پک آموزش رباتیک سورنو
پک ساختمانسازی تورنو
پک آموزش الکترونیک الینو
پک آموزش رباتیک برنا
پک آموزش الکترونیک سورنو
مجموعه آموزش الکترونیک شماره 2
بسته ساخت آسانسور با بدنه
کیت ربات تک کاره مسیریاب
نمایشگر 7 سگمنت یا نمایشگر هفت قسمتی نوعی وسیله تشکیل شده از هفت LED است که با قیمت پایینی به فروش می‌رسد و کاربردهای زیادی دارد. شما می‌توانید با وارد کردن جریان مناسب به پین‌های مختلف Seven Segment، آن را روشن کنید. در واقع یک نمایشگر 7 سگمنت قادرست تا تاریخ، روز، دمای محیط و . . . را نشان دهد. حال امروز می‌خواهیم در بلاگ بهنام رباتیک ببینیم سون سگمنت (Seven Segment) چیست و چه کاربردهایی دارد؛ پس با ما همراه باشید.
نمایشگرهای هفت قسمتی به وفور در دستگاه‌های الکترونیکی به خصوص لوازم خانگی، کولرهای گازی، آبگرمکن‌های برقی، یخچال فریزرها و . . . استفاده می‌شوند.
دسته‌بندی و انواع سون سگمنت (Seven Segment) چیست
با توجه به نوع ارتباط LED، می‌توان نمایشگر هفت قسمتی را آند مشترک یا کاتد مشترک نامید.
منظور از 7 سگمنت آند مشترک نمایشگری است که همه پایه‌های آند دیودهای انتشار نور یا LED را به یکدیگر وصل کرده است. معمولاً سون سگمنت آند مشترک را باید به ولتاژ بیش از 5 ولت وصل کرد. در ادامه چنان‌چه کاتد نمایشگر سطح بسیار پایینی داشته باشد، LEDها روشن و چنان‌چه کاتد نمایشگر سطح بالایی داشته باشد، LEDها خاموش خواهند شد.
منظور از 7 سگمنت کاتد مشترک اما، نمایشگری است که همه پایه‌های کاتد LEDهای آن به یکدیگر وصل شده‌اند. این پایه‌ها باید به پایه اتصال به زمین (GND) متصل شوند. زمانی که آند نمایشگر سطح بالایی دارد، LEDها روشن و زمانی که آند سطح پایینی دارد، LEDها خاموش خواهند شد.
ساختار سون سگمنت (Seven Segment) چگونه است؟
یک نمایشگر هفت قسمتی به هشت LED مجهز شده که در کنار یکدیگر چیزی شبیه عدد انگلیسی 8 را نشان می‌دهند. پایه‌های LEDها به صورت مشترک و از داخل به هم وصل هستند و تنها الکترودهای مشترک آنها در دسترس کاربران خواهند بود.
تعداد قسمت‌های استفاده شده برای یک نمایشگر 7 سگمنت معمولاً به هفت عدد می‌رسد و یک نقطه نیز در گوشه به چشم می‌خورد. ساختار یک Seven Segment را در تصویر زیر می‌بینید.
اکثر نمایشگرهای سون سگمنت موجود در بازار به 7 LED مجهز شده‌اند؛ 3 عدد افقی و 4 عدد عمودی. با نحوه‌ای که این LEDها کنار یکدیگر نشسته‌اند، می‌توان اعداد 0 تا 9 به همراه یک نقطه را مشاهده کرد. همچنین، امکان نمایش حروف انگلیسی A، B، C، D، E و F نیز وجود دارد. لازم به ذکر است که حرف کوچک b و d قابل نمایش خواهد بود ولی سایر حروف نامبرده تنها به صورت بزرگ پخش خواهند شد. در حال حاضر فونت اکثر نمایشگرهای سون سگمنت به صورت مورب می‌باشد.
علاوه بر موارد گفته شده، صفحه نمایش‌های با خطوط کج نیز در بازار یافت می‌شود تا حروف N و Z قابل پخش باشند اما به خاطر کاهش قیمت سون سگمنت ها، استفاده از آن نوع صفحه نمایش‌ها تقریباً منسوخ شده است.
روش‌های استفاده از سون سگمنت (Seven Segment) چیست
برای استفاده از سون سگمنت ها، باید یک مدار درایور یا راه‌انداز داشته باشید تا بتوانید هر کدام از 7 قسمت آنها را به کار بیندازید و عدد مدنظر را پخش کنید. بر این اساس، طبق روش‌های مختلف راه‌اندازی سون سگمنت، می‌توان این صفحه نمایش‌ها را استاتیک (ایستا) و دینامیک (پویا) نام‌گذاری کرد.
روش استاتیک راه‌اندازی سون سگمنت (Seven Segment) چیست
این روش را درایو DC نیز می‌نامند. درایو استاتیک یعنی هر کدام از پایه‌های سون سگمنت توسط یکی از بخش‌های پین‌های I/O میکروکنترلر و یا کدهای باینری (0 و 1) راه‌اندازی خواهد شد. مزیت این شیوه، برنامه‌نویسی آسان و روشنایی زیاد نمایشگر خواهد بود و مشکلش آن است که بسیاری از پورت‌های I/O اشغال خواهد شد.
برای مثال، اگر می‌خواهید 5 نمایشگر سون سگمنت استاتیک را روشن کنید، باید 40 پورت I/O را به کار بگیرید (5×8=40). البته باید بدانید که میکروچیپ 89S51 برای انجام این کار در دسترس قرار دارد. در چنین مواقعی که تنها 32 پورت I/O وجود دارد، باید یک درایور رمزگشا اضافه گردد که این اتفاق سبب پیچیده‌تر شدن مدار می‌گردد.
روش دینامیک راه‌اندازی سون سگمنت (Seven Segment) چیست
یکی از روش‌های رایج راه‌اندازی سون سگمنت ها، استفاده از همین شیوه است. در این روش، باید ترمینال‌های تمامی 8 نمایشگر سون سگمنت به هم وصل و یک ورودی کنترل برای قطب مشترک COM هر کدام از آنها به مدار وصل شود.
در ادامه ورودی‌ها توسط هر کدام از خطوط مستقل I/O کنترل می‌شوند. سپس وقتی کد نوشته شده اجرا می‌گردد، همه نمایشگرهای سون سگمنت یک خط کد را دریافت می‌کنند اما اینکه کدام روشن می‌شود، بستگی به ورودی کنترل میکروکنترلر مدار ترمینال COM دارد. در این شرایط، می‌بایست تنها ورودی کنترل نمایشگری که باید روشن شود را راه‌اندازی نماییم. در نهایت با کنترل ترمینال COM هر نمایشگر سون سگمنت در بازه‌های زمانی مختلف، می‌توان هر کدام از آنها را به ترتیب روشن نمود. در واقع همین اتفاق است که این شیوه را دینامیک نام‌گذاری کرده است.
در فرآیند نمایشگر جایگزین، مدت زمان روشن شدن هر نمایشگر 7 سگمنت 1 تا 2 میلی‌ثانیه خواهد بود. با این حال، به خاطر خطای دید انسان و افکت نوری ایجاد شده، تغییر رخ داده قابل‌تشخیص نخواهد بود. بر این اساس، اگرچه همه نمایشگرهای سون سگمنت به صورت همزمان روشن نمی‌شوند ولی چنان‌چه سرعت آنها افزایش یابد، این احساس را به ما القاء می‌کند که همگی با هم روشن شده‌اند و چشمک نمی‌زنند. در اینجا افکت دینامیک همان چیزی است که در نمایشگرهای سون سگمنت استاتیک می‌دیدیم؛ یعنی همان روشی که پورت‌های I/O کمی را اشغال و انرژی کمتری را مصرف می‌کرد.
کاربرد نمایشگر سون سگمنت (Seven Segment) چیست
سون سگمنت ها یکی از چندین نوع صفحه نمایش‌ها هستند. با وارد کردن مقدار جریانی مشخص به هر پایه، 7 سگمنت روشن شده و همه اطلاعات مانند تاریخ، ساعت، دما و . . . که قابل پخش شدن به صورت عددی می‌باشند را نشان می‌دهند.
به خاطر قیمت پایین و کاربری آسان، از سون سگمنت ها در لوازم خانگی نظیر کولرهای گازی، آبگرمکن‌های برقی، یخچال فریزرها و . . . استفاده می‌شود.
اشکالات رایج یک سون سگمنت (Seven Segment) چیست
افکت صفحه نمایش
از آن جایی که LEDها به جریان برق حساس هستند، ولتاژ فوروارد آنها تأثیر زیادی بر فرسوده شدنشان می‌گذارد. بر این اساس، برای اینکه مطمئن شویم یک نمایشگر سون سگمنت از نظر روشنایی در سطح بالا و قابل‌قبولی قرار دارد، باید جریان متناوب آن همیشه یکسان باشد و تحت تأثیر دماهای مختلف و دیگر پارامترها قرار نگیرد. به علاوه، وقتی دما تغییر می‌کند، چیپ درایور باید بتواند خودش را با جریان مطابقت دهد تا تعادل نوری را به دست آورد.
ایمنی
حتی یک افزایش جریان ناچیز نیز می‌تواند به یک چراغ LED آسیب بزند. استفاده مداوم از مدار راه انداز تا حد زیادی آسیب‌های ناشی از افزایش جریان را از بین می‌برد.
به علاوه، تعداد زیادی از آی‌سی‌های موجود در بازار از ویژگی سوییچینگ خودکار بهره می‌برند که از خراب شدن و صدمه دیدن LED جلوگیری می‌کند.
روشنایی مداوم
دو موضوع مهم، روشنایی LEDها را تحت تأثیر قرار می‌دهد؛ 1) ماده خام استفاده شده برای ساخت چیپ و 2) روش کنترل روشن و خاموش شدن سون سگمنت.
بهترین روشن تقسیم سون سگمنت کاتد و آند چیست
برای اینکه تشخیص دهیم یک سون سگمنت کاتد است یا آند، ابتدا یک منبع تغذیه 3 تا 5 ولت و سپس یک مقاومت 1000 اهم می‌آوریم. سپس پین VCC را به صورت موازی به مقاومت وصل می‌کنیم و پین اتصال به زمین (GND) نیز به یکی از دو پین وصل خواهد شد. در این شرایط، حالات مختلفی برای روشن شدن سون سگمنت وجود دارد اما همیشه یک LED نور را از خود ساطع می‌کند.
چنان‌چه پین اتصال به زمین (GND) روشن نشد و پین VCC یکی پس از دیگری با پین‌ها ارتباط برقرار کرد، می‌توان گفت که سون سگمنت کاتد مشترک است.
در سمت دیگر، اگر VCC روشن نشد و پین اتصال به زمین (GND) یکی پس از دیگری با پین‌ها ارتباط برقرار کرد، می‌توان گفت که سون سگمنت آند مشترک است. شما همچنین این امکان را دارید تا از مولتی‌متر دیجیتالی بهره ببرید.
سؤالات متداول درباره نمایشگرهای سون سگمنت (Seven Segment)
اولین نوع سون سگمنت در اوایل دهه 90 میلادی تولید شد اما پس از مدتی تکنولوژی ارزان‌تر جای آن را گرفت. با این حال، تولید این نمایشگرها همچنان ادامه دارد.
اگر ولتاژ زیاد ولی جریان کم است، انرژی چندانی مصرف نمی‌شود. سون سگمنت ها تنها 3 تا 4 وات مصرف کرده و تقریباً هیچ گرمایی تولید نمی‌کنند و آن‌قدر گرم نمی‌شوند که نتوان آنها را لمس کرد
دوام سون سگمنت ها به صورت میانگین بین 5000 تا 200000 ساعت است.
یک نمایشگر 7 سگمنت به واقع هفت LED دارد که مطابق الگوی خاصی در کنار هم قرار گرفته‌اند. هر کدام از LEDها یک قسمت یا سگمنت نامیده می‌شود زیرا وقتی روشن می‌گردد، یکی از اعداد را نشان می‌دهد. ضمناً، بعضی اوقات نقطه موجود در سون سگمنت ها نیز روشن خواهد شد تا بیانگر عدد اعشاری باشد.
