Die 7-Segment-Anzeige ist eine der beliebtesten Arten von Anzeigegeräten in eingebetteten Systemen. Sie werden überall eingesetzt, sei es in Küchengeräten, Digitaluhren oder Bombentimern in Filmen. Diese Anzeigen verwenden alle das Sieben-Segment-Display, um Zahlen darzustellen. In diesem Artikel tauchen wir tief in die Welt dieser digitalen Anzeigen ein und erklären alles, was man über sie wissen muss.
Was ist eine 7-Segment-Anzeige?
Eine 7-Segment-Anzeige ist eine der ältesten Formen von elektronischen Anzeigegeräten, um Dezimalzahlen darzustellen. Sie dient als Alternative zu komplexen Punktmatrixanzeigen. Die Anzeigen bestehen aus 8 LEDs, die Zahlen und Buchstaben anzeigen können. Die Entwicklung dieser Anzeigen geht bis ins Jahr 1903 zurück, als Carl Kinsley eine Methode zur telegrafischen Übertragung von Buchstaben und Zahlen erfand.
Funktionsweise der 7-Segment-Anzeige
Eine 7-Segment-Anzeige verwendet LEDs, um Lichtenergie in Form von Photonen abzugeben. Jedes der sieben Segmente repräsentiert eine Ziffer und das achte Segment ist ein Dezimalpunkt. Eine LED ist eine optische p-n-Übergangsdiode in Festkörpertechnik. Sie ermöglicht den Stromfluss durch ihre Sperrschicht und emittiert dabei Licht. Je nach den unterschiedlichen Verunreinigungen in den Halbleitermaterialien können LEDs verschiedene Farben wie Rot, Blau und Grün erzeugen.
Der Dezimalpunkt kommt zum Einsatz, wenn mehrere 7-Segment-Anzeigen kombiniert werden, um Dezimalzahlen oder mehrstellige Zahlen anzuzeigen. LEDs werden aufgrund ihrer geringen Größe, Verfügbarkeit in verschiedenen Farben und ihrer einfachen Integrationsmöglichkeit in elektronische Bauteile und Schaltungen bevorzugt.
Arten von Siebensegmentanzeigen
Es gibt verschiedene Arten von Siebensegmentanzeigen, die in unterschiedlichen Größen und Farben erhältlich sind. Die 14,20 mm große rote 7-Segment-Anzeige ist die am häufigsten verwendete Variante, da sie weniger Strom verbraucht als andere Versionen. Es ist wichtig zu beachten, dass die Größe und Farbe der Anzeige den Stromverbrauch im Stromkreis beeinflussen kann.
Es gibt zwei Arten von 7-Segment-Anzeigen:
Gemeinsame Anode (CA) 7-Segment-Anzeige
Bei dieser Anzeige sind alle Anodenanschlüsse der LEDs miteinander verbunden. Jeder einzelne Abschnitt wird beleuchtet, indem eine Masse- oder Logik-0-Verbindung hergestellt wird. Die LEDs werden durch Anlegen einer negativen Spannung oder eines Polarstroms aktiviert. Gemeinsame Anodenanzeigen verbrauchen weniger Strom als andere Arten.
Gemeinsame Kathode (CC) 7-Segment-Anzeige
Bei dieser Anzeige sind alle Kathodenanschlüsse der LEDs miteinander verbunden. Sie leuchten, wenn eine positive Spannung oder ein logisches 1-Signal angelegt wird. Gemeinsame Kathodenanzeigen haben ein besseres Kontrastverhältnis.
Konfiguration der Anzeigestifte in sieben Segmenten
Die Anzeigestifte in einem 7-Segment-Display sind entsprechend einer bestimmten Konfiguration angeordnet. Das folgende Bild zeigt die Anschlusskonfiguration eines Standard 7-Segment-Displays.
Die Tabelle zeigt die Konfiguration der Segmentanschlüsse und ihre Darstellung.
Wie funktioniert ein Monitor mit sieben Segmenten?
Ein 7-Segment-Monitor zeigt numerische oder alphanumerische Zeichen an, indem bestimmte LEDs leuchten. Jede Ziffer oder jedes Zeichen erfordert eine andere Kombination von Segment-LEDs. Mit Hilfe dieser LEDs können arabische Zahlen von 0 bis 9 und Buchstaben von A bis F angezeigt werden.
Eine Tabelle zeigt, welche Segmente beleuchtet werden müssen, um bestimmte Zahlen und Zeichen anzuzeigen.
Wie verwenden wir den 7-Segment-Monitor?
Ein großer Vorteil der 7-Segment-Anzeige ist ihre Benutzerfreundlichkeit. Es ist nicht notwendig, Mikrocontroller oder Mikroprozessoren zu verwenden. Integrierte 7-Segment-Zähler-ICs wie der CMOS 4511 ermöglichen die direkte Steuerung des Monitors ohne zusätzliche Schaltungen.
Bei Verwendung eines 7-Segment-Monitors und eines Mikrocontrollers werden die Pins des Monitors mit den Ein-/Ausgabe-Pins des Mikrocontrollers verbunden. Die gemeinsamen Anschlüsse sind abhängig vom Anzeigetyp (CA/CC) mit dem entsprechenden Polarschlüssel verbunden. Durch Umschalten der Ein-/Ausgabe-Pins in einer bestimmten Reihenfolge können bestimmte Zahlen angezeigt werden.
Diese Abfolge wird in einer speziellen Tabelle dargestellt. Zum Beispiel wird die Zahl 6 dargestellt, indem alle Segmente außer dem in B befindlichen Segment beleuchtet werden. Ähnlich werden andere Zahlen durch entsprechende Kombinationen von beleuchteten Segmenten angezeigt.
Zusammenfassung
Es gibt zwei Arten von 7-Segment-Anzeigen: Gemeinsame Anoden und gemeinsame Kathoden. Gemeinsame Anodenanzeigen sind beliebter, da sie weniger Strom verbrauchen, während gemeinsame Kathodenanzeigen ein besseres Kontrastverhältnis bieten. Beide Arten finden in vielen Anwendungen Verwendung, wie beispielsweise in Digitaluhren, numerischen Tastaturen und alphanumerischen Anzeigen.
Um das 7-Segment-Display besser zu verstehen, können Leiterplatten und andere Komponenten verwendet werden.
