ekranlar için uygun hale getirir.
PNP Transistörler ve P-Kanal MOSFET'ler
Ortak anot (CA) ekranları için kaynak akımı gereklidir. PNP transistörleri veya P-MOSFET'ler, MCU'nun anahtarlamayı verimli bir şekilde kontrol etmesine izin verirken anotlara gerekli akımı sağlar.
Özel LED Sürücü IC'leri
MAX7219 gibi özel IC'ler çoğullamayı, akım düzenlemesini ve parlaklık kontrolünü tek bir çipte birleştirir. Bu sürücüler kablolama karmaşıklığını büyük ölçüde azaltır ve MCU kaynaklarını serbest bırakır.
7 segmentli ekranlarda gösterebileceğiniz karakterler
Basamaklar (0-9)
7 bölümlü ekranların temel amacı ondalık sayıları göstermektir. 0'dan 9'a kadar tüm rakamlar net ve doğru bir şekilde görüntülenebilir, bu nedenle hesap makinelerinde, saatlerde ve sayaçlarda kullanılırlar.
Onaltılık Karakterler (A–F)
7 segmentli ekranlar onaltılık değerleri de temsil edebilir. Desteklenen karakterler arasında A, b, C, d, E ve F bulunur. Bu, onları onaltılık gösterimin gerekli olduğu dijital elektronik ve gömülü sistemlerde kullanışlı kılar.
Sınırlı Alfabetik Harfler
P, U, L ve H gibi bazı harfler yedi segment kullanılarak yaklaşık olarak hesaplanabilir. Birçok harf, ekranın sağladığından daha fazla bölüm gerektirdiğinden okunabilirlik her zaman en iyisi olmayabilir.
Tam Metin için Uygun Değil
Sınırlı yapıları nedeniyle 7 bölümlü ekranlar, kelimeleri veya karmaşık harfleri göstermek için pratik değildir. Metin ağırlıklı uygulamalar için tasarımcılar genellikle bunun yerine nokta vuruşlu ekranlar veya alfanümerik LCD/LED modülleri kullanır.
7 Segmentli Ekranlar için PCB ve Kablolama İpuçları
• Sabit parlaklığı korumak ve izler arasındaki voltaj düşüşlerini azaltmak için akım sınırlayıcı dirençleri LED pinlerinin yakınına yerleştirin.
• Aynı anda birden fazla segment için daha yüksek akımlar taşıdıkları için ortak anot veya katot hatları için geniş PCB izleri kullanın.
• Kararlı dönüş yolları sağlamak, gürültüyü en aza indirmek ve genel devre performansını iyileştirmek için sağlam bir zemin düzlemi ekleyin.
• Gürültü sorunlarını önlemek ve sorunsuz çoğullama için hızlı geçişler sağlamak için rakam etkinleştirme hatlarını kısa ve iyi yönlendirilmiş tutun.
Sonuç
7 segmentli ekranlar pratiktir, dayanıklıdır ve saatler, hesap makineleri, sayaçlar ve yakıt pompaları gibi cihazlarda sayıları göstermek için yaygın olarak kullanılır. Ortak bir katot veya ortak bir anot olarak çalışabilirler ve mikro denetleyiciler, kod çözücü IC'ler veya kaydırma yazmaçları tarafından çalıştırılabilirler. Tam metin için uygun olmasalar da, verimlilikleri ve güvenilirlikleri birçok uygulamada gerekli olmalarını sağlar.
Sıkça Sorulan Sorular (SSS]
7 segmentli ekranlarda hangi malzemeler kullanılıyor?
Koruma ve ışık şekillendirme için epoksi reçineye yerleştirilmiş yarı iletken LED'lerden (kırmızı/turuncu için GaAsP, yeşil için GaP) yapılmıştır.
7 segmentli ekranlar dış mekanlarda kullanılabilir mi?
Evet, ancak yalnızca yüksek parlaklıktaki veya geniş segmentli versiyonlar uygundur. Standart ekranlar doğrudan güneş ışığı için çok loş.
7 bölümlü ekran ne kadar dayanır?
İyi yönlendirilmiş bir ekran 50.000 ila 100.000 saat sürer. Aşırı akım veya aşırı ısınma kullanım ömrünü kısaltır.
Çoğullanmış ekranlar için en iyi yenileme hızı nedir?
Çoğu en iyi 100 Hz ile 1 kHz arasında çalışır. 100 Hz'in altındaki frekanslar titremeye neden olurken, 1 kHz'in üzerindeki frekanslar kaynakları boşa harcar.
Çok renkli 7 segmentli ekranlar var mı?
Evet. Bazı modeller, tek bir ekranda birden fazla renk seçeneğine izin veren iki renkli veya RGB LED'ler kullanır.
Hangisi daha fazla güç tüketir, 7 segmentli ekranlar mı yoksa LCD'ler mi?
7 segmentli LED'ler, LCD'lerden daha fazla güç tüketir. Düşük güçlü cihazlar için LCD'ler tercih edilirken, LED'ler daha parlak ve daha sağlamdır.