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7- 세그먼트 디스플레이 기본, 핀아웃, 유형, 제어 및 용도

이 안내서는 7 세그먼트가 작동하는 방법과 전자 프로젝트에서이를 사용하는 방법에 관한 것입니다.디스플레이의 핀, 각 세그먼트가 밝아지는 방법 및 공통 캐소드와 공통 양극의 두 가지 일반적인 유형을 설명합니다.또한 마이크로 컨트롤러를 사용하여 세그먼트를 전환하는 방법, 저항으로 밝기를 제어하는 ​​방법 및 트랜지스터를 사용하여 전원을 안전하게 처리하는 방법을 배웁니다.안내서에는 예제, 다이어그램이 포함되어 있으며 시계, 온도계 및 전자 레인지와 같은 실제 장치에서 7 세그먼트 디스플레이가 어떻게 사용되는지 보여줍니다.프로젝트를 시작하거나 이미 구축하든이 안내서는 7 세그먼트를 이해하고 사용하는 데 도움이됩니다.

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7- 세그먼트 디스플레이 핀아웃

일반적인 단일 자리 7 세그먼트 디스플레이에는 10 개의 핀이 있습니다.각 핀은 전원의 공통 단자 역할을하는 두 핀을 제외하고 특정 세그먼트를 제어합니다.예를 들어, 핀 1은 세그먼트 'e'(왼쪽 하단)에 연결하고 핀 2는 세그먼트 'D'(하단)를 제어합니다.핀 3과 8은 모두지면 (공통 음극) 또는 전력 (공통 양극)에 연결된 공통 터미널입니다.나머지 핀은 세그먼트‘C’,‘B’,‘A’,‘F’,‘G’및 소수점을 밝힙니다.

그림 2. 7- 세그먼트 디스플레이 핀 구성

핀 번호	핀 이름	설명
1	이자형	7 세그먼트 디스플레이의 왼쪽 하단 LED를 제어합니다
2	디	7 세그먼트 디스플레이의 대부분의 LED 하단을 제어합니다
3	com	디스플레이 유형을 기반으로지면/VCC에 연결되었습니다
4	기음	7 세그먼트 디스플레이의 오른쪽 하단 LED를 제어합니다
5	DP	7 세그먼트 디스플레이의 소수점 LED를 제어합니다
6	비	7 세그먼트 디스플레이의 오른쪽 상단 LED를 제어합니다
7	에이	7 세그먼트 디스플레이의 대부분의 LED 상단을 제어합니다
8	com	디스플레이 유형을 기반으로지면/VCC에 연결되었습니다
9	에프	7 세그먼트 디스플레이의 왼쪽 상단 LED를 제어합니다
10	g	7 세그먼트 디스플레이의 중간 LED를 제어합니다

7 세그먼트 디스플레이의 기능

• 세그먼트 구조: 7 세그먼트 디스플레이에는 "8"의 모양과 유사한 숫자를 형성하도록 배열 된 7 개의 가벼운 막대가 포함됩니다.이 세그먼트는‘A’를 통해‘G’로 표시되며, 8 번째 세그먼트, 소수점 (DP)은 일반적으로 오른쪽 하단에 있습니다.이 세그먼트를 다른 패턴으로 결합함으로써 디스플레이는 숫자 0-9와 A – F와 같은 몇 가지 간단한 글자를 나타낼 수 있습니다.이 간단한 레이아웃은 사용 편의성으로 인해 숫자 디스플레이에 이상적입니다.

• 디스플레이 기술:이 디스플레이는 일반적으로 전류가 흐르면 각 세그먼트가 조명되는 LED를 사용합니다.LED 기반 모델은 다양한 조명 조건에서 밝고 에너지 효율적이며 볼 수 있습니다.일부 버전은 LCD 기술을 사용하여 전력을 덜 소비하고 배터리 구동 장치에 적합하지만 LCD는 일반적으로 밝은 설정에서는 어둡고 덜 보이지 않습니다.

• 구성 유형: 두 가지 1 차 배선 방법이 있습니다 : 공통 음극 (CC)과 공통 양극 (CA).CC 디스플레이에서 모든 음의 단자가 함께 연결되고 양의 전압을 공급하여 세그먼트가 활성화됩니다.CA 디스플레이에서는 모든 양의 터미널이 연결되고 개별 음극을 접지하여 세그먼트가 켜집니다.선택은 회로 설계와 디스플레이가 어떻게 구동되는지에 따라 다릅니다.

• 캐릭터 표현 : 주로 숫자를 위해 설계되었지만이 디스플레이는 또한 제한된 범위의 문자를 보여줄 수 있으며, 이는 16 진수 출력에 유용합니다.7 개의 세그먼트 만 있기 때문에 대부분의 글자 나 복잡한 기호를 정확하게 형성 할 수는 없지만 기본 영숫자 요구에 충분합니다.

• 제어 및 인터페이스: 각 세그먼트는 종종 마이크로 컨트롤러 GPIO 핀에 의해 제어되는 개별적으로 켜거나 꺼질 수 있습니다.제어를 단순화하기 위해 7447 또는 CD4511과 같은 디코더/드라이버 IC는 이진 입력을 적절한 세그먼트 조합으로 변환하여 필요한 연결 수를 줄일 수 있습니다.

• 장점: 주요 강점에는 저렴한 비용, 제어 용이성 및 가독성이 포함됩니다.LED 유형은 밝고 내구성이 뛰어나고 LCD 변형은 전력을 보존합니다.이러한 특성은 특히 간단한 수치 출력이 충분한 많은 전자 장치에서 인기가 있습니다.

• 제한: 가장 큰 단점은 제한된 문자 세트이며 전체 텍스트 나 복잡한 그래픽을 표시 할 수 없습니다.LED 모델은 시야각이 좁을 수 있지만 LCD는 밝은 빛의 가시성으로 어려움을 겪을 수 있습니다.프로젝트의 디스플레이 유형을 선택할 때 이러한 제한 사항을 고려해야합니다.

대체 디스플레이 모듈

표시하다 유형	설명	장점	제한
7 세그먼트가 표시됩니다	숫자 7 개의 LED 세그먼트 그리고 몇 인물.	사용하기가 매우 쉽습니다	숫자와 제한된 문자 만 표시합니다
도트 매트릭스가 표시됩니다	LED 그리드 (예 : 5x7 또는 8x8) 사용자 정의 가능 캐릭터와 애니메이션.	저렴하고 널리 이용 가능합니다	텍스트 나 그래픽에 적합하지 않습니다
		저전력 소비	더 복잡한 프로그램
		간판, 시계 등에 사용
영숫자 LCD	사전 포맷 된 LCD (예 : 16x2, 20x4)가 표시됩니다 고정 크기 문자 (일반적으로 5x8 dot 형식).	간단한 인터페이스 (표준 프로토콜)	고정 크기 문자
		메뉴/상태 디스플레이에 적합합니다	제한된 그래픽 기능
		다양한 조명에서 읽을 수 있습니다	그래픽 디스플레이보다 새로 고침
OLED 스크린	자체 방출은 높은 대비로 표시됩니다.사용 가능 단색 또는 풀 컬러.	높은 대비 및 넓은 시야각	더 높은 비용
		얇고 가벼운	짧은 수명 (특히 파란색 픽셀)
		어두운 콘텐츠를 보여줄 때 저전력	더 많은 메모리 및 처리가 필요합니다
TFT 화면	활성 매트릭스가있는 풀 컬러, 고해상도 LCD, 종종 터치가 가능합니다.	풍부한 색상 및 디테일	고전력 소비
		터치를 포함 할 수 있습니다	더 많은 RAM/처리가 필요합니다
		비디오, GUI, 대시 보드에 이상적입니다	통합하기위한 비용이 많이 든다

7 세그먼트 디스플레이는 어떻게 작동합니까?

7 세그먼트 디스플레이의 작동은 각 세그먼트 내부의 LED (Light Emitting Diodes)를 전방 바이어스에 기초합니다.전압이 양극에서 캐소드까지 올바른 방향으로 적용되면 세그먼트가 켜집니다.각 세그먼트는 일반적으로 마이크로 컨트롤러의 디지털 출력 핀 또는 특수 디스플레이 드라이버 IC를 통해 독립적으로 제어 할 수 있습니다.이 컨트롤러는 원하는 문자에 따라 주어진 시간에 어떤 세그먼트가 활성화되는지를 결정합니다.

과도한 전류로 인한 LED 손상을 방지하기 위해, 전류 제한 저항은 각 세그먼트와 직렬로 연결됩니다.이 저항은 각 LED를 통해 흐르는 전류가 안전 범위 내에서 유지되며, 이는 일반적으로 약 20 ~ 30 milliamperes (MA)입니다.그러나 정확한 값은 사용 된 LED 유형과 필요한 밝기에 따라 다를 수 있습니다.7 세그먼트 디스플레이에는 두 가지 주요 작동 모드가 있습니다.

1. 정적 모드:이 모드에서는 각 숫자와 해당 세그먼트가 지속적으로 켜집니다.이 설정에는 각 숫자의 각 세그먼트에 대해 별도의 제어 라인이 필요하므로 많은 숫자를 사용하면 비효율적 일 수 있습니다.그러나 단순성과 일정한 밝기를 제공합니다.

2. 다중 모드 : 제어 라인의 수와 전력 소비를 줄이기 위해 디스플레이는 종종 다중 모드로 실행됩니다.이 모드에서는 한 번에 하나의 숫자 만 켜지지 만 시스템은 모든 숫자가 지속적으로 켜진 것으로 인식 할 수있을 정도로 높은 속도로 숫자 사이를 빠르게 전환합니다.이 스위칭은 종종 마이크로 컨트롤러 타이머 또는 시프트 레지스터를 사용하여 처리되므로 정확한 타이밍 및 제어가 가능합니다.

그림 3. 7 세그먼트 LED 디스플레이의 세그먼트 매핑

위의 그림은 7 세그먼트 디스플레이의 구조 및 라벨링을 보여줍니다.디스플레이의 10 가지 뷰에서 7 개의 세그먼트 (a, b, c, d, e, f 및 g)의 직사각형 배열을 보여줍니다.각 이미지에서, 다른 세그먼트는 녹색으로 음영 처리되어 활성화를 나타냅니다.이를 통해 각 개별 세그먼트가 숫자를 형성하는 데 기여하는 방법을 시각화하는 데 도움이됩니다.이 그림은 특정 세그먼트를 켜는 것이 인식 가능한 문자를 만드는 방법을 이해하는 데 도움이되는 다양한 조합을 체계적으로 강조합니다.

7- 세그먼트 디스플레이 바이너리 코드

숫자를 표시하기 위해 마이크로 컨트롤러는 올바른 세그먼트 조합을 켜는 이진 코드를 보냅니다.예를 들어, "0"을 표시하려면 세그먼트 A, B, C, D, E 및 F가 켜지고 G가 꺼져 있습니다.공통 캐소드 디스플레이의 경우, 이것은 이진 0B00111111 (또는 16 진에서 0x3F)입니다.공통 양극의 경우 로직은 0B11000000 (0xC0)으로 반전됩니다.코드는 디스플레이 유형과 일치하거나 잘못된 세그먼트가 조명됩니다.이진 조회수를 사용하면 처리 시간이 절약되고 특히 카운터 나 타이머와 같은 동적 애플리케이션에서 빠르고 정확한 업데이트를 보장합니다.

아래 표는 일반적인 양극 구성이있는 7 세그먼트 디스플레이에 숫자가 나타나는 방법을 보여줍니다.

숫자	g f e d c b a	16 진 코드
0	10000000	C0
1	1111001	F9
2	0100100	A4
3	0110000	B0
4	0011001	99
5	0010010	92
6	0000010	82
7	1111000	F8
8	0000000	80
9	0010000	90

아래 표는 일반적인 캐소드 구성을 사용하여 7 세그먼트 디스플레이에 나타나는 숫자를 표시합니다.

숫자	g f e d c b a	16 진 코드
0	0111111	3f
1	0000110	06
2	1011011	5b
3	1001111	4f
4	1100110	66
5	1101101	6d
6	1111101	7d
7	0000111	07
8	1111111	7f
9	1001111	4f

이 설정에서, 이중 자리 7 세그먼트 디스플레이의 각 세그먼트는 전류 제한 저항 (일반적으로 220Ω ~ 330Ω)을 통해 Arduino UNO에 연결됩니다.a to g (및 선택적 소수점 DP)라는 세그먼트는 두 자리 숫자에 따라 평행하게 연결되어 있으며 Arduino의 디지털 핀 D2에서 D9에 연결됩니다.예를 들어, 세그먼트 'a'는 d2, 'b'에서 d3 등에 연결됩니다.각 숫자에는 자체 공통 캐소드 핀 (CC)이있어 해당 숫자가 활성화되어 있는지 여부를 제어합니다.이 공통 핀은 Arduino 핀 D10 및 D11에 연결되어 있으며 멀티플렉싱에 사용됩니다. 한 번에 하나의 숫자 만 활성화되지만 충분히 빠르게 전환하면 (일반적으로> 50Hz) 두 자리가 동시에 켜져 있습니다.DigitalWrite ()를 사용하여 어떤 세그먼트가 있고 어떤 숫자가 활성화되는지 제어하십시오.스케치 맵의 조회 테이블은 해당 세그먼트 조합에 대한 숫자 (0-9)입니다.여러 자릿수를 효율적으로 처리하려면 코드 또는 지원하는 라이브러리에서 멀티플렉싱을 사용하십시오.이렇게하면 필요한 Arduino I/O 핀의 수가 줄어들면서 동적 디스플레이 업데이트가 가능합니다.

그림 4. Arduino가있는 세그먼트 디스플레이 회로

공통 음극 7 세그먼트 디스플레이를 사용합니다

공통 캐소드 (CC) 7- 세그먼트 디스플레이에서, 디스플레이 세그먼트를 형성하는 개별 LED의 모든 음극 단자는 내부적으로 연결되어 하나 이상의 외부 공통 캐소드 핀으로 라우팅됩니다.이 공통 캐소드 핀은 일반적으로 회로의 접지 (GND)에 연결됩니다.‘A’부터‘G’에서 옵션 소수점 (DP)에서 레이블이 지정된 각 개별 세그먼트에는 자체 양극 핀이있어 독립적으로 제어됩니다.

이 유형의 디스플레이에서 특정 세그먼트를 밝히려면 해당 애노드 핀에 고전압 (일반적으로 +5V 또는 +3.3V)을 적용해야합니다.캐소드가 접지되기 때문에 전류는 양극에서 음극으로 흐르면 LED 세그먼트가 밝아집니다.컨트롤러가 가라 앉지 않고 개별 세그먼트 핀에 전류를 적극적으로 공급할 수 있기 때문에 일반적인 캐소드의 사용은 마이크로 컨트롤러와 인터페이스를 단순화합니다.

이 구성은 간단한 배선 및 프로그래밍 로직으로 인해 초보자 전자 프로젝트에서 인기가 있습니다.다른 세그먼트를 결합하여 숫자 또는 제한된 알파벳 문자를 만들 수 있습니다.예를 들어, 숫자 "2", 세그먼트 a, b, d, e 및 g를 표시하려면 켜집니다.마이크로 컨트롤러는 각각의 핀을 높이 설정하여 각 세그먼트를 활성화합니다.

그러나“8”과 같은 문자를 표시하려고 시도 할 때 고려 사항이 발생합니다.“8”과 같은 문자가 모두 동시에 있어야합니다.각 LED 세그먼트는 일정량의 전류 (보통 10-20 Ma)를 그립니다. 모든 세그먼트를 조명하면 최대 140mA 이상을 추가 할 수 있습니다.대부분의 마이크로 컨트롤러 I/O 핀은 여러 핀에 걸쳐 큰 총 전류를 동시에 공급하도록 설계되지 않았습니다.너무 많은 전류가 그려지면 마이크로 컨트롤러가 손상되거나 오작동을 일으킬 수 있습니다.이를 완화하기 위해 많은 사람들이 외부 드라이버 IC (ULN2003A와 같은), 트랜지스터 어레이 또는 전류 제한 저항을 사용하여 마이크로 컨트롤러를 과부하시키지 않고도로드를 안전하게 처리합니다.

그림 5. 공통 음극 7- 세그먼트 디스플레이 회로 다이어그램

그림은 일반적인 캐소드 7 세그먼트 디스플레이의 내부 및 외부 배선을 보여줍니다.디스플레이에는 세그먼트 A부터 G 및 소수점 (DP)이 표시되어 있습니다.각 세그먼트는 개별 LED 세그먼트를 나타내는 다이오드 심볼 (D1 ~ D8)에 연결됩니다.모든 음극은 함께 연결되어 접지에 연결되어 공통 음극 구성을 나타냅니다.모든 세그먼트의 양극에 높은 신호를 적용하면 전류가 세그먼트를 통해 흐르고 비추는 데 도움이됩니다.

공통 양극 7 세그먼트 디스플레이를 사용합니다

공통 양극 (CA) 7- 세그먼트 디스플레이에서, LED 세그먼트의 모든 양극 단자는 내부적으로 연결되며 공통 양극 (CA)으로 표시된 공통 핀으로 나옵니다.이 공통 핀은 양의 전압 공급 (종종 +5V에 연결됩니다.디스플레이의 각 개별 세그먼트 (~ g) (옵션 소수점 지점 DP)로 표시되어 외부 연결 및 제어 용으로 캐소드가 노출되어 있습니다.

특정 세그먼트를 밝히기 위해서는 음극이 접지 (낮음)에 연결되어 있어야하는 반면, 공통 양극은 +5V (높음)로 유지되어야합니다.이는 공통 캐소드 디스플레이와 달리 세그먼트를 제어하는 ​​논리가 반전된다는 것을 의미합니다. 공통 음극 디스플레이에서는 세그먼트가 높은 신호로 켜지고 일반적인 양극 디스플레이에서는 낮은 신호로 켜집니다.결과적으로 제어 코드는 공통 캐소드 디스플레이에 사용되는 이진 패턴을 반전해야합니다.예를 들어, 공통 캐소드 디스플레이에서 숫자 "0"을 밝히는 패턴은 0x3f와 같은 16 진수 값을 사용할 수 있습니다.공통 양극 디스플레이의 동일한 패턴은 0xc0이며, 이는 비트 역수입니다.

전류를 가라 앉힐 수있는 마이크로 컨트롤러 (즉, 출력 핀을 접지로 끌어 당기는)는 CA 디스플레이를 드라이브 CA 디스플레이에 더 적합합니다.이 디스플레이는 NPN 트랜지스터 또는 특정 유형의 논리 게이트를 사용할 때와 같은 다른 구성 요소가 활성 로직으로 작동하는 시스템에서도 유리합니다.그러나 디스플레이 오류를 피하기 위해 펌웨어 또는 드라이버 로직 이이 역 동작을 설명하도록 올바르게 구성되어 있는지 확인해야합니다.

그림 6. 공통 양극 7 세그먼트 디스플레이 회로 다이어그램

그림은 두 부분으로 구성됩니다.왼쪽에는 내부 세그먼트 레이블 (a ~ g 및 dp)을 보여주는 공통 양극 7 세그먼트 디스플레이의 다이어그램과 숫자를 형성하도록하는 방법이 있습니다.단일 공통 양극 핀이 상단에 연결되어 있습니다.오른쪽에서 단순화 된 회로 회로도는 각 세그먼트 (A ~ G, DP)가 해당 다이오드 (D1- D8)에 어떻게 연결되는지를 보여 주며, 모든 양극은 공통 고전압 (CA)에 묶여 있습니다.각 음극은 접지에 의해 개별적으로 제어 될 수 있습니다.

7- 세그먼트 딥 디스플레이 개요

그림 7. 7- 세그먼트 DIP 디스플레이 개요

위의 다이어그램은 홀 PCB 설치에 일반적으로 사용되는 듀얼 인라인 패키지 (DIP) 형식의 7- 세그먼트 디스플레이의 표준 치수를 보여줍니다.디스플레이는 기본에서 위로 높이 19.00mm이며, 숫자는 높이 14.20mm (0.56 인치)이며 널리 사용되는 크기는 실내 및 실외 설정 모두에서 좋은 가시성을 보장합니다.세그먼트는 8 °에서 안쪽으로 각도를 유지하여 오버 헤드 관점에서 가독성을 향상시킵니다.

디스플레이 본체의 폭은 약 12.60mm이며 표준 PCB 레이아웃에 최적화 된 두께가 있습니다.PIN 간격은 기존의 2.54mm 피치를 따르며 각 행에는 4 개의 핀이 포함되어 있으며 총 길이가 10.16mm입니다.행은 패키지에서 15.24mm 떨어져 있습니다.각 핀의 직경은 0.51mm이며 표준 딥 소켓 또는 통로 치수와 호환됩니다.PCB 표면과 디스플레이베이스 사이의 스탠드 오프는 6.3mm ~ 8.0mm이며 납땜 및 공기 흐름에 충분한 간격을 제공합니다.

올바른 7- 세그먼트 디스플레이를 선택하는 방법은 무엇입니까?

오른쪽 7 세그먼트 디스플레이를 선택하려면 올바른 크기를 결정하여 시작하십시오.작은 장치는 핸드 헬드 장치에서 잘 작동하는 반면, 큰 장치는 미터 또는 공개 디스플레이의 가독성을 향상시킵니다.다음으로, 색상에 대해 생각하십시오.빨간색 LED는 에너지 효율적이고 낮은 전압이 필요하기 때문에 일반적입니다.녹색 또는 파란색과 같은 다른 색상은 더 많은 전력을 사용하고 더 높은 전압이 필요합니다.

또한 디스플레이 유형 (공통 양극 또는 공통 음극)을 회로와 일치시켜야합니다.예를 들어, 마이크로 컨트롤러가 전류 (소스)를 공급할 수있는 경우 공통 캐소드 디스플레이가 더 잘 맞습니다.전류 만 가라 앉을 수 있다면 일반적인 양극으로 이동하십시오.현재 등급, 밝기 및 핀 과제에 대해 항상 데이터 시트를 확인하십시오.이렇게하면 디스플레이가 예상대로 작동하고 잘못된 전압이나 전류로 인한 손상을 피합니다.

7 세그먼트 디스플레이의 응용 프로그램

디지털 시계 및 시계

7 세그먼트 디스플레이의 가장 일반적인 용도 중 하나는 디지털 시계와 손목 시계입니다.이 디스플레이는 명확성과 단순성으로 인해 시간, 분 및 초의 시간을 보여주는 데 이상적입니다.침대 옆 테이블의 알람 시계이든 벽에 장착 된 사무실 시계이든 7- 세그먼트 디스플레이는 멀리서 시간을 읽을 수있는 빠르고 쉬운 방법을 제공합니다.그들의 밝은 조명은 또한 저조도 또는 어두운 환경에서도 보이게 만듭니다.

디지털 온도계

가정 및 의료 환경 모두에서 디지털 온도계는 종종 7 세그먼트 디스플레이를 사용하여 온도 판독 값을 보여줍니다.실내/실외 온도계, 차체 온도계 및 HVAC 시스템에 사용됩니다.숫자, 일반적으로 2 자리 숫자 만 표시되기 때문에 7 세그먼트 디스플레이는 완벽하게 맞아 전체 그래픽 디스플레이가 필요하지 않고 빠르고 읽기 쉬운 출력을 제공합니다.

전압기 및 멀티 미터

7- 세그먼트 디스플레이는 전압, 전류 및 저항을 측정하는 데 사용되는 도구입니다.이 디스플레이는 정확한 수치 판독 값을 즉시 볼 수 있습니다.빠른 응답 시간과 가독성은 전자식 테스트 및 문제 해결에 적합합니다.

가스 펌프 및 연료 디스펜서

주유소에서 연료 디스펜서는 크고 강력한 7 세그먼트 디스플레이를 사용하여 분배 된 연료의 양, 갤런/리터당 비용 및 총 비용을 보여줍니다.햇빛과 가혹한 야외 조건에서 읽을 수있는 능력은이 환경에 이상적입니다.또한 견고하고 오래 지속되어 유지 보수 요구를 줄입니다.

전자 레인지 및 주방 기기

많은 주방 가전 제품, 특히 전자 레인지는 7 세그먼트 디스플레이를 사용하여 요리 시간, 카운트 다운 또는 전원 설정을 보여줍니다.디스플레이는 직관적이고 해석하기 쉽고 기술적으로 기울어지지 않습니다.최소한의 전력과 공간이 필요하기 때문에 기기 제조업체를위한 비용 효율적인 솔루션입니다.

계량 규모 (개인 및 산업)

가정용 욕실 스케일과 산업 등급 계량 시스템은 모두 7 세그먼트 디스플레이를 사용하여 중량 값을 제시합니다.이 디스플레이는 종종 신뢰성과 가독성을 위해 선택됩니다.산업적 맥락에서 디스플레이는 창고 나 생산 바닥에서 멀리서 볼 수있을 정도로 클 수 있습니다.

산업 및 실험실 장비

전문적인 설정에서는 측정 기기, 전원 공급 장치 및 모니터링 시스템에서 7- 세그먼트 디스플레이가 자주 발견됩니다.주파수, 압력, 전압 또는 작동 시간과 같은 주요 숫자 데이터를 표시하는 데 사용됩니다.이 디스플레이는 패널 장착 시스템에 내구성, 정확성 및 통합 용이성을 제공합니다.

저비용 임베디드 시스템

카운터, 타이머, 스코어 보드 또는 기본 진단 도구와 같은 숫자 만 필요한 많은 임베디드 애플리케이션에서 7- 세그먼트 디스플레이는보다 복잡한 그래픽 인터페이스에 대한 저렴한 대안을 제공합니다.그들은 전력을 거의 소비하고 프로그램이 쉽기 때문에 배터리 구동 또는 자원 제한 시스템에 적합합니다.

7 세그먼트 디스플레이와 함께 저항기를 사용하는 방법은 무엇입니까?

7 세그먼트 디스플레이를 제어하는 ​​쉬운 방법 중 하나는 각 세그먼트 앞에 저항을 넣는 것입니다.이를 통해 LED라고하는 디스플레이 내부의 작은 조명이 너무 많은 전기를 얻지 못하도록 도와줍니다.전류가 너무 많으면 LED가 과열되거나 작동을 중단 할 수 있습니다.이 저항은 또한 모든 세그먼트에서도 빛의 수준을 유지하는 데 도움이됩니다.각 저항의 값은 일반적으로 220 옴 (ω)과 470 옴 (ω) 사이입니다.정확한 숫자는 전원 공급 장치 전압과 디스플레이를 얼마나 밝게 원하는지 두 가지에 따라 다릅니다.예를 들어, 5 볼트 전원 공급 장치를 사용하고 있으며 각 세그먼트는 약 2 볼트를 사용하는 경우 150-oohm 저항이 약 20 밀리 암 (MA)의 전류를 통한 것입니다.이것은 디스플레이를 충분히 밝게 만들기 위해 많은 양의 전류입니다.

더 큰 저항을 사용하면 더 적은 전류가 흐르고 디스플레이가 어두워 보입니다.그러나 이것은 LED가 더 오래 지속될 수 있고 더 적은 전력을 사용하는 데 도움이 될 수 있습니다.더 작은 저항을 사용하는 경우 더 많은 전류 흐름이 있고 디스플레이가 더 밝아 보이지만 더 빨리 마모되어 더워질 수 있습니다.하나의 저항이 여러 세그먼트 (멀티플렉싱이라고 함) 사이에 공유 될 때와 같은 고급 설정에서 밝기가 고르지 않을 수 있습니다.다른 세그먼트가 다른 양의 전류를 그릴 수 있기 때문입니다.이 경우 각 세그먼트에 하나의 저항을 사용하거나 전류를 자동으로 제어하는 ​​특수 칩을 사용하는 것이 좋습니다.이러한 방법은 디스플레이를 개선하고 더 안정적으로 작동하게합니다.

그림 8. 기본 저항 기반 7 세그먼트 디스플레이 다이어그램

그림은 각 세그먼트의 개별 저항을 사용하여 단일 7 세그먼트 LED 디스플레이를 구동하기위한 기본 회로도를 보여줍니다.각 디스플레이 세그먼트 (A, B, C, D, E, E, F, G 및 DP (Decimal Point))는 220Ω 저항과 직렬로 연결되어 전류를 안전 수준으로 제한합니다.이 저항은 논리 "High"와 논리 "낮음"사이의 입력을 전환하는 스위치를 통해 제어되므로 각 세그먼트가 독립적으로 켜지거나 꺼질 수 있습니다.7- 세그먼트 디스플레이의 공통 핀은 공유 전압 소스에 연결되어 입력 로직 신호를 기반으로 디스플레이 내의 개별 LED를 작동시킬 수 있습니다.이 구성은 7 세그먼트 디스플레이를 수동으로 테스트하고 작동하는 가장 간단하고 직접적인 방법을 예시합니다.

7 세그먼트 디스플레이와 함께 트랜지스터를 사용하는 방법은 무엇입니까?

트랜지스터는 작은 전자 스위치와 같습니다."공통 캐소드"설정에서, LED의 모든 음의 끝 (음극)이 함께 결합되어 접지에 연결됩니다.세그먼트를 밝히기 위해 마이크로 컨트롤러는 신호를 양극 끝 (양극)으로 보냅니다.각 숫자를 제어하기 위해 접지를 켜고 끄야하므로 NPN 트랜지스터가 사용됩니다.마이크로 컨트롤러는 트랜지스터의베이스 (중간 다리)에 작은 신호를 보냅니다.이를 통해 전류가 흐르고 세그먼트를 조명 할 수 있습니다.

"공통 양극"설정에서 모든 양의 끝 (양극)이 서로 연결되어 전원 (보통 5V)에 연결됩니다.여기서는 PNP 트랜지스터 또는 N- 채널 MOSFET과 같은 특수 스위치를 사용하여 음성 끝 (음극)을 제어 할 수 있습니다.마이크로 컨트롤러가 캐소드를 낮게 당기기 위해 신호를 보낼 때 디스플레이가 켜집니다 (0V에 가까운).둘 이상의 숫자가있는 디스플레이의 경우 멀티플렉싱이 사용됩니다.이는 마이크로 컨트롤러가 한 번에 한 자리를 매우 빠르게 켜므로 모든 숫자가 한 번에 켜져있는 것처럼 보입니다.각 숫자는 자체 트랜지스터를 사용하여 마이크로 컨트롤러가 순서대로 켜고 끄는 동시에 오른쪽 신호를 세그먼트로 보냅니다.

마이크로 컨트롤러를 보호하고 트랜지스터가 제대로 작동하는지 확인하려면 작은 저항 (보통 약 1,000 옴)이 마이크로 컨트롤러와 트랜지스터의베이스 사이에 배치됩니다.이것은 전류 흐름의 양을 제한합니다. 또한 LED에 필요한 전류의 양을 처리 할 수있는 트랜지스터를 선택하는 것이 중요합니다.트랜지스터가 너무 약하면 과열되거나 작동을 중단 할 수 있으며 디스플레이가 제대로 보이지 않을 수 있습니다.올바른 부품을 선택하고 열을주의 깊게 관리하면 디스플레이가 잘 작동하고 오래 지속될 수 있습니다.

그림 9. 7 세그먼트 디스플레이 다이어그램의 트랜지스터 기반 제어

이 다이어그램은 8 개의 스위치 (SW1에서 SW8)를 사용하여 단일 자리 7 세그먼트 디스플레이를 구동하는 간단한 방법을 보여줍니다.세그먼트 제어 라인은 트랜지스터 스위치 (Q1)를 통해 전원이 공급되는 디스플레이 입력으로 라우팅됩니다.1kΩ 저항 (R9)은 트랜지스터베이스를 5V 제어 라인에 연결하여 트랜지스터를 켜질 때 디스플레이를 활성화 할 수 있습니다.이 설정은 적절한 전류 제어와 디스플레이의 효율적인 작동을 보장합니다.

결론

7 세그먼트 디스플레이는 전자 장치에서 숫자를 표시하는 간단하고 유용한 방법입니다.각 세그먼트는 작은 조명과 같으며 올바른 부분을 켜면 0에서 9까지의 숫자를 표시 할 수 있습니다. 회로에 따라 공통 캐소드 또는 공통 양극 디스플레이를 사용할 수 있습니다.디스플레이 및 마이크로 컨트롤러를 보호하려면 저항 또는 트랜지스터를 사용해야합니다.둘 이상의 숫자가 있다면 멀티플렉싱이라는 메소드를 사용하여 한 번에 하나씩 하나씩 조명을 조명 할 수 있으므로 모두 조명이 켜집니다.이 디스플레이는 디지털 시계, 스케일, 미터 및 주방 기기와 같은 많은 것들에 사용되며 저렴하고 사용하기 쉽고 읽기가 명확하기 때문입니다.이 안내서의 팁을 사용하면 자신의 프로젝트에 7 세그먼트 디스플레이를 안전하고 쉽게 추가 할 수 있습니다.