trên 2025/05/6 26,355

7 phân đoạn hiển thị cơ bản, pinout, loại, kiểm soát và sử dụng

Hướng dẫn này là tất cả về cách hiển thị 7 đoạn hoạt động và cách bạn có thể sử dụng chúng trong các dự án điện tử của mình.Nó giải thích các chân trên màn hình, cách mỗi phân đoạn sáng lên và hai loại phổ biến: cực âm thông thường và cực dương thông thường.Bạn cũng sẽ tìm hiểu cách chuyển các phân đoạn sử dụng vi điều khiển, cách kiểm soát độ sáng bằng điện trở và cách sử dụng bóng bán dẫn để xử lý năng lượng một cách an toàn.Hướng dẫn bao gồm các ví dụ, sơ đồ và hiển thị cách sử dụng màn hình 7 đoạn trong các thiết bị thực như đồng hồ, nhiệt kế và lò vi sóng.Cho dù bạn chỉ mới bắt đầu hay đã xây dựng các dự án, hướng dẫn này sẽ giúp bạn hiểu và sử dụng 7 đoạn hiển thị đúng cách.

Danh mục

Ghim hiển thị 7 đoạn

Một màn hình 7 đoạn một chữ số điển hình có 10 chân.Mỗi chân điều khiển một phân đoạn cụ thể, ngoại trừ hai chân hoạt động như các thiết bị đầu cuối phổ biến cho sức mạnh.Ví dụ, chân 1 kết nối với phân đoạn ‘E, (phía dưới bên trái), trong khi PIN 2 điều khiển phân đoạn‘ D, (dưới cùng).Các chân 3 và 8 là các thiết bị đầu cuối phổ biến hoặc tất cả được kết nối với mặt đất (catốt chung) hoặc công suất (cực dương thông thường).Phần còn lại của các chân sáng lên các phân đoạn ‘C,’ B, ’A,’ F, ’G, và điểm thập phân.

Hình 2. Cấu hình pin hiển thị 7 đoạn

Số pin	Tên pin	Sự miêu tả
1	e	Điều khiển đèn LED dưới cùng bên trái của màn hình 7 đoạn
2	d	Điều khiển đèn LED dưới cùng nhất của màn hình 7 đoạn
3	Com	Kết nối với mặt đất/VCC dựa trên loại màn hình
4	c	Điều khiển đèn LED dưới cùng bên phải của màn hình 7 đoạn
5	DP	Điều khiển đèn LED điểm thập phân của màn hình 7 đoạn
6	b	Điều khiển đèn LED trên cùng bên phải của màn hình 7 đoạn
7	Một	Điều khiển đèn LED hàng đầu nhất của màn hình 7 đoạn
8	Com	Kết nối với mặt đất/VCC dựa trên loại màn hình
9	f	Điều khiển đèn LED trên cùng bên trái của màn hình 7 đoạn
10	g	Điều khiển đèn LED giữa của màn hình 7 đoạn

Các tính năng của màn hình 7 đoạn

• Cấu trúc phân khúc: Màn hình 7 đoạn bao gồm bảy thanh nhẹ được sắp xếp để tạo thành số, giống như hình dạng của một chiếc 8.Các phân đoạn này được dán nhãn ‘A, thông qua‘ G, với một phân đoạn thứ tám tùy chọn, Điểm thập phân (DP), thường nằm ở phía dưới bên phải.Bằng cách kết hợp các phân đoạn này trong các mẫu khác nhau, màn hình có thể biểu thị các chữ số 0 ,9 và một vài chữ cái đơn giản như A F F.Bố cục đơn giản này làm cho nó lý tưởng cho màn hình số do dễ sử dụng.

• Công nghệ hiển thị: Những màn hình này thường sử dụng đèn LED, trong đó mỗi phân đoạn sáng lên khi dòng điện chảy qua nó.Các mô hình dựa trên LED là sáng, tiết kiệm năng lượng và có thể nhìn thấy trong các điều kiện ánh sáng khác nhau.Một số phiên bản sử dụng công nghệ LCD, tiêu thụ ít năng lượng hơn và phù hợp với các thiết bị chạy bằng pin, mặc dù LCD thường mờ hơn và ít nhìn thấy hơn trong các thiết lập sáng.

• Loại cấu hình: Có hai phương pháp nối dây chính: cực âm thông thường (CC) và cực dương thông thường (CA).Trong màn hình CC, tất cả các thiết bị đầu cuối âm được kết nối với nhau và các phân đoạn được kích hoạt bằng cách cung cấp điện áp dương.Trong màn hình CA, tất cả các cực dương được kết nối và các phân đoạn được bật bằng cách nối đất các catốt riêng lẻ.Sự lựa chọn phụ thuộc vào thiết kế mạch và cách hiển thị.

• Đại diện nhân vật : Mặc dù chủ yếu được thiết kế cho các số, các màn hình này cũng có thể hiển thị một loạt các chữ cái đặc biệt là từ A đến F, rất hữu ích cho các đầu ra thập lục phân.Do chỉ có bảy phân đoạn, chúng không thể hình thành chính xác hầu hết các chữ cái hoặc biểu tượng phức tạp, nhưng chúng đủ cho các nhu cầu chữ và số cơ bản.

• Kiểm soát và giao tiếp: Mỗi phân đoạn có thể được bật hoặc tắt riêng lẻ, thường được điều khiển bởi các chân GPIO vi điều khiển.Để đơn giản hóa điều khiển, bộ giải mã/ICS trình điều khiển như 7447 hoặc CD4511 có thể chuyển đổi đầu vào nhị phân thành các kết hợp phân đoạn thích hợp, giảm số lượng kết nối cần thiết.

• Thuận lợi: Điểm mạnh chính của họ bao gồm chi phí thấp, dễ kiểm soát và khả năng đọc.Các loại LED sáng và bền, trong khi các biến thể LCD bảo tồn công suất.Những đặc điểm này làm cho chúng phổ biến cho nhiều thiết bị điện tử, đặc biệt là khi đầu ra số đơn giản là đủ.

• Giới hạn: Hạn chế lớn nhất là bộ ký tự giới hạn, họ có thể hiển thị toàn văn hoặc đồ họa phức tạp.Các mô hình LED có thể có góc nhìn hẹp, trong khi LCD có thể đấu tranh với khả năng hiển thị trong ánh sáng sáng.Những hạn chế này nên được xem xét khi chọn loại hiển thị cho một dự án.

Các mô -đun hiển thị thay thế

Trưng bày Kiểu	Sự miêu tả	Thuận lợi	Giới hạn
Hiển thị 7 đoạn	Bảy phân đoạn LED cho các chữ số và một vài ký tự.	Rất dễ sử dụng	Chỉ hiển thị các chữ số và ký tự giới hạn
Ma trận chấm hiển thị	Lưới đèn LED (ví dụ: 5x7 hoặc 8x8) hình thành có thể tùy chỉnh nhân vật và hình ảnh động.	Rẻ tiền và có sẵn rộng rãi	Không phù hợp với văn bản hoặc đồ họa
		Tiêu thụ năng lượng thấp	Phức tạp hơn để lập trình
		Được sử dụng trong bảng hiệu, đồng hồ, v.v.
LCD chữ và số	LCD được định dạng sẵn (ví dụ: 16x2, 20x4) hiển thị các hàng Các ký tự có kích thước cố định (thường là định dạng chấm 5x8).	Đơn giản đến giao diện (giao thức tiêu chuẩn)	Ký tự kích thước cố định
		Tuyệt vời cho các menu/màn hình trạng thái	Khả năng đồ họa hạn chế
		Có thể đọc được trong các ánh sáng khác nhau	Làm mới chậm hơn màn hình đồ họa
Màn hình OLED	Màn hình tự phát ra với độ tương phản cao;Có sẵn trong đơn sắc hoặc toàn màu.	Độ tương phản cao & góc nhìn rộng	Chi phí cao hơn
		Mỏng và nhẹ	Tuổi thọ ngắn hơn (đặc biệt là các pixel màu xanh)
		Công suất thấp khi hiển thị nội dung đen tối	Cần thêm bộ nhớ và xử lý
Màn hình TFT	LCD đầy đủ màu, độ phân giải cao với ma trận hoạt động, Thường được kích hoạt.	Màu sắc và chi tiết phong phú	Tiêu thụ năng lượng cao
		Có thể bao gồm cảm ứng	Yêu cầu nhiều RAM/Xử lý hơn
		Lý tưởng cho video, GUI, bảng điều khiển	Costlier & Complex để tích hợp

Hiển thị 7 đoạn hoạt động như thế nào?

Hoạt động của màn hình 7 đoạn dựa trên sai lệch phía trước Các điốt phát sáng (đèn LED) bên trong mỗi phân đoạn.Khi một điện áp được áp dụng theo hướng chính xác, từ cực dương đến cực âm, phân đoạn sáng lên.Mỗi phân đoạn có thể được điều khiển độc lập, thường là thông qua các chân đầu ra kỹ thuật số vi điều khiển hoặc IC trình điều khiển hiển thị chuyên dụng.Các bộ điều khiển này xác định phân đoạn nào được kích hoạt tại bất kỳ thời điểm nào dựa trên ký tự mong muốn.

Để ngăn ngừa thiệt hại cho đèn LED từ dòng điện quá mức, một điện trở giới hạn dòng điện được kết nối nối tiếp với mỗi phân đoạn.Điện trở này đảm bảo rằng dòng điện chảy qua mỗi đèn LED nằm trong phạm vi an toàn, thường là khoảng 20 đến 30 milriamperes (Ma).Tuy nhiên, giá trị chính xác có thể thay đổi tùy thuộc vào loại đèn LED được sử dụng và độ sáng cần thiết.Có hai chế độ hoạt động chính cho màn hình 7 đoạn:

1. Chế độ tĩnh: Trong chế độ này, mỗi chữ số và các phân đoạn tương ứng của nó được bật liên tục.Thiết lập này yêu cầu một đường điều khiển riêng cho từng phân đoạn của mỗi chữ số, có thể trở nên không hiệu quả nếu nhiều chữ số được sử dụng.Tuy nhiên, nó cung cấp sự đơn giản và độ sáng liên tục.

2. Chế độ ghép kênh : Để giảm số lượng các đường điều khiển và mức tiêu thụ năng lượng, màn hình thường được chạy ở chế độ đa kênh.Trong chế độ này, chỉ có một chữ số được thắp sáng tại một thời điểm, nhưng hệ thống nhanh chóng chuyển đổi giữa các chữ số ở tốc độ đủ cao để cảm nhận tất cả các chữ số là liên tục được thắp sáng.Chuyển đổi này thường được xử lý bằng bộ đếm thời gian vi điều khiển hoặc thanh ghi dịch chuyển, cho phép thời gian và điều khiển chính xác.

Hình 3. Ánh xạ phân đoạn trong màn hình LED 7 đoạn

Hình trên minh họa cấu trúc và ghi nhãn của màn hình 7 đoạn.Nó cho thấy sự sắp xếp hình chữ nhật của bảy phân đoạn (A, B, C, D, E, F và G) trên mười chế độ xem khác nhau của màn hình.Trong mỗi hình ảnh, các phân đoạn khác nhau được tô màu xanh lá cây để thể hiện sự kích hoạt của chúng.Điều này giúp hình dung cách mỗi phân đoạn riêng lẻ đóng góp vào việc hình thành các chữ số.Con số làm nổi bật một cách có hệ thống các kết hợp khác nhau, hỗ trợ sự hiểu biết về cách bật các phân đoạn cụ thể tạo ra các ký tự dễ nhận biết.

Hiển thị 7 phân đoạn mã nhị phân

Để hiển thị một chữ số, bộ vi điều khiển sẽ gửi một mã nhị phân bật đúng sự kết hợp của các phân đoạn.Ví dụ: để hiển thị các phân đoạn 0, các phân đoạn A, B, C, D, E và F được bật và G đã tắt.Đối với màn hình catốt phổ biến, đây là nhị phân 0b00111111 (hoặc 0x3f trong hex).Đối với một cực dương phổ biến, logic được đảo ngược 0b11000000 (0xc0).Mã phải khớp với loại hiển thị hoặc các phân đoạn sai sẽ sáng lên.Sử dụng các bảng tra cứu nhị phân tiết kiệm thời gian xử lý và đảm bảo các bản cập nhật nhanh, chính xác, đặc biệt là trong các ứng dụng động như bộ đếm hoặc bộ hẹn giờ.

Bảng bên dưới minh họa cách các số xuất hiện trên màn hình 7 đoạn với cấu hình cực dương chung:

Con số	g f e d c b	Mã hex
0	1000000	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

Bảng bên dưới hiển thị các chữ số khi chúng xuất hiện trên màn hình 7 đoạn bằng cấu hình catốt chung:

Con số	g f e d c b	Mã hex
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

Trong thiết lập này, mỗi phân đoạn của màn hình 7 đoạn chữ số được kết nối với Arduino UNO thông qua điện trở giới hạn hiện tại (thường là 220Ω đến 330Ω).Các phân đoạn được dán nhãn từ A đến G (và DP dấu thập phân tùy chọn) được nối với nhau song song trên cả hai chữ số và được kết nối với các chân kỹ thuật số D2 đến D9 trên Arduino.Ví dụ: phân đoạn 'A' được kết nối với D2, 'B' với D3, v.v.Mỗi chữ số có chân catốt chung (CC) riêng, điều khiển liệu chữ số đó có được bật hay không.Các chân phổ biến này được kết nối với các chân Arduino D10 và D11 và được sử dụng để ghép kênh: chỉ một chữ số được kích hoạt tại một thời điểm, nhưng việc chuyển đổi giữa chúng đủ nhanh (thường>> 50Hz) làm cho cả hai chữ số xuất hiện đồng thời.Sử dụng DigitalWrite () để kiểm soát các phân đoạn nào và chữ số nào đang hoạt động.Một bảng tra cứu trong các số bản đồ phác thảo của bạn (0 Ném9) đến các kết hợp phân đoạn tương ứng của chúng.Để xử lý nhiều chữ số một cách hiệu quả, hãy sử dụng ghép kênh trong mã của bạn hoặc thư viện hỗ trợ nó.Điều này làm giảm số lượng chân I/O Arduino cần thiết trong khi cho phép cập nhật hiển thị động.

Hình 4. Mạch hiển thị 7 đoạn với Arduino

Sử dụng màn hình 7 phân đoạn catốt chung

Trong một màn hình 7 đoạn Cathode (CC) chung, tất cả các đầu cực âm của các đèn LED riêng lẻ tạo thành các đoạn hiển thị được kết nối bên trong và định tuyến với một hoặc nhiều chân catốt chung bên ngoài.Các chân catốt phổ biến này thường được kết nối với mặt đất (GND) trong mạch.Mỗi phân đoạn riêng lẻ, được dán nhãn từ ‘A, đến‘ G, cũng như Point Decimal Point (DP) tùy chọn, có chân cực dương riêng, được điều khiển độc lập.

Để chiếu sáng một phân đoạn cụ thể trên loại màn hình này, điện áp cao (thường là +5V hoặc +3,3V, tùy thuộc vào hệ thống) phải được áp dụng cho chân anode tương ứng.Bởi vì các catốt được nối đất, dòng điện sẽ chảy từ cực dương sang cực âm, cho phép đoạn LED sáng lên.Việc sử dụng cực âm thông thường đơn giản hóa sự giao thoa với các bộ vi điều khiển, vì bộ điều khiển có thể chủ động nguồn dòng điện cho các chân phân đoạn riêng lẻ thay vì làm chìm nó.

Cấu hình này là phổ biến trong các dự án điện tử mới bắt đầu do logic lập trình và dây đơn giản của nó.Nó cho phép tạo các ký tự chữ cái bằng số hoặc giới hạn bằng cách kết hợp các phân đoạn khác nhau.Chẳng hạn, để hiển thị số 2, các phân đoạn A, B, D, E và G được bật.Bộ vi điều khiển kích hoạt từng phân đoạn bằng cách đặt mã PIN tương ứng của nó cao.

Tuy nhiên, việc xem xét phát sinh khi cố gắng hiển thị các ký tự như là 8 8, đòi hỏi tất cả bảy phân đoạn phải được sử dụng đồng thời.Mỗi phân đoạn LED rút ra một lượng dòng điện nhất định (thường là khoảng 10-20 mA) và ánh sáng tất cả các phân đoạn có thể thêm tới 140 mA trở lên.Hầu hết các chân I/O vi điều khiển không được thiết kế để cung cấp tổng số dòng lớn như vậy trên nhiều chân đồng thời.Nếu quá nhiều dòng điện được rút ra, nó có thể làm hỏng vi điều khiển hoặc khiến nó bị trục trặc.Để giảm thiểu điều này, nhiều người sử dụng ICs trình điều khiển bên ngoài (như ULN2003A), mảng bóng bán dẫn hoặc điện trở giới hạn hiện tại để xử lý tải một cách an toàn mà không làm quá tải vi điều khiển.

Hình 5. Sơ đồ mạch hiển thị 7 phân đoạn Cathode phổ biến

Hình vẽ cho thấy hệ thống dây bên trong và bên ngoài của màn hình 7 đoạn catốt chung.Màn hình được dán nhãn với các phân đoạn từ G đến G và một điểm thập phân (DP).Mỗi phân đoạn được kết nối với một ký hiệu diode (D1 đến D8), đại diện cho các phân đoạn LED riêng lẻ.Tất cả các catốt được kết nối với nhau và được liên kết với mặt đất, biểu thị cấu hình catốt chung.Áp dụng tín hiệu cao cho bất kỳ phân đoạn nào Anode Anode cho phép dòng điện chảy qua phân đoạn, chiếu sáng nó.

Sử dụng màn hình 7 phân đoạn cực dương

Trong một màn hình 7 phân đoạn cực dương (CA), tất cả các đầu cực dương của các phân đoạn LED được kết nối bên trong với nhau và được đưa ra một pin phổ biến được dán nhãn là cực dương (CA) phổ biến.Ghim phổ biến này được kết nối với nguồn điện áp dương, thường là +5V.Mỗi phân đoạn riêng lẻ của màn hình, được dán nhãn A đến G (với một điểm thập phân tùy chọn được dán nhãn DP), có catốt được phơi bày để kết nối và điều khiển bên ngoài.

Để chiếu sáng một đoạn cụ thể, cực âm của nó phải được kết nối với mặt đất (thấp) trong khi cực dương phổ biến vẫn ở mức +5V (cao).Điều này ngụ ý rằng logic để kiểm soát các phân đoạn được đảo ngược không giống như trong một màn hình catốt chung, trong đó các phân đoạn được bật với tín hiệu cao, trong một màn hình cực dương phổ biến, chúng được bật với tín hiệu thấp.Do đó, mã điều khiển của bạn phải đảo ngược mẫu nhị phân được sử dụng cho màn hình catốt chung.Chẳng hạn, một mẫu làm sáng lên chữ số 0 0 trong một màn hình catốt chung có thể sử dụng giá trị thập lục phân như 0x3f;Mẫu tương tự cho màn hình cực dương chung sẽ là 0xc0, đó là nghịch đảo bitwise.

Các bộ vi điều khiển có khả năng chìm dòng điện (nghĩa là kéo pin đầu ra xuống đất) phù hợp hơn để lái xe CA, vì chúng có thể hoàn thành mạch hiệu quả cho bất kỳ phân đoạn nào cần được bật.Các màn hình này cũng có lợi thế trong các hệ thống trong đó các thành phần khác hoạt động với logic hoạt động thấp, chẳng hạn như khi sử dụng bóng bán dẫn NPN hoặc một số loại cổng logic nhất định.Tuy nhiên, bạn phải đảm bảo rằng phần sụn hoặc logic trình điều khiển được cấu hình đúng cách để giải thích cho hành vi đảo ngược này để tránh các lỗi hiển thị.

Hình 6. Sơ đồ mạch hiển thị anode 7 phân đoạn anode phổ biến

Hình bao gồm hai phần.Ở bên trái, có một sơ đồ của màn hình 7 phân đoạn anode phổ biến hiển thị các nhãn phân đoạn bên trong (A đến G và DP) và cách chúng được sắp xếp để tạo thành chữ số.Một chân anode phổ biến duy nhất được hiển thị được kết nối ở trên cùng.Ở bên phải, một sơ đồ mạch đơn giản hóa minh họa cách mỗi phân đoạn (A đến G, DP) được kết nối với diode tương ứng của nó (D1 đến D8), với tất cả các cực dương gắn với điện áp cao (CA) chung.Mỗi cực âm có thể được kiểm soát riêng lẻ bằng cách nối đất để bật đoạn tương ứng.

Phác thảo hiển thị DIP 7 phân đoạn

Hình 7. Bản phác thảo hiển thị DIP 7 đoạn

Sơ đồ trên minh họa các kích thước tiêu chuẩn cho màn hình 7 đoạn ở định dạng gói kép (DIP), thường được sử dụng để cài đặt PCB qua lỗ.Màn hình cao 19,00 mm từ cơ sở đến đầu, với các chữ số có chiều cao 14,20 mm (0,56 inch), kích thước được sử dụng rộng rãi, đảm bảo khả năng hiển thị tốt trong cả môi trường trong nhà và ngoài trời.Các phân đoạn được đặt vào bên trong ở 8 °, tăng cường khả năng đọc từ góc độ trên cao.

Cơ thể màn hình rộng khoảng 12,60 mm và có độ dày được tối ưu hóa cho bố cục PCB tiêu chuẩn.Khoảng cách pin theo cao độ 2,54 mm thông thường, với mỗi hàng chứa bốn chân và có kích thước 10,16 mm trong tổng chiều dài.Các hàng được đặt cách nhau 15,24 mm trên khắp gói.Mỗi pin có đường kính 0,51 mm, tương thích với ổ cắm nhúng tiêu chuẩn hoặc kích thước xuyên lỗ.Đứng giữa bề mặt PCB và cơ sở hiển thị dao động từ 6,3 mm đến 8,0 mm, cung cấp đủ thông tin cho hàn và luồng không khí.

Làm thế nào để chọn hiển thị 7 đoạn phù hợp?

Để chọn màn hình 7 đoạn phù hợp, hãy bắt đầu bằng cách quyết định kích thước phù hợp.Những cái nhỏ hơn hoạt động tốt cho các thiết bị cầm tay, trong khi các thiết bị lớn hơn cải thiện khả năng đọc trong mét hoặc màn hình công cộng.Tiếp theo, nghĩ về màu sắc.Đèn LED màu đỏ là phổ biến vì chúng tiết kiệm năng lượng và cần điện áp thấp hơn.Các màu khác như màu xanh lá cây hoặc xanh dương sử dụng nhiều năng lượng hơn và yêu cầu điện áp cao hơn.

Bạn cũng cần phải khớp loại hiển thị loại (cực dương thông thường hoặc cực âm thông thường) với mạch của bạn.Ví dụ: nếu vi điều khiển của bạn có thể cung cấp dòng điện (nguồn), màn hình catốt phổ biến là phù hợp hơn.Nếu nó chỉ có thể chìm dòng điện, đi với một cực dương chung.Luôn luôn kiểm tra dữ liệu cho xếp hạng hiện tại, độ sáng và gán pin.Điều này đảm bảo màn hình của bạn hoạt động như mong đợi và tránh thiệt hại từ điện áp hoặc dòng điện không chính xác.

Các ứng dụng của màn hình 7 đoạn

Đồng hồ kỹ thuật số và đồng hồ

Một trong những cách sử dụng phổ biến nhất của màn hình 7 đoạn là trong đồng hồ kỹ thuật số và đồng hồ đeo tay.Những màn hình này là lý tưởng để hiển thị thời gian tính bằng giờ, phút và giây do sự rõ ràng và đơn giản của chúng.Cho dù đó là đồng hồ báo thức trên bàn cạnh giường hoặc đồng hồ văn phòng gắn trên tường, màn hình 7 đoạn cung cấp một cách nhanh chóng và dễ dàng để đọc thời gian từ xa.Sự chiếu sáng sáng của chúng cũng làm cho chúng có thể nhìn thấy trong môi trường ánh sáng thấp hoặc tối.

Nhiệt kế kỹ thuật số

Trong cả môi trường gia đình và y tế, nhiệt kế kỹ thuật số thường sử dụng màn hình 7 phân đoạn để hiển thị số đọc nhiệt độ.Chúng được sử dụng trong nhiệt kế thời tiết trong nhà/ngoài trời, nhiệt kế cơ thể và hệ thống HVAC.Bởi vì chúng chỉ cần hiển thị số, thường là hai hoặc ba chữ số, màn hình 7 đoạn là một sự phù hợp hoàn hảo, cung cấp đầu ra nhanh, dễ đọc mà không yêu cầu hiển thị đồ họa đầy đủ.

Voltmeters và multimeter

Màn hình 7 phân đoạn là một tính năng tiêu chuẩn trong các vôn kế kỹ thuật số và vôn kế, là các công cụ được sử dụng để đo điện áp, dòng điện và điện trở.Những màn hình này cho phép ngay lập tức thấy các lần đọc chính xác.Thời gian phản hồi nhanh và tính dễ đọc của họ làm cho họ rất phù hợp để kiểm tra và khắc phục sự cố.

Máy bơm xăng và bộ phân phối nhiên liệu

Tại các trạm xăng, bộ phân phối nhiên liệu sử dụng màn hình 7 đoạn lớn, mạnh mẽ để hiển thị lượng nhiên liệu được phân phối, chi phí mỗi gallon/lít và tổng chi phí.Khả năng của họ để duy trì trong ánh sáng mặt trời và điều kiện ngoài trời khắc nghiệt làm cho chúng lý tưởng cho môi trường này.Họ cũng gồ ghề và lâu dài, làm giảm nhu cầu bảo trì.

Lò vi sóng và thiết bị nhà bếp

Nhiều thiết bị nhà bếp, đặc biệt là lò vi sóng, sử dụng màn hình 7 đoạn để hiển thị thời gian nấu ăn, đếm ngược hoặc cài đặt năng lượng.Màn hình là trực quan và dễ giải thích, thậm chí bạn không được nghiêng về mặt công nghệ.Bởi vì chúng yêu cầu năng lượng và không gian tối thiểu, chúng là các giải pháp hiệu quả về chi phí cho các nhà sản xuất thiết bị.

Cân cân (cá nhân và công nghiệp)

Cả quy mô phòng tắm nhà và hệ thống cân cấp công nghiệp đều sử dụng màn hình 7 đoạn để trình bày các giá trị trọng lượng.Những màn hình này thường được chọn cho độ tin cậy và khả năng đọc của chúng.Trong bối cảnh công nghiệp, các màn hình có thể đủ lớn để được nhìn thấy từ xa trong kho hoặc sàn sản xuất.

Thiết bị công nghiệp và phòng thí nghiệm

Trong cài đặt chuyên nghiệp, màn hình 7 đoạn thường được tìm thấy trên các dụng cụ đo lường, nguồn cung cấp năng lượng và hệ thống giám sát.Chúng được sử dụng để hiển thị dữ liệu số khóa như tần số, áp suất, điện áp hoặc thời gian hoạt động.Những màn hình này cung cấp độ bền, độ chính xác và dễ tích hợp vào các hệ thống gắn trên bảng điều khiển.

Hệ thống nhúng chi phí thấp

Trong nhiều ứng dụng được nhúng trong đó chỉ cần các số như quầy, bộ hẹn giờ, bảng điểm hoặc công cụ chẩn đoán cơ bản, màn hình 7 đoạn cung cấp một giải pháp thay thế chi phí thấp cho các giao diện đồ họa phức tạp hơn.Họ tiêu thụ ít năng lượng và dễ dàng lập trình, làm cho chúng phù hợp với các hệ thống chạy bằng pin hoặc giới hạn tài nguyên.

Làm thế nào để sử dụng điện trở với màn hình 7 đoạn?

Một cách dễ dàng để kiểm soát màn hình 7 đoạn là đặt một điện trở trước mỗi phân đoạn.Điều này giúp bảo vệ các đèn nhỏ bên trong màn hình, được gọi là đèn LED, khỏi nhận quá nhiều điện.Quá nhiều dòng điện có thể làm cho đèn LED quá nóng hoặc ngừng hoạt động.Các điện trở này cũng giúp giữ mức độ ánh sáng ngay cả trên tất cả các phân đoạn.Giá trị của mỗi điện trở thường nằm trong khoảng 220 ohms () đến 470 ohms ().Số chính xác phụ thuộc vào hai điều: điện áp nguồn điện và mức độ sáng của bạn muốn hiển thị.Ví dụ: nếu bạn đang sử dụng nguồn điện 5 volt và mỗi phân đoạn sử dụng khoảng 2 volt, thì điện trở 150 ohm sẽ cho khoảng 20 milliamp (mA) dòng điện.Đây là một lượng dòng điện tốt để làm cho màn hình đủ sáng nhưng vẫn an toàn cho đèn LED.

Nếu bạn sử dụng các điện trở lớn hơn, dòng điện hơn sẽ chảy và màn hình sẽ trông mờ hơn.Nhưng điều này có thể giúp các đèn LED tồn tại lâu hơn và sử dụng ít năng lượng hơn.Nếu bạn sử dụng các điện trở nhỏ hơn, các luồng dòng điện hơn và màn hình trông sáng hơn, nhưng nó có thể bị mòn nhanh hơn và nóng hơn.Trong các thiết lập nâng cao hơn, như khi một điện trở được chia sẻ giữa một số phân đoạn (được gọi là ghép kênh), độ sáng có thể trông không đồng đều.Điều đó bởi vì các phân khúc khác nhau có thể thu hút các lượng hiện tại khác nhau.Trong những trường hợp đó, tốt hơn là sử dụng một điện trở cho mỗi phân đoạn hoặc sử dụng các chip đặc biệt tự động điều khiển dòng điện.Những phương pháp này làm cho màn hình trông đẹp hơn và hoạt động đáng tin cậy hơn.

Hình 8. Sơ đồ hiển thị 7 đoạn dựa trên điện trở cơ bản

Hình minh họa một sơ đồ mạch cơ bản để điều khiển một màn hình LED 7 đoạn đơn bằng cách sử dụng các điện trở riêng lẻ cho mỗi phân đoạn.Mỗi phân đoạn của màn hình (được gắn nhãn A, B, C, D, E, F, G và DP (Điểm thập phân)) được kết nối nối tiếp với điện trở 220Ω, giới hạn dòng điện ở mức an toàn.Các điện trở này được điều khiển thông qua các công tắc chuyển đổi đầu vào giữa logic "cao" và logic "thấp", cho phép mỗi phân đoạn được bật hoặc tắt độc lập.Ghim phổ biến của màn hình 7 đoạn được kết nối với nguồn điện áp được chia sẻ, cho phép hoạt động của các đèn LED riêng lẻ trong màn hình dựa trên các tín hiệu logic đầu vào.Cấu hình này minh họa cách đơn giản nhất và trực tiếp nhất để kiểm tra và vận hành màn hình 7 đoạn theo cách thủ công.

Làm thế nào để sử dụng bóng bán dẫn với màn hình 7 đoạn?

Các bóng bán dẫn giống như các công tắc điện tử nhỏ giúp điều khiển phần nào của màn hình 7 đoạn sáng lên.Trong một thiết lập catốt phổ biến của người Viking, tất cả các đầu âm (catốt) của đèn LED được nối với nhau và kết nối với mặt đất.Để thắp sáng một phân đoạn, bộ vi điều khiển sẽ gửi tín hiệu đến đầu dương (cực dương).Vì mặt đất cần được bật và tắt để điều khiển từng chữ số, các bóng bán dẫn NPN được sử dụng.Bộ vi điều khiển gửi một tín hiệu nhỏ đến đế (chân giữa) của bóng bán dẫn và điều này cho phép dòng điện chảy qua nó, thắp sáng đoạn.

Trong một thiết lập cực dương phổ biến của người Viking, tất cả các đầu dương (cực dương) được kết nối với nhau và kết nối với sức mạnh (thường là 5V).Tại đây, bạn có thể sử dụng bóng bán dẫn PNP hoặc các công tắc đặc biệt như MOSFET kênh N để kiểm soát các đầu âm (catốt).Hiển thị sáng lên khi bộ vi điều khiển gửi tín hiệu để kéo catốt thấp (gần 0V).Đối với màn hình với nhiều hơn một chữ số, ghép kênh được sử dụng.Điều này có nghĩa là bộ vi điều khiển bật một chữ số tại một thời điểm rất nhanh, nhanh đến mức có vẻ như tất cả các chữ số đều được bật cùng một lúc.Mỗi chữ số sử dụng bóng bán dẫn riêng, mà vi điều khiển bật và tắt theo thứ tự, trong khi gửi các tín hiệu phù hợp đến các phân đoạn.

Để bảo vệ bộ vi điều khiển và đảm bảo các bóng bán dẫn hoạt động đúng, một điện trở nhỏ (thường là khoảng 1.000 ohms) được đặt giữa bộ vi điều khiển và cơ sở bóng bán dẫn.Điều này giới hạn số lượng dòng chảy trong. Ngoài ra, nó rất quan trọng để chọn các bóng bán dẫn có thể xử lý lượng dòng điện cần thiết của đèn LED.Nếu các bóng bán dẫn quá yếu, chúng có thể quá nóng hoặc ngừng hoạt động và màn hình có thể không đúng.Chọn đúng các bộ phận và quản lý nhiệt cẩn thận giúp màn hình hoạt động tốt và tồn tại lâu hơn.

Hình 9. Kiểm soát dựa trên bóng bán dẫn của sơ đồ hiển thị 7 đoạn

Sơ đồ minh họa một phương pháp đơn giản để lái một màn hình bảy đoạn một chữ số bằng cách sử dụng tám công tắc (SW1 đến SW8), mỗi phương pháp được kết nối thông qua điện trở 220Ω với các phân đoạn riêng lẻ của màn hình.Các dòng điều khiển phân đoạn được chuyển đến các đầu vào hiển thị, được cung cấp thông qua công tắc bóng bán dẫn (Q1).Một điện trở 1KΩ (R9) kết nối đế bóng bán dẫn với đường điều khiển 5V, cho phép màn hình được kích hoạt khi bật bóng bán dẫn.Thiết lập này đảm bảo điều khiển hiện tại thích hợp và hoạt động hiệu quả của màn hình.

Phần kết luận

Màn hình 7 đoạn là một cách đơn giản và hữu ích để hiển thị số trong các thiết bị điện tử.Mỗi phân đoạn giống như một ánh sáng nhỏ và bằng cách bật đúng chữ cái, bạn có thể hiển thị bất kỳ chữ số nào từ 0 đến 9. Bạn có thể sử dụng catốt thông thường hoặc màn hình cực dương thông thường, tùy thuộc vào mạch của bạn.Để bảo vệ màn hình và bộ vi điều khiển của bạn, bạn cần sử dụng điện trở hoặc bóng bán dẫn.Nếu bạn có nhiều hơn một chữ số, bạn có thể sử dụng một phương thức gọi là ghép kênh để thắp chúng lên một lần rất nhanh, vì vậy tất cả chúng đều trông có vẻ sáng.Những màn hình này được sử dụng trong nhiều thứ như đồng hồ kỹ thuật số, quy mô, mét và thiết bị nhà bếp vì chúng rẻ, dễ sử dụng và rõ ràng để đọc.Với các mẹo từ hướng dẫn này, bạn có thể an toàn và dễ dàng thêm màn hình 7 đoạn cho các dự án của riêng bạn.