В этой статье мы поговорим о цифровой индикации.
Семисегментные светодиодные индикаторы предназначены для отображения арабских цифр от 0 до 9 (рис.1).
Рис.1.
Такие индикаторы бывают одноразрядные, которые отображают только одно число, но семисегментных групп, объединенных в один корпус может быть и больше (многоразрядные). В этом случае цифры разделяются децимальной точкой (рис.2)
Рис.2.
Индикатор называется семисегментным из-за того, что отображаемый символ строится из отдельных семи сегментов. Внутри корпуса такого индикатора находятся светодиоды, каждый из которых засвечивает свой сегмент.
Буквы и другие символы на таких индикаторах отображать проблематично, поэтому для этих целей используются 16-сегментные индикаторы.
Светодиодные индикаторы бывают двух типов.
В первом из них все катоды, т.е. отрицательные выводы всех светодиодов, объединены вместе и для них выделен соответствующий вывод на корпусе.
Остальные выводы индикатора соединены к аноду каждого из светодиодов (рис.3, а). Такая схема называется «схема с общим катодом».
Также существуют индикаторы, у которых светодиоды каждого из сегментов подключены по схеме с общим анодом (рис.3, б).
Рис.3.
Каждый сегмент обозначен соответствующей буквой. На рисунке 4 представлено их расположение.
Рис.4.
В качестве примера рассмотрим двухразрядный семисегментный индикатор GND-5622As-21 красного свечения. Кстати существуют и другие цвета, в зависимости от модели.
С помощью трехвольтовой батарейки можно включать сегменты, а если объединить группу выводов в кучку и подать на них питание, то можно даже отображать цифры. Но такой метод является неудобным, поэтому для управления семисегментными индикаторами используют регистры сдвига и дешифраторы. Также, нередко, выводы индикатора подключаются напрямую к выходам микроконтроллера, но лишь в том случае когда используются индикаторы с низким потреблением тока. На рисунке 5 представлен фрагмент схемы с использованием PIC16F876A.
Рис.5.
Для управления семисегментным индикатором часто используется дешифратор К176ИД2.
Эта микросхема способна преобразовать двоичный код, состоящий из нулей и единиц в десятичные цифры от 0 до 9.
Чтобы понять, как все это работает, нужно собрать простую схему (рис.6). Дешифратор К176ИД2 выполнен в корпусе DIP16. Он имеет 7 выходных вывода (выводы 9 - 15), каждый из которых предназначен для определенного сегмента. Управление точкой здесь не предусмотрено. Также микросхема имеет 4 входа (выводы 2 - 5) для подачи двоичного кода. На 16-й и 8-ой вывод подается плюс и минус питания соответственно. Остальные три вывода являются вспомогательными, о них я расскажу чуть позже.
Рис.6.
DD1 - К176ИД2
R1 - R4 (10 - 100 кОм)
HG1 - GND-5622As-21
В схеме присутствует 4 тумблера (можно любые кнопки), при нажатии на них на входы дешифратора подается логическая единица от плюса питания. Кстати питается сама микросхема напряжением от 3 до 15 Вольт. В данном примере вся схема питается от 9-вольтовой "кроны".
Также в схеме присутствует 4 резистора. Это, так называемые, подтягивающие резисторы. Они нужны, чтобы гарантировать на логическом входе низкий уровень, при отсутствии сигнала. Без них показания на индикаторе могут отображаться некорректно. Рекомендуется использовать одинаковые сопротивления от 10 кОм до 100 кОм.
На схеме выводы 2 и 7 индикатора HG1 не подключены. Если подключить к минусу питания вывод DP, то будет светиться децимальная точка. А если подать минус на вывод Dig.2, то будет светиться и вторая группа сегментов (будет показывать тот же символ).
Входы дешифратора устроены так, что для отображения на индикаторе чисел 1, 2, 4 и 8 требуется нажатие лишь одной кнопки (на макете установлены тумблеры, соответствующие входам D0, D1, D2 и D3). При отсутствии сигнала отображается цифра ноль. При подаче сигнала на вход D0 отображается цифра 1. И так далее. Для отображения других цифр требуется нажатие комбинации тумблеров. А какие именно нужно нажимать нам подскажет таблица 1.
Таблица 1.
Чтобы отобразить цифру "3" необходимо логическую единицу подать на вход D0 и D1. Если подать сигнал на D0 и D2, то отобразится цифра "5" (рис.6).
Рис.6.
Здесь представлена расширенная таблица, в которой мы видим не только ожидаемую цифру, но и те сегменты (a - g), которые составят эту цифру.
Таблица 2.
Вспомогательными являются 1, 6 и 7-ой выводы микросхемы (S, M, К соответственно).
На схеме (рис.6) 6-ой вывод "М" заземлен (на минус питания) и на выходе микросхемы присутствует положительное напряжение для работы с индикатором с общим катодом. Если используется индикатор с общим анодом, то на 6-ой вывод следует подать единицу.
Если на 7-ой вывод "К" подать логическую единицу, то знак индикатора гасится, ноль разрешает индикацию. В схеме данный вывод заземлен (на минус питания).
На первый вывод дешифратора подана логическая единица (плюс питания), что позволяет отображать преобразованный код на индикатор. Но если подать на данный вывод (S) логический ноль, то входы перестанут принимать сигнал, а на индикаторе застынет текущий отображаемый знак.
Стоит заметить одну интересную вещь: мы знаем, что тумблер D0 включает цифру "1", а тублер D1 цифру "2". Если нажать оба тумблера, то высветится цифра 3 (1+2=3). И в других случаях на индикатор выводится сумма цифр, составляющих эту комбинацию. Приходим к выводу, что входы дешифратора расположены продуманно и имеют очень логичные комбинации.
Также вы можете посмотреть видео к этой статье.
Комментарии (48) | Я собрал (0) | Подписаться
Для добавления Вашей сборки необходима регистрация
[Автор]
[Автор]
[Автор]
Спасибо.
[Автор]
Эта схема на рис.6 предполагает, что на входы поступает сигнал от других микросхем, например от микросхемы-счетчика К176ИЕ13 (например в конструкции электронных часов). А схема с тумблерами в данной статье дана просто для понимания принципа работы дешифраторов.
[Автор]
[Автор]
Сначала скачайте dataheet к вашему индикатору и посмотрите как расположены выводы. Главное соединить одноименные выводы по буквам. Далее, если используется индикатор с общим анодом, то на 6-ой вывод следует подать единицу, то есть на плюс питания (на схеме он соединен на минус), это для того, чтобы микросхема поменяла свои выходные напряжения на противоположные. И все.
[Автор]
1. Использовать две микросхемы К176ИД2 и соединить их на сдвоенный 7-сегментный индикатор, щелкая 8 тумблеров у обоих микросхем добиться нужного числа (до 99 получится).
2. Второй способ - использовать микросхему-счетчик К176ИЕ4. При поступлении импульса на соответствующий вывод (или при нажатии кнопочки), она будет переключать цифры от 0 до 9, после чего начнет с нуля. Но она позволит получить больше девяти цифр. Для этого после цифры 9 на втором выводе появятся сигналы (f/10), которые можно направить на четвертый вывод другой такой же микросхемы, которая начнет считать десятки.
Я думаю в поиске вы найдете схему.
На этом сайте тоже есть статья
но там цифры переключаются автоматически, т.к. импульсы вырабатывает генератор импульсов на К176ЛЕ5.
Я сам собирался подготовить материал по этой теме, только на зарубежных микросхемах.
[Автор]
- Возможно неправильное подключение питания или превышение напряжения.
- Может бракованная микросхема.
- Возможно сам индикатор чудит.
- Также нужно уточнить тип индикатора (общий катод или общий анод) и проверить состояние ножки 6, соответствует такому типу или нет.
[Автор]
Проверьте нет ли остатков флюса, иногда из-за этого тупит вход, т.к. он чувствительный.
Номиналы подтягивающих резисторов на входе должны быть одинаковые.
Если всё норм, то значит бракованная микросхема.
[Автор]
Об этом подробно изложено в "Электроника шаг за шагом - Выпуск 15"
Вопрос: если от 6ти вольт питаю индикатор (ОК), показывающий цифру 8, то достаточно одного токоограничевающего резистора между катодом и минусом или нужно 7 резисторов между плюсом и анодом каждого сегмента?
[Автор]
[Автор]
Упихиваемся в то, что имеем, программно осуществить на программируемом реле не выходит - не хватает выходов. Управление на 2 сервопривода написал, а индикацию нужно делать физически и тут у меня затык. Я не электронщик, для меня микросхемы и их использование - темный лес. Может это как то можно осуществить с помощью микросхем и если да, то как? Заранее благодарю за ответ!
[Автор]
В этой статье приведена схема, где сигнал на вход дешифратора подается через 15 диодов, в вашем случае хватит 7.
На картинке показал упрощенный вариант. Лучше конечно поискать специальную микросхему, подал на определенную ножку и на индикаторе отобразилась нужная цифра.
Вопрос о соединении "все одноименные выводы сегментов всех четырех индикаторов соединяются вместе." Как это работает?
Спасибо.
[Автор]
В вашей схеме применена динамическая индикация. У каждого индикатора (H0-H3) имеется свой транзистор (VT1-VT4),который разрывает минус питания индикатора. Пока транзисторы закрыты ни один сегмент светить не может. Задача контроллера открывать транзисторы последовательно с первого по четвертый (и так по кругу) и в эти моменты включать нужные сегменты. Переключения происходят быстро и глаз человека воспринимает это, как будто все индикаторы включены одновременно. Но яркость при динамической индикации ниже.