سون سگمنت، نمایشگر هفت قسمتی

توسط | 30 خرداد, 1399 | AVR, lpc, STM32, آردوینو, الکترونیک, میکروکنترلر, وبلاگ | 23 دیدگاه ها

سون-سگمنت-seven-segment

آموزش STM32 یوبرد

شروع بازی ST

آموزش های رایگان STM32

فیلم های آموزش STM32

آموزش خصوصی STM32

اخبار جدید یوبرد در اینستاگرام

سون سگمنت، Seven Segment یا 7 Segment که نام کامل تر آن Seven Segment Display، به معنای نمایشگر هفت قسمتی است، یکی از ساده ترین نمایشگرها برای نمایش اعداد و حروف است. همان طور که از نام آن مشخص است، این قطعه دارای هفت قسمت است که نتیجۀ روشن یا خاموش بودن آنها، نمایش اعداد و حروف است. آنها در انواع و اقسام مختلف ساخته می شوند. از لحاظ تعداد ارقام (Digit)، انواع تکی، 2 تایی، 3 تایی، 4 تایی و … موجود هستند. یک دسته بندی دیگر، آنها را در دو نوع آند مشترک و کاتد مشترک قرار می دهد. همچنین اندازه ها، جنس ها، رنگ ها و شکل های مختلفی از نمایشگرهای هفت قسمتی وجود دارد. برای مثال نمایشگرهای هفت قسمتی وجود دارند که برای نمایش زمان به کار می روند. نمونه هایی هستند که هر سگمنت آنها از چندین LED ساخته شده است. انواعی هستند که در LCDها پیاده شده اند. منظور ما از سون سگمنت در این نوشته، نمایشگرهایی همانند نمایشگرهای تصویر زیر است. این نمایشگرها دارای 7 قسمت روشن شونده برای نمایش اعداد و برخی از حروف است. البته در اغلب آنها، نقطه نیز که نشان دهندۀ ممیز عدد اعشاری است، به عنوان سگمنت هشتم وجود دارد. در نوشتۀ «راه اندازی سون سگمنت با AVR»، «راه اندازی سون سگمنت با STM32» و «راه اندازی سون سگمنت با آردوینو» به راه اندازی این نمایشگرها با میکروکنترلرهای AVR و STM32 و آردوینو پرداخته ایم. در این نوشته به معرفی، تاریخچه، انواع، کاربردها، مدار راه اندازی و بایاس، درایورها و پایه های آن می پردازیم.

چند-نوع-سون-سگمنت

تصویر 1 – چند نمونه Seven Segment

تاریخچه سون سگمنت

تاریخچه اختراع این نوع نمایشگر به اوایل سال 1903 در آمریکا بر می گردد. هنگامی که Carl Kinsly روشی برای  انتقال تلگراف ها و اعداد اختراع کرد. در این روش حروف و اعداد با نوارهایی به صورت قطعه ای چاپ می شدند. F. W. Wood در سال 1908 یک نمایشگر 8 قسمتی با یک خط مورب برای نمایش عدد 4، ساخت. در سال 1910 یک نمایشگر هفت قسمتی که با لامپ های رشته ای ساخته شده بود، روی پنل علامت اتاق دیگ بخار نیروگاه استفاده شد. همچنین این نوع نمایشگر را در نمایش شماره تلفن گرفته شده به اپراتورها هنگام انتقال از شماره گیری دستی به اتوماتیک به کار گرفتند. تا زمان ظهور LED در دهۀ 70، این نوع نمایشگرها به طور گسترده استفاده نشدند. پیش از استفادۀ LEDها در نمایشگرهای هفت قسمتی، برخی از آنها با رشته های تابنده (Filament Seven Segment Display) نمایش می دادند. و در ساخت آنها یک لامپ خلأ، مانند لوله های Nixie و نمایشگرهای فلورسنت اولیه به کار می رفت. این نمایشگرها که با نام Numitron شناخته می شوند، در تصویر زیر آورده شده است.

سون-سگمنت-numitron

تصویر 2 – یک نمونه Numitron

نمونه های دیگر از نمایشگرهای هفت قسمتی

نمونۀ دیگر یعنی Minitron با استفاده از جعبۀ خلأ ساخته شد. Minitronها که نمایشگرهای قسمتی رشته ای بودند، پکیج های DIP مانند پکیج های سون سگمنت امروزی داشتند و برخی آنها تا 16 سگمنت داشتند. در تصویر زیر یک نمونه Minitron آورده شده است (شمارۀ 1). پیش از ظهور LEDها نمایشگرهای هفت قسمتی مختلفی وجود داشت. در تصویر زیر یک نمونه لولۀ Thyratron (شمارۀ 2) و یک نمونه لولۀ VDF (شمارۀ 3) را مشاهده می کنید. نمایشگرهای هفت قسمتی LED اولیه همۀ اجزای خود را درون یک پکیج داشتند. بنابراین اندازۀ ارقام آن کوچک تر شد. در برخی از آن ها از لنز برای خواناتر شدن ارقام استفاده می شد (شمارۀ 4). نمایشگرهای هفت قسمتی امروزه به صورت LED با ظاهری متفاوت از گذشته و همچنین به صورت پیاده شده در LCD های مونوکروم و … وجود دارند(شمارۀ 5). نمایشگر LEDitron نیز ساخته شده از LEDهای میله ای شکل باریک هستند (شمارۀ 6).

تاریخچه-تکامل-سون-سگمنت

تصویر 3 – نمایشگرهای هفت قسمتی گذشته و امروز

از این پس در این نوشته منظور ما از سون سگمنت، نوع LED آن است. چهار نمایشگر بالاییِ تصویر 1 نمونه هایی از این نوع هستند.

ساختار سون سگمنت، نمایش اعداد در کاتد مشترک و آند مشترک

سون سگمنت ها از 7 عدد LED با شکل خاصی ساخته شده اند. این LEDها که هر کدام یک سگمنت محسوب می شوند، با حروف انگلیسی a تا g نام گذاری می شوند. در شکل میانی تصویر زیر، ترتیب نام گذاری سگمنت ها آورده شده است. برای نمایش اعداد باید مطابق الگویی که از شکل قرار گیری سگمنت ها به دست می آید، آنها را روشن و خاموش کرد. مثلاً برای نمایش عدد 1، کافی است LEDهای b و c روشن باشند. یا برای نمایش عدد 3 باید LEDهای e و f خاموش باشند. برای نمایش عدد 8 نیز باید همۀ LED ها روشن باشند. اعداد صفر تا 9 در بخش پایینی تصویر آمده است. هر LED دو پایه دارد و اگر همۀ پایه ها  بیرون کشیده می شدند، نمایشگر 14 پایه داشت. ولی برای روشن و خاموش کردن LEDها نیاز نیست هر دو پایۀ همۀ آنها بیرون کشیده شود. بنابراین دو نوع نمایشگر هفت قسمتی آند مشترک (Common Anode) و کاتد مشترک (Common Cathode) وجود دارد. در نوع آند مشترک، آند همۀ LED ها به هم متصل و این آندِ مشترک در کنار کاتد LEDها بیرون کشیده شده است. در نوع کاتد مشترک، کاتد همۀ LEDها به هم متصل و در کنار آند LEDها بیرون کشیده شده است. برای روشن کردن LEDهای نوع آند مشترک، لازم است آند به ولتاژ مثبت متصل شود. در این صورت روی آند همۀ LEDها یک ولتاژ مثبت قرار دارد و اگر هر کاتد (با مقاومت) به زمین متصل شود، LED مربوط روشن خواهد شد. برای روشن کردن LEDهای نوع کاتد مشترک باید کاتد به زمین متصل شود. در این صورت اگر ولتاژ مثبتی (با مقاومت) روی آندها قرار گیرد، LED مربوط روشن می شود.

سون-سگمنت-آند-کاتد-مشترک

تصویر 4 – نام گذاری سگمنت ها (وسط) ساختار کاتد مشترک (راست) و آند مشترک (چپ) و نمایش اعداد (پایین)

تعداد ارقام و سون سگمنت مالتی پلکس

در صورتی که بخواهیم عدد چند رقمی نمایش دهیم، می توانیم چند نمایشگر هفت قسمتی تکی را در کنار هم بچینیم. ولی با توجه به این که هر کدام از آنها دارای تعدادی پایه هستند، حجم سیم کشی مدار یا ترک کشی در PCB زیاد می شود. فرض کنید بخواهیم به جای استفاده از سون سگمنت 6 تایی از  شش تا تکی استفاده کنیم. در این صورت فقط برای پایه های a تا g، در مجموع تعداد 42 پین وجود خواهد داشت. پس استفاده از انواع چند رقمی که به آنها سون سگمنت مالتی پلکس نیز می گویند، بهتر است. در این نوع پایه های a تا g ارقام به صورت داخلی به همنام خود متصل اند. پایه های مشترک هر رقم نیز به صورت جداگانه بیرون کشیده شده است. بنابراین برای راه اندازی، باید در یک لحظه یک رقم فعال و عدد آن رقم برای مدتی نمایش داده شود. در لحظۀ بعد، باید رقم بعدی فعال و عدد مربوط به آن نمایش داده شود. یعنی در هر لحظه تنها یک رقم فعال می شود و عدد مربوط به آن نمایش داده می شود. در این لحظه باید رقم های دیگر خاموش باشند. به این شکل اعداد مربوط به هر رقم، با سرعت بالا پشت سر هم نمایش داده می شوند. با این کار روشن و خاموش شدن ارقام نمایان نمی شود. در تصویر زیر مراحل نمایش عدد 1234 در هر لحظه و نتیجۀ آن در پروتئوس نمایش داده شده است.

نمایش-سون-سگمنت-مالتی-پلکس

تصویر 5 – مراحل نمایش عدد 1234 روی یک نمایشگر هفت قسمتی چهار رقمی آند مشترک

کاربردهای سون سگمنت، انواع، اندازه ها و رنگ ها

هر جا که نیاز به نمایش یک عدد باشد، نمایشگر هفت قسمتی می تواند کاربرد داشته باشد. از مولتی متر دیجیتال رو میزی و نمایشگر ولتاژ تابلوهای برق گرفته تا سینمای خانگی و یخچال و لباسشویی و ساعت های رو میزی … همگی می توانند از این نوع نمایشگر داشته باشند. امروزه این نمایشگرها را می توانیم در بسیاری جاها مشاهده کنیم. در شمارندۀ زمان چراغ راهنمایی، آسانسور، ساعت های موجود در خیابان ها، بانک ها و ایستگاه های مترو، دستگاه های اسکناس شمار، نمایشگرهای قیمت ارز در صرافی ها، دماسنج ها، ترازوها و باسکول های دیجیتال، ساعت دیجیتال خودروها و … بخشی از کاربردهای آن هستند.

در کاربردهای مختلف، اندازه ها و اشکال و تعداد ارقام آن متفاوت است. برای مثال در ساعت دیجیتال خودرو، یک سون سگمنت 4 تایی وجود دارد که بین نمایشگر ساعت و دقیقۀ آن علامت دو نقطه قرار دارد. در نمایشگر ولتاژ در منابع تغذیۀ آزمایشگاهی، نقطه برای نمایش اعشار وجود دارد. این نمایشگرها در اندازه های مختلف وجود دارند. سون سگمنت تکی از 0.28 اینچ تا سون سگمنت 5 اینچ و حتی بزرگتر از آن موجود است. اندازۀ سون سگمنت آسانسور و ساعت های دیجیتال مکان های عمومی طوری است که عدد نمایش داده شده از فاصلۀ دور قابل تشخیص باشد. همچنین آنها در رنگ های کهربایی، آبی، قرمز، سفید و سبز به صورت تک رنگ وجود دارند. نوع RGB نیز طوری است که در برخی از آنها می توان رنگ هر سگمنت را متفاوت تنظیم کرد. در وسایل و پروژه های شامل سون سگمنت دو رنگ قرمز و سبز استفاده های بیشتری دارند.

کاربردهای-سون-سگمنت

تصویر 6 – کاربردها و نمونه هایی از سون سگمنت

سون سگمنت در آموزش

این نمایشگرها علاوه بر کاربردهای مذکور، کاربرد آموزشی نیز دارند. برای مثال راه اندازی آنها با میکروکنترلرها همواره از مباحث آموزش میکروکنترلرها است. و اغلب نیاز است که پورت IO در میکروکنترلر برای نمایش در آن راه اندازی شود. برای مثال در گذشته با استفاده از پورت IO در AVR، آن را راه اندازی کردیم. برای اهداف آموزشی نیز انواع و اقسام آنها می توانند به کار گرفته شوند. انواع و اقسام ماژول سون سگمنت با آی سی درایورهای گوناگون وجود دارند. یک مزیت استفاده از این ماژول ها، کاهش حجم برنامه نویسی است. همچنین هنگام استفاده از آنها، تعداد پایه های کمتری از میکروکنترلر یا المان دیجیتالِ دیگر نیاز است. اهداف آموزش راه اندازی نمایشگرهای هفت قسمتی تنها یادگیری کار با پورت IO نیست.مثلاً برای راه اندازی نوع چند رقمی آنها باید زمان بندی مناسب انجام شود. بنابراین استفاده از واحدهایی مانند تایمرها ضروری است. در نتیجه یکی از اهداف آموزش راه اندازی آنها می تواند یادگیری کار با تایمر باشد. تصویر زیر راه اندازی یک سون سگمنت آند مشترک 4 تایی را روی برد توسعۀ AVR یوبرد نشان می دهد.

فیلم آموزش ARM STM32 مقدماتی

فیلم آموزش میکروکنترلرهای AVR مقدماتی

فیلم آموزش آردوینو مقدماتی

عدد-چهار-رقمی-سون-سگمنت

تصویر 7 – راه اندازی نمایشگر هفت قسمتی با استفاده از میکروکنترلر AVR روی برد توسعۀ ATmega64Pin

مدار راه اندازی سون سگمنت

بایاس سون سگمنت ها با توجه به این که از LED ساخته شده اند، دقیقاً همانند LED است. برای روشن شدن هر سگمنت باید با استفاده از یک مقاومت، آند و کاتد را به VCC و زمین متصل کرد. اگر بخواهیم با میکروکنترلر آن را راه اندازی کنیم، پایه های a تا g با مقاومت به پایه های میکروکنترلر متصل می شوند. پایه های آند یا کاتدِ مشترک نیز به صورت مستقیم یا با ترانزیستور به VCC یا زمین وصل می شوند. باید دقت داشت که بهتر است به تعداد سگمنت ها، مقاومت روی پایه های a تا g قرار داد. در این صورت شدت نور سگمنت ها در نمایش اعداد متفاوت، یکسان خواهد بود. در روش دیگر پایه های a تا g مستقیم به پایه های میکروکنترلر متصل می شوند. و پایۀ کاتد یا آندِ مشترک با یک مقاومت به زمین یا VCC وصل می شود. در این روش اگر عدد 1 نمایش داده شود، شدت نور سگمنت ها حداکثر و اگر عدد 8 نمایش داده شود، شدت نور سگمنت ها حداقل خواهد بود. این روش که نتیجۀ آن تغییر شدت نور سگمنت ها در نمایش اعداد مختلف است، توصیه نمی شود. در تصویر زیر از این روش استفاده شده است. به شدت نور سگمنت ها در نمایش عدد 1 و 8 دقت کنید. علت این اتفاق این است که ولتاژی که روی LEDها می افتد ثابت است. در نتیجه ولتاژ دو سر مقاومت  و جریان عبوری از آن نیز ثابت است. حال اگر سگمنت ها روشن شوند، مجموع جریان عبوری از آنها ثابت و برابر جریان عبوری از مقاومت است. اگر تعداد سگمنت کمتری روشن باشد، از هر سگمنت جریان بیشتری عبور می کند. پس شدت نور آن نسبت به زمانی که چند سگمنت روشن باشد، بیشتر است. استفاده از این روش تنها برای تست مناسب است.

تغییر-شدت-نور-سون-سگمنت

تصویر 8 – تغییر شدت نور سگمنت ها در نمایش اعداد مختلف در روش استفاده از یک مقاومت

بایاس سون سگمنت

برای اتصال سون سگمنت کاتد مشترک به قطعات و المان های دیجیتال، آرایشی شبیه مدارات تصویر 9 خواهیم داشت. در سمت چپ تصویر، نوع تک رقمی آن بایاس شده است. همان طور که توصیه کردیم، پایه های آند a تا g هر کدام با یک مقاومت به پایه های میکروکنترلر متصل شده اند. پایۀ کاتد نیز به زمین وصل شده است. در سمت راست نوع 4 تایی به میکروکنترلر وصل شده است. پایه های a تا g و dp (پایۀ مربوط به نقطه) با مقاومت به پایه های میکروکنترلر متصل شده اند. پایه های 1 تا 4 که کاتدهای مشترک هر رقم هستند با ترانزیستور NPN به زمین وصل شده اند. می توان پایه های 1 تا 4 را مستقیم و بدون ترانزیستور به پایه های میکروکنترلر متصل کرد. در این صورت جریان پایه های هر رقم به جای ترانزیستور از پایه های میکروکنترلر عبور می کند.

بایاس-سون-سگمنت-کاتد-مشترک

تصویر 9 – بایاس نمایشگر هفت قسمتی کاتد مشترک تک رقمی و چند رقمی

اتصال نوع آند مشترک به قطعاتی مثل میکروکنترلر و المان های دیجیتال دیگر، همانند تصویر زیر است. در سمت چپ نوع یک رقمی مشاهده می شود. پایۀ آندِ مشترک آن به VCC و پایه های کاتد a تا g آن با مقاومت به میکروکنترلر متصل اند. در سمت راست نیز یک نوع آند مشترک 4 تایی قرار دارد. پایه های a تا g  و پایۀ dp آن با مقاومت به پایه های میکروکنترلر وصل شده اند. پایه های 1 تا 4 آن نیز با ترانزیستور PNP به VCC متصل شده اند. این پایه ها را می توان مستقیماً به پایه های میکروکنترلر وصل کرد. در این حالت جریان آند هر رقم، به جای ترانزیستور از پایه های میکروکنترلر کشیده می شود.

بایاس-سون-سگمنت-آند-مشترک

تصویر 10 – بایاس نمایشگر هفت قسمتی آند مشترک تک رقمی و چند رقمی

نکته: در صورت نیاز می توان برای پایه های a تا g نیز از ترانزیستور استفاده کرد.

مقدار مقاومت ها در بایاس سون سگمنت

مقداری که برای مقاومت های روی پایه های a تا g باید انتخاب کرد، به چند عامل بستگی دارد. این عوامل عبارتند از:

  • جریان مصرفی سون سگمنت برای هر سگمنت و میزان شدت نور دهی که انتظار داریم؛
  • رنگ LEDها؛
  • ولتاژ تغذیه؛
  • اندازۀ سگمنت ها؛
  • تعداد ارقام.

برای دست یابی به مقدار شدت نور دهی مناسب، باید جریان مناسب از LED عبور کند. این جریان را یا از قبل می دانیم یا با آزمایش مقادیر مختلف مقاومت  آن را به دست می آوریم. سپس ولتاژ روشن شدن سگمنت ها را از ولتاژ تغذیه، کم می کنیم. مقدار به دست آمده ولتاژی است که روی مقاومت ها می افتد. این ولتاژ را بر جریانی که قرار است از هر سگمنت عبور کند، تقسیم می کنیم. عدد به دست آمده، مقدار مقاومت مناسب برای نور دهیِ مناسب است.

فرمول-مقاومت-برای-سون-سگمنت

نکته: ولتاژ تغذیه در نوع کاتد مشترک، ولتاژ پایۀ میکروکنترلر است. ولتاژ روشن شدن سگمنت ها نیز بستگی به رنگ سگمنت و اندازۀ آن دارد. ولتاژ روشن شدن سگمنت ها (LEDها) با توجه به رنگشان متفاوت است. این ولتاژ می تواند مقداری بین 1.6 تا 4.4 ولت باشد. ولتاژ روشن شدن سگمنت ها از آن جهت به اندازۀ آنها بستگی دارد که ممکن است در سون سگمنت های بزرگ از چند LED سری در هر سگمنت استفاده شده باشد.

نکته: در انواع چند رقمی باید به این نکته توجه کنیم که هر رقم تنها در لحظاتی روشن است. بنابراین نور دهی سگمنت ها در آن کاهش می یابد. برای افزایش مقدار نور دهی می توان مقدار مقاومت کمتری در نظر گرفت.

مقدار-مقاومت-سون-سگمنت

تصویر 11 – مثالی از مقدار مقاومت برای نمایشگر هفت قسمتی یک رقمی و چهار رقمی

درایور سون سگمنت

برای راه اندازی نمایشگرهای هفت قسمتی، آی سی های مختلفی ساخته شده اند که به آنها درایور سون سگمنت، راه انداز سون سگمنت یا دیکدر سون سگمنت می گویند. درایور، داده ها را در ورودی معمولاً به صورت موازی دریافت می کند. و آنها را در خروجی به شکلی برای روشن و خاموش کردن سگمنت ها در می آورد. البته برخی آنها نیز داده های ورودی را به صورت SPI یا I2C نیز دریافت می کنند. برخی مزایای استفاده از این درایور عبارتند از:

  • آسان شدن راه اندازی؛
  • کم کردن تعداد پایه های مورد نیاز برای راه اندازی؛
  • استفاده از واحدهای ارتباطی سریال المان های دیجیتال به جای پورت های IO آنها برای راه اندازی؛
  • تأمین جریان مصرفی.

در جدول زیر چند درایور با توضیحات مختصر آورده شده است.

BCD to 7-segment latch/decoder/driver 74HC4511/74HCT4511 (or CD4511)
4-digit presettable up/down counter ICM7217
4-digit display decoder/driver ICM7211/ICM7212
Serially interfaced, 8-digit LED display drivers MAX7219/MAX7221
BCD to seven segment decoder/driver SN74LS48/SN54LS48 (or 7448/5448 ICs)
BCD to seven segment decoder/driver 7446/5446/7447/ 5447/7449/5449
Serially interfaced, 4-digit LED driver AS1105/AS1108
Memory mapping and multi-function LED controller driver HT16K33
4-digit LED driver with I2C bus interface SAA1064
LED drive control special circuit with keyboard scan interface and MCU digital interface TM1637

جدول 1 – چند آی سی درایور سون سگمنت

منظور از درایور در اینجا، آی سی های بافر نیست. مثلاً در راه اندازی سون سگمنت با ULN2003 این آی سی را جزء آی سی های درایور به حساب نمی آوریم. منظور از درایور، آی سی هایی هستند که داده های ورودی را در قالب عددی به صورت سریال یا موازی دریافت می کنند و در خروجی پایه های سون سگمنت را طوری مقدار می دهند که عددی که در ورودی دریافت شده، روی آن نمایش داده می شود.

درایور-سون-سگمنت-7448

تصویر 12 – استفاده از درایور 7448 برای راه اندازی نمایشگر هفت قسمتی

پایه های سون سگمنت

پایه های سون سگمنت یک رقمی و چند رقمی همانند تصویر زیر شماره گذاری و نام گذاری می شوند. پایۀ COM همان پایۀ مشترک است. اگر سون سگمنت آند (کاتد) مشترک باشد، این پایه به آند (کاتد) همۀ سگمنت ها متصل است. در اکثر انواع چند رقمی، پایه های a تا g و dp از درون به پایه های هم نام خود در ارقام مختلف، متصل اند. پایه های مشترک هر رقم نیز در کنار پایه های a تا g و dp بیرون کشیده شده اند. این پایه ها از رقم بزرگتر به رقم کوچک تر با نام های D1 و D2 (یا COM1 و COM2) و … شماره گذاری می شوند. مثلاً در یک سون سگمنت 4 تایی، پایۀ D1 برای رقم سمت چپ و پایۀ D4 برای رقم سمت راست است. انواعی نیز وجود دارند که پایه های a تا g هر سگمنت آن جداگانه بیرون کشیده شده است. ترتیب پایه ها در سون سگمنت های آند مشترک و کاتد مشترکی که پکیج مشابه دارند، یکسان است. ترتیب پایه های نمایشگرهای هفت قسمتی به راحتی با مولتی متر به دست می آید. برای این کار کافی است از تست دیود مولتی متر استفاده کنیم. در تصویر زیر ترتیب پایه های سون سگمنت یک رقمی تا چهار رقمی را می بینید.

پایه-های-سون-سگمنت

تصویر 13 – ترتیب پایه های نمایشگر هفت قسمتی تکی، دو تایی، سه تایی و چهار تایی

 

 

در ادامه ویدئویی مربوط به راه اندازی سون سگمنت با میکروکنترلرهای AVR ارائه شده است. که ویدئویی مربوط به آموزش های سالهای گذشته است. دیدن آن خالی از لطف نیست.

ویدئوی 1 – راه اندازی سون سگمنت با میکروکنترلرهای AVR

نتایج سون سگمنت، نمایشگر هفت قسمتی

  1. نمایشگر هفت قسمتی یا Seven Segment یکی از ساده ترین نمایشگرهای اعداد و حروف است.
  2. نمایش اعداد و حروف در Seven Segment نتیجۀ روشن و خاموش بودن سگمنت ها با ترتیبی خاص است.
  3. به طور کلی دو نوع Seven Segment آند مشترک و کاتد مشترک وجود دارد.
  4. آغاز ساخت Seven Segment مربوط به سال 1903 است. در این سال Carl Kinsly با نوارهایی به صورت قطعه ای روشی برای انتقال تلگراف ها و اعداد اختراع کرد.
  5. Seven Segmentهای اولیه با لامپ های رشته ای، لامپ ها و جعبه های خلاً ساخته شدند. و تا پیش از ظهور LEDها از آنها به طور گستره استفاده نشد.
  6. Seven Segment ها از 7 قسمت ساخته شده اند. امروزه این 7 قسمت (معمولاً) LED هستند و برای راه اندازی Seven Segment پایه های این LEDها بیرون کشیده شده اند.
  7. برای راه اندازی Seven Segment لازم نیست که هر دو پایۀ آند و کاتد LEDها بیرون کشیده شود. کافی است آند همۀ LEDها به یکدیگر متصل شود و در کنار پایه های کاتد LEDها بیرون کشیده شود. و یا کاتد آنها به یکدیگر متصل و در کنار آندهای دیگر بیرون کشیده شود. بنابراین دو نوع Seven Segment آند مشترک و کاتد مشترک وجود دارد.
  8. Seven Segmentها امروزه در تعداد ارقام مختلف وجود دارند.
  9. کاربردهای Seven Segment طوری است که تقریباً در همه جا یافت می شوند. از خیابان ها و ایستگاه های اتوبوس و مترو و چراغ راهنمایی گرفته تا برخی لوازم خانگی، Seven Segment کاربرد دارد.
  10. راه اندازی Seven Segment در آموزش میکروکنترلرها، با هدف آموزش پورت های IO و تایمر و … انجام می شود.
  11. برای راه اندازی Seven Segment نیاز است تا هر سگمنت را مانند یک LED بایاس کنیم. در این صورت برای روشن شدن آن سگمنت باید ولتاژی اعمال کنیم که ولتاژ مثبت روی آند و زمین روی کاتد بیفتد. مقدار مقاومت سری با سگمنت ها به رنگ LEDها، ولتاژ تغذیه، اندازۀ Seven Segment و تعداد ارقام بستگی دارد.
  12. در صورتی که بخواهیم جریان LEDهای Seven Segment از پایه های المان دیجیتال تأمین نشود، از آی سی های بافر یا ترانزیستور استفاده می کنیم.
  13. برای سهولت در راه اندازی Seven Segment، استفادۀ بهینه از پایه های المان دیجیتال، استفاده از واحدهای ارتباط سریال (مثل I2C و SPI) المان های دیجیتال و تأمین جریان مصرفی Seven Segment، از درایورهای Seven Segment استفاده می کنیم.
  14. ترتیب پایه های Seven Segment به راحتی با تست دیود مولتی متر به دست می آید.

سفارش پروژه میکروکنترلر یوبرد

زیرساخت مطمئن صنعت

رضا بداغی

رضا بداغی

عضو هیئت مدیره یوبرد، طراح و برنامه نویس سیستم های دیجیتال مبتنی بر میکروکنترلر، طراح PCB و مدرس آموزش های میکروکنترلر، طراحی PCB و برنامه نویسی میکروکنترلر

جدیدترین تاپیک های STM32

میکروکنترلر ARM

میکروکنترلر ARM چیست؟ پردازندۀ ARM

میکروکنترلر ARM ، میکروکنترلرهایی هستند که پردازندۀ آنها ساخت شرکت ARM است. شرکت ARM سازندۀ میکروکنترلر نیست. سازندۀ پردازنده (CPU) است. امروزه به میکروکنترلرهایی که پردازندۀ آنها طراحی شدۀ شرکت ARM باشد، میکروکنترلر ARM گفته می شود.

راه-اندازی-dac-stm32

راه اندازی DAC در STM32

راه اندازی DAC در STM32، ویژگی های DAC در میکروکنترلرهای STM32F1، بلوک دیاگرام DAC در STM32، اتصالات راه اندازی DAC در میکروکنترلر STM32F107VC، نمونه کد رجیستری راه اندازی واحد DAC در میکروکنترلرهای STM32F1، ساخت موج سینوسی با STM32، راه اندازی مبدل دیجیتال به آنالوگ STM32 با توابع HAL

راه-اندازی-usart-stm32

راه اندازی UART در STM32، رجیستری و HAL

راه اندازی UART در STM32، اتصالات و نرم افزار مورد نیاز، نمونه کد USART در STM32 به صورت رجیستری، نمونه کد رجیستری USART با وقفۀ دریافت، نمونه کد HAL برای راه اندازی USART در STM32، نمونه کد HAL با وقفۀ دریافت، نحوه محاسبه Baud rate در USART میکروکنترلرهای STM32F1

برنامه-نویسی-میکروکنترلر-ویژوال-استودیو

برنامه نویسی میکروکنترلرها با ویژوال استودیو

نصب VisualGDB روی ویژوال استودیو، ساخت پروژه برای برنامه نویسی میکروکنترلرها با ویژوال استودیو، ساخت پروژه برای STM32 در ویژوال استودیو، کدنویسی STM32 در ویژوال استودیو، ساخت پروژه برای AVR در ویژوال استودیو، ساخت پروژه برای LPC در ویژوال استودیو، ساخت پروژۀ آردوینو در ویژوال استودیو

23 دیدگاه ها

  1. سلام جناب مهندس. فرمودید که میشه برای پایه های a تا g هم ترانزیستور گذاشت. در این صورت مقدار مقاومت همون مقداری میشه که برای بدون ترانزیستور اون قرار میدیم؟ باید ولتاژ کلکتور امیتر ترانزیستور رو هم از ولتاژی که سون سگمنت رو روشن میکنه کم کنیم؟

    پاسخ
    • سلام. برای محاسبۀ مقاومت باید مواردی رو که اشاره شده در نظر بگیرید. ترانزیستور هم مثل همون پایۀ میکروکنترلر نقشش صفر و یک کردن اون پایه از سون سگمنته. توی تعیین مقدار مقاومت باید به ولتاژ تغذیه و ویژگی های سگمنت از جمله ولتاژ روشن شدنش و جریان لازم برای نوردهی مناسب توجه کنید. اون ولتاژ VCE(SAT) هم موقع روشن شدن ترانزیستور مقدار کم حدود 0.2 ولته. خیلی تأثیر نداره. شما صفر در نظر بگیرید.

      پاسخ
  2. سلام. حق مطلب رو ادا کردید. دستتون درد نکنه. به نظرتون با توجه به وجود ال سی دی های مونو کروم باز هم سون سگمنت کاربرد داره؟

    پاسخ
    • سلام. خواهش میکنم. لطف دارید. بله. LCDهای مونوکروم هر چقدر هم از لحاظ اندازه بتونن نیاز به سون سگمنت های بزرگ رو رفع کنن، ولی قابلیت دیده شدن سون سگمنت رو (با توجه به این که سون سگمنت ها از خودشون نور ساطع میکنن) ندارن. برای مثال نمیشه برای نمایشگر شمارندۀ چراغ راهنمایی از این LCDها استفاده کرد. یا توی ساعت های بزرگ که توی مکان های عمومی نصب میشن. همین  موضوع دلیلی بر کاربرد داشتن سون سگمنت هستش.

      پاسخ
    • سلام. با وجود نمایشگرهای OLED چطور؟

      پاسخ
    • نمایشگرهای  OLED هم نمایشگرهای با کیفیتی هستند. ولی باز هم به ارزونی سون سگمنت نیستند و اگه هم توی اندازه های بزرگ پیدا بشن کار به صرفه و بهینه ای نیست که اعداد بزرگ رو اون طور که توی سون سگمنت نمایش میدیم، باهاشون نمایش بدیم.

      پاسخ
  3. سلام آقای بداغی. دستتون درد نکنه. به موضوع جالبی پرداختید. این سون سگمنت های قدیمی که تو عکسای اول آوردید تو ایران پیدا میشه؟

    پاسخ
    • سلام. خواهش میکنم. بنده فروشگاهی رو ندیدم که داشته باشن. ولی ممکنه پیدا بشه.

      پاسخ
  4. سلام مهندس. آی سی 4033 هم درایور سون سگمنت محسوب میشه؟

    پاسخ
    • سلام. هم میشه گفت آره هم نه. CD4033 در واقع یه شمارنده با خروجی سون سگمنته. از لحاظ این که بدون درایور یه سون سگمنت رو خودش راه اندازی میکنه میشه گفت درایور سون سگمنت هم هست. البته منظور ما از درایور توی متن چیز دیگه ایه

      پاسخ
  5. سلام. توی یه نکته گفتید در صورت نیاز میشه برای پایه های a تا g هم ترانزیستور گذاشت ولی نگفتید چه مواقعی. چه نیازی هست برای این پایه ها هم ترانزیستور بذاریم؟ دستتون درد نکنه

    پاسخ
    • سلام. در صورتی که بخوایم جریان کمتری از پایه های میکروکنترلر کشیده بشه یا به اونا وارد بشه از ترانزیستور استفاده می کنیم. البته برای این کار میشه از آی سی های بافر هم استفاده کرد.

      پاسخ
    • سلام
      خداقوت
      مطلب خیلی خوب بود
      من کامنتهارو هم خوندم
      یه ساعت دیجیتال با مگا هشت و سون سگمنت چهارتایی کاتدمشترک بستم مشکلش اینه که ابتدا که روشن میشه اعداد صفر رو درست نشون میده ولی بعد از یک دقیقه که میخواد عدد رو عوض کنه تقریبا همه سگمنت ها روشن میشن
      از صحبت های شما فهمیدم که احتمالا سرعت سوییچ بالاست چون اعداد تکی رو درست نشون میده
      چطور میشه سرعت سوییچ میکرو رو تنظیم کرد؟
      در ضمن برنامه توی پروتئوس کاملا صحیح کار میکنه

      پاسخ
      • سلام وقت بخیر.
        نمی توان نظر داد. باید نرم افزار شما بررسی بشه. می توانید از سورس کدهای موجود در اینترنت استفاده کنید. یا اینکه در وبسایت ما درخواست کلاس خصوصی ثبت بفرمایید.

        پاسخ
  6. با سلام و تشکر از اطلاعات کاملتون گیرنده دیجیتال من سون سگمنت چهار دایی داره که دیود Fتوی dig1 تا3 روشن نمیشه اما dig4 مشکلی نداره و همشون روشن میشن ممکنه لطف کنین منو راهنمایی کنین که مشکل از چیه

    پاسخ
    • سلام. خیلی ممنون لطف دارید. خب ممکنه کلاً سون سگمنت از داخل خراب شده باشه. چون معمولاً توی سون سگمنت های مالتی پلکس آند (یا کاتد) همۀ سگمنت ها به هم متصل هستن. اگه سگمنت F توی سه تا از دیجیت ها خرابه و توی یکی سالمه، پس از داخل سون سگمنت اون سه تا سوختن یا اتصالشون قطع شده که به نظر باید تعویض بشه. البته این موضوع مربوط به سون سگمنت های مالتی پلکس هستش. ممکنه توی دستگاه شما از چند تا سون سگمنت تک رقمی استفاده شده باشده. که اون وقت یا پایۀ مربوط به سگمنت F قطع شده یا مدار راه اندازیش (مقاومت یا ترانزیستور یا …)خراب شده، یا از داخل سون سگمنت خراب شده.

      پاسخ
  7. ببخشید یه سوال داشتم اگر سرعت سوئیچ بین نمایش ارقام بالا باشه مشکلی پیش میاد؟ و علتش چیه؟

    پاسخ
    • اگه سرعت سوییچ بالا بره، از یه حدی بیشتر، سگمنت ها به طور کامل خاموش نمیشن و انگار عدد 8888 نمایش داده میشه. علتش اینه که سگمنت های سون سگمنت برای خاموش شدن نیاز به یه زمان دارن و ما با افزایش سرعت سوییچ، کاری میکنیم که سگمنت ها قبل از این که کامل خاموش بشن دوباره روشن بشن.  در واقع موقع خاموش شدن یه لختی دارن.

      پاسخ
  8. سلام وقتتون بخیر
    ببخشید سون سگمنت هشت پایه که توی پروتئوس تعریف شده به طور پیشفرض از چه نوعی است؟؟

    پاسخ
    • سلام. خیلی ممنون. تو پروتئوس هم آند مشترکش هست هم کاتد مشترک. هفت تا پایه که در کنار هم هستن از بالا تا پایین به ترتیب مربوط به سگمنت های A تا G هستن. پایۀ تکی هم آند یا کاتد هستش. اگه اون پایه بالای سون سگمنت باشه، آند هست و سون سگمنت آند مشترکه. اگه پایینش باشه کاتده و  سون سگمنت کاتد مشترکه. 

      پاسخ
  9. سلام من یه برنامه برای میکروی stm32f103 دارم که اولش اومده یه آرایه به این شکل تعریف کرده و بعد به پین های پورتی که به سون سگمنت اتصال دارند گفته این ها رو روشن کن.

    {64,103,9,3,38,18,16,71,0,2}
    من معنی این آرایه رو نمی فهمم. و سون سگمنتمم آند مشترک هست.

    پاسخ
    • سلام. این اعداد رو روی خروجی قرار میده و هر پایۀ میکروکنترلر با توجه به این اعداد صفر و 1 میشه. و این پایه هایی که صفر و یک میشن، مقادیر 0 تا 9 رو روی سون سگمنت نمایش میدن. مثلاً عدد 64 باینریش میشه 01000000 که روی پایه های خروجی قرار میگیره. سون سوگمنت هم بهش متصله و عدد 0 رو نشون میده. این روش یه ایراد داره. این که حتماً لازمه همۀ پایه های سون سگمنت به یه پورت متصل بشن. مثلاً همه به GPIOA. توی نوشتۀ «راه اندازی سون سگمنت با STM32» یوبرد روش مناسب رو بررسی کردیم. توصیه می کنم این نوشته رو مطالعه کنید. موفق باشید

      پاسخ
  10. سلام نحوه راه اندازی سون سگمنت 4 دیجیت رو با آی سیuln2003به همراه برنامه cod vision مربوط به این ایسی رو لطفا توضیح بدین

    پاسخ

یک دیدگاه بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

آموزش های یوبرد

آموزش TFT LCD با TouchGFX و STM32 یوبرد

گرافیک کاربرپسند با میکروکنترلر ST

آموزش FreeRTOS یوبرد

زمان واقعی در میکروکنترلر و پردازنده های کوچک با FreeRTOS

آموزش طراحی PCB و نویز یوبرد

تجسم دنیای الکترونیک

آموزش زبان C و MISRA-C یوبرد

گام نخست دنیای میکروکنترلر

آموزش لحیم کاری و IPC-A-610 یوبرد

ساخت دنیای الکترونیک

آموزش آردوینو یوبرد

جادۀ آسفالت میکروکنترلر

آموزش ماژول های SIM800 یوبرد

تلفن همراه صنعت

آموزش زبان ++C و ++MISRA-C یوبرد

لمس شی گرایی در میکروکنترلرها

آموزش میکروکنترلرهای AVR یوبرد

شاهکار 8 بیتی Atmel

آموزش میکروکنترلرهای LPC یوبرد

یادگار فیلیپس

دانلود

لطفا برای دریافت لینک دانلود اطلاعات خواسته شده را وارد نمایید
ضبط پیام صوتی

زمان هر پیام صوتی 4 دقیقه است