Наверняка вы уже видели индикаторы - "восьмёрки". Это и есть семисегментный светодиодный индикатор, который служит для отображения цифр от 0 до 9, а также децимальной точки (DP - Decimal point) или запятой.
Конструктивно такое изделие представляет собой сборку светодиодов. Каждый светодиод сборки засвечивает свой знакосегмент.
В зависимости от модели сборка может состоять из 1 - 4 семисегментных групп. Например, индикатор АЛС333Б1 состоит из одной семисегментной группы, которая способна отображать всего лишь одну цифру от 0 до 9.
А вот светодиодный индикатор KEM-5162AS уже имеет две семисегментных группы. Он является двухразрядным. Далее на фото показаны разные светодиодные семисегментные индикаторы.
Также существуют индикаторы с 4-мя семисегментными группами - четырёхразрядные (на фото - FYQ-5641BSR-11). Их можно использовать в самодельных электронных часах.
Как обозначаются семисегментные индикаторы на схемах?
Так как семисегментный индикатор - это комбинированный электронный прибор, то изображение его на схемах мало отличается от его внешнего вида.
Стоит только обратить внимание на то, что каждому выводу соответствует конкретный знакосегмент, к которому он подключен. Также имеется один или несколько выводов общего катода или анода - в зависимости от модели прибора.
Особенности семисегментных индикаторов.
Несмотря на кажущуюся простоту этой детали и у неё есть особенности.
Во-первых, светодиодные семисегментные индикаторы бывают с общим анодом и с общим катодом. Данную особенность следует учитывать при его покупке для самодельной конструкции или прибора.
Вот, например, цоколёвка уже знакомого нам 4-ёх разрядного индикатора FYQ-5641BSR-11 .
Как видим, аноды у светодиодов каждой цифры объединены и выведены на отдельный вывод. Катоды же у светодиодов, которые принадлежат к знакосегменту (например, G ), соединены вместе. От того, какую схему соединений имеет индикатор (с общим анодом или катодом) зависит очень многое. Если взглянуть на принципиальные схемы приборов с применением семисегментных индикаторов, то станет ясно, почему это так важно.
Кроме небольших индикаторов есть большие и даже очень большие. Их можно увидеть в общественных местах, обычно в виде настенных часов, термометров, информеров.
Чтобы увеличить размеры цифр на табло и одновременно сохранить достаточную яркость каждого сегмента, используется несколько светодиодов, включенных последовательно. Вот пример такого индикатора - он умещается на ладони. Это FYS-23011-BUB-21 .
Один его сегмент состоит из 4 светодиодов, включенных последовательно.
Чтобы засветить один из сегментов (A, B, C, D, E, F или G), нужно подать на него напряжение в 11,2 вольта (2,8V на каждый светодиод). Можно и меньше, например, 10V, но яркость тоже уменьшится. Исключение составляет децимальная точка (DP), её сегмент состоит из двух светодиодов. Для неё нужно всего 5 - 5,6 вольт.
Также в природе встречаются двухцветные индикаторы. В них встраиваются, например, красные и зелёные светодиоды. Получается, что в корпус встроено как бы два индикатора, но со светодиодами разного цвета свечения. Если подать напряжение на обе цепи светодиодов, то можно получить жёлтый цвет свечения сегментов. Вот схема соединений одного из таких двухцветных индикаторов (SBA-15-11EGWA).
Если коммутировать выводы 1 (RED ) и 5 (GREEN ) на "+" питания через ключевые транзисторы, то можно менять цвет свечения отображаемых чисел с красного на зелёный. А если же одновременно подключить выводы 1 и 5, то цвет cвечения будет оранжевым. Вот так можно баловаться с индикаторами .
Управление семисегментными индикаторами.
Для управления семисегментными индикаторами в цифровых устройствах используют регистры сдвига и дешифраторы. Например, широко распространённый дешифратор для управления индикаторами серии АЛС333 и АЛС324 - микросхема К514ИД2 или К176ИД2 . Вот пример .
А для управления современными импортными индикаторами обычно используются регистры сдвига 74HC595 . По идее, управлять сегментами табло можно и напрямую с выходов микроконтроллера. Но такую схему используют редко, так как для этого требуется задействовать довольно много выводов самого микроконтроллера. Поэтому для этой цели применяются регистры сдвига. Кроме этого, ток, потребляемый светодиодами знакосегмента, может быть больше, чем ток, который может обеспечить рядовой выход микроконтроллера.
Для управления большими семисегментными индикаторами, такими как, FYS-23011-BUB-21 применяются специализированные драйверы, например, микросхема MBI5026 .
Что внутри семисегментного индикатора?
Ну и немного вкусненького. Любой электронщик не был бы таковым, если бы не интересовался "внутренностями" радиодеталей. Вот что внутри индикатора АЛС324Б1.
Чёрные квадратики на основании - это кристаллы светодиодов. Тут же можно разглядеть золотые перемычки, которые соединяют кристалл с одним из выводов. К сожалению, этот индикатор уже работать не будет, так как были оборваны как раз эти самые перемычки . Но зато мы можем посмотреть, что скрывается за декоративной панелькой табло.
Не позволяет напрямую включать-выключать светодиодный индикатор или вспышку фотокамеры, на некоторых телефонах такая возможность имеется.
Как программно помигать разноцветными огоньками, как написать свой «Фонарик» или какими еще светодиодами устройства можно управлять - об этом Вы узнаете ниже.
Началось все с того, что я, исследуя файловую систему своего HTC Desire с помощью ES Проводника , случайно наткнулся на любопытные каталоги: /sys/class/leds/blue , /sys/class/leds/flashlight и т.п.
Какой еще blue?! Я видел только оранжевый и зеленый индикатор. Но самое интересное - внутри этих каталогов оказался файл brightness с правом на запись! Чем я сразу и воспользовался.
На самом деле, это не простой файл, а интерфейс работы с драйвером светодиода. Так, записав в файл /sys/class/leds/blue/brightness положительное число, мы включим синий индикатор на корпусе телефона, записав 0 - выключим. Аналогично с индикаторами amber и green. Включив два светодиода вместе, получим новые цвета: amber + blue = purple; green + blue = aqua.
А теперь, как это все программируется
public void ledControl(String name, int brightness) {try {
FileWriter fw = new FileWriter("/sys/class/leds/" + name + "/brightness" );
fw.write(Integer.toString(brightness));
fw.close();
} catch (Exception e) {
// Управление LED недоступно
}
}
// Включим пурпурный индикатор
ledControl("amber" , 255 );
ledControl("blue" , 255 );
// Сделаем дисплей темнее
ledControl("lcd-backlight" , 30 );
// Выключим подсветку кнопок
ledControl("button-backlight" , 0 );
// Организуем фонарик средней яркости
ledControl("flashlight" , 128 );
Приложение-пример с исходными кодами можно скачать .
Заключение
Все! Теперь телефон светится, как новогодняя елка. Код проверялся только на HTC Desire под управлением Android 2.2, но, вероятно, может работать и на других устройствах. Напишите мне, получится или не получится фокус на Вашем телефоне.Ещё в далёком 2014-ом году Nokia установила в Lumia 730/735 LED-индикаторы. Сейчас Windows 10 Mobile уже поддерживает работу светодиодов, но смартфоны пока не получили обновление прошивки, включающее данную функцию. Именно поэтому многие пользователи захотят активировать её самостоятельно.
Как включить светодиодный индикатор на вашей Nokia Lumia 730/735?
Принцип действий такой же, как и с . Нужно будет установить на смартфон CAB-файл, после чего сделать Interop Unlock и добавить в реестр несколько значений.
Предупреждение: выполнение данных инструкций может привести к самым различным последствиям. Мы не несём ответственности за то, что вы можете сделать с вашим смартфоном, и не отвечаем за нанесённый смартфону ущерб.
Предупреждение 2: вернуть смартфон в исходное состояние можно будет только с помощью Windows Device Recovery Tool. Сброс настроек только обнулит значения реестра, но все драйвера останутся в системе.
Индикация точно заработает только в Lumia 730 и 735! Лучше не пытайтесь "включать" её на других моделях, если не уверены в её существовании.
- Скачайте . Распакуйте его и запустите установочный пакет.
- Загрузите .
- Подключите телефон к компьютеру.
- Нажмите Win + X и запустите командную строку с правами администратора. В зависимости от разрядности своей ОС введите одну из следующих команд:
64-бит: CD C:\Program Files (x86)\Windows Kits\10\Tools\Bin\i386
32-бит: CD C:\Program Files\Windows Kits\10\Tools\Bin\i386 - Не закрывайте командную строку.
- Скопируйте адрес папки с cab-файлом, который вы скачивали из каталога обновлений Microsoft. Важно: учтите, что файл должен находиться в отдельной папке, без каких-либо других файлов. Название папки не должно содержать пробелы и кириллические буквы.
- Вернитесь в командную строку и введите следующее, только без квадратных скобок:
iutool - v - p [адрес папки с cab-файлом, который вы скопировали из предыдущего пункта] - Если вы всё сделали правильно, смартфон перезагрузится и начнёт устанавливать обновления. Это займёт не более 10 минут. Ни в коем случае не трогайте смартфон и не отключайте его от ПК до конца процесса.
- Теперь сделайте Interop Unlock согласно инструкции " ". Если он уже у вас сделан, пропустите этот шаг.
- Скачайте файл со значениями реестра для вашего устройства и поместите его на SD-карту. Файл для Lumia 730/735 находится .
- Зайдите в приложение Interop Tools , выберите This Device , затем Import Registry File .
- Выберите файл, который вы только что скачали, согласитесь на импорт. Если возникнет ошибка, пробуйте установить более старые версии Interop Tools.
- Перезагрузите смартфон.
После выполнения данных действий в настройках уведомлений для программ (Параметры - Система - Уведомления и действия - Приложение ) появится галочка, включающая LED-индикатор для них. По умолчанию светодиод будет мигать при получении уведомления от любого приложения и отключаться после просмотра оповещения.
Как настроить работу LED-индикатора?
- Зайдите в Interop Tools , выберите This Device , далее в меню-гамбургере Registry Browser .
- Пройдите в ветвь HKEY_LOCAL_MACHINE \ SOFTWARE \ Microsoft \ Shell \ Nocontrol \ LedAlert . Для настройки работы индикатора используются 3 ключа: Intensity , Period и Cyclecount . Первый параметр регулирует яркость диода, второй - длительность одной вспышки в миллисекундах, третий - количество вспышек. Вы можете попробовать отредактировать эти значения.
Учтите, что существуют ограничения, превышать которые лучше не стоит.
- Intensity: от 0 до 100.
- Cyclecount: от 1 до 2147483647.
Как включить LED-индикацию на Lumia 830?
На Lumia 830 можно отключить подсветку аппаратных кнопок, вместо чего заставить центральную кнопку (Пуск) моргать при получении уведомлений.
Для этого выполните все инструкции, описанные выше, а затем:
- Зайдите в Interop Tools , выберите This Device , далее в меню-гамбургере Registry Browser .
- Пройдите в ветвь HKEY_LOCAL_MACHINE \ SOFTWARE \ OEM \ Nokia \ Display \ ColorAndLight .
- Измените значение параметра UserSettingKeyLightEnabled на 0 .
- Перезагрузите смартфон.
При обновлении системы вся функциональность, связанная с LED-оповещениями, не исчезает. После сброса настроек вам нужно будет заново ввести значения в реестре.
В уроке узнаем о схемах подключения семисегментных светодиодных индикаторов к микроконтроллерам, о способах управления индикаторами.
Светодиодные семисегментные индикаторы остаются одними из самых популярных элементов для отображения цифровой информации.
Этому способствуют следующие их качества.
- Низкая цена. В средствах индикации нет ничего дешевле светодиодных цифровых индикаторов.
- Разнообразие размеров. Самые маленькие и самые большие индикаторы – светодиодные. Мне известны светодиодные индикаторы с высотой цифры от 2,5 мм, до 32 см.
- Светятся в темноте. В некоторых приложениях это свойство чуть ли не решающее.
- Имеют различные цвета свечения. Бывают даже двухцветные.
- Достаточно малые токи управления. Современные светодиодные индикаторы могут подключаться к выводам микроконтроллеров без дополнительных ключей.
- Допускают жесткие условия эксплуатации (температурный диапазон, высокая влажность, вибрации, агрессивные среды и т.п.). По этому качеству светодиодным индикаторам нет равных среди других типов элементов индикации.
- Неограниченный срок службы.
Типы светодиодных индикаторов.
Семисегментный светодиодный индикатор отображает символ с помощью семи светодиодов – сегментов цифры. Восьмой светодиод засвечивает децимальную точку. Так что в семисегментном индикаторе 8 сегментов.
Сегменты обозначаются латинскими буквами от ”A” до ”H”.
Аноды или катоды каждого светодиода объединяются в индикаторе и образуют общий провод. Поэтому существуют индикаторы с общим анодом и общим катодом.
Светодиодный индикатор с общим анодом.
Светодиодный индикатор с общим катодом.
Статическое управление светодиодным индикатором.
Подключать светодиодные индикаторы к микроконтроллеру необходимо через резисторы, ограничивающие ток.
Расчет резисторов такой же, как для отдельных светодиодов.
R = (U питания - U сегмента) / I сегмента
Для этой схемы: I сегмента = (5 – 1,5) / 1000 = 3,5 мА
Современные светодиодные индикаторы достаточно ярко светятся уже при токе 1 мА. Для схемы с общим анодом засветятся сегменты, на управляющих выводах которых микроконтроллер сформирует низкий уровень.
В схеме подключения индикатора с общим катодом меняется полярность питания и сигналов управления.
Засветится сегмент, на управляющем выводе которого будет сформирован высокий уровень (5 В).
Мультиплексированный режим управления светодиодными (LED) индикаторами.
Для подключения каждого семисегментного индикатора к микроконтроллеру требуется восемь выводов. Если индикаторов (разрядов) 3 – 4, то задача становится практически не выполнимой. Просто не хватит выводов микроконтроллера. В этом случае индикаторы можно подключить в мультиплексированном режиме, в режиме динамической индикации.
Выводы одноименных сегментов каждого индикатора объединяются. Получается матрица светодиодов, подключенных между выводами сегментов и общими выводами индикаторов. Вот схема мультиплексированного управления трех разрядным индикатором с общим анодом.
Для подключения трех индикаторов потребовалось 11 выводов, а не 24, как при статическом режиме управления.
При динамической индикации в каждый момент времени горит только одна цифра. На общий вывод одного из разрядов подается сигнал высокого уровня (5 В), а на выводы сегментов поступают сигналы низкого уровня для тех сегментов, какие должны светиться в этом разряде. Через определенное время зажигается следующий разряд. На его общий вывод подается высокий уровень, а на выводы сегментов сигналы состояния для этого разряда. И так для всех разрядов в бесконечном цикле. Время цикла называется временем регенерации индикаторов. Если время регенерации достаточно мало, то человеческий глаз не заметит переключения разрядов. Будет казаться, что все разряды светятся постоянно. Для исключения мерцания индикаторов считается, что частота цикла регенерации должно быть не менее 70 Гц. Я стараюсь использовать не менее 100 Гц.
Схема динамической индикации для светодиодов с общим катодом выглядит так.
Меняется полярность всех сигналов. Теперь на общий провод активного разряда подается низкий уровень, а на сегменты, которые должны светиться – высокий уровень.
Расчет элементов динамической индикации светодиодных (LED) индикаторов.
Расчет несколько сложнее, чем для статического режима. В ходе расчета необходимо определить:
- средний ток сегментов;
- импульсный ток сегментов;
- сопротивление резисторов сегментов;
- импульсный ток общих выводов разрядов.
Т.к. разряды индикаторов светятся по очереди, то яркость свечения определяет средний ток. Мы должны выбрать его исходя из параметров индикатора и требуемой яркости. Средний ток будет определять яркость свечения индикатора на уровне, соответствующем статическому управлению с таким же постоянным током.
Выберем средний ток сегмента 1 мА.
Теперь рассчитаем импульсный ток сегмента. Чтобы обеспечить требуемый средний ток, импульсный ток должен быть в N раз больше. Где N число разрядов индикатора.
I сегм. имп. = I сегм. средн. * N
Для нашей схемы I сегм. имп. = 1 * 3 = 3 мА.
Рассчитываем сопротивление резисторов, ограничивающих ток.
R = (U питания - U сегмента) / I сегм. имп.
R = (5 – 1,5) / 0.003 = 1166 Ом
Определяем импульсные токи общих выводов разрядов. Одновременно светиться могут 8 сегментов, значит надо импульсный ток одного сегмента умножить на 8.
I разряда имп. = I сегм. имп. * 8
Для нашей схемы I разряда имп. = 3 * 8 = 24 мА.
- сопротивление резисторов выбираем 1,1 кОм;
- выводы микроконтроллера управления сегментами должны обеспечивать ток не менее 3 мА;
- выводы микроконтроллера выбора разряда индикатора должны обеспечивать ток не менее 24 мА.
При таких значениях токов индикатор может быть подключен непосредственно к выводам платы Ардуино, без использования дополнительных ключей. Для ярких индикаторов, таких токов вполне достаточно.
Схемы с дополнительными ключами.
Если индикаторы требуют больший ток, то необходимо использовать дополнительные ключи, особенно для сигналов выбора разрядов. Общий ток разряда в 8 раз больше тока одного сегмента.
Схема подключения светодиодного индикатора с общим анодом в мультиплексированном режиме с транзисторными ключами выбора разрядов.
Для выбора разряда в этой схеме необходимо сформировать сигнал низкого уровня. Соответствующий ключ откроется и подаст питание на разряд индикатора.
Схема подключения светодиодного индикатора с общим катодом в мультиплексированном режиме с транзисторными ключами выбора разрядов.
Для выбора разряда в этой схеме необходимо сформировать сигнал высокого уровня. Соответствующий ключ откроется и замкнет общий вывод разряда на землю.
Могут быть схемы, в которых необходимо использовать транзисторные ключи и для сегментов, и для общих выводов разрядов. Такие схемы легко синтезируются из двух предыдущих. Все показанные схемы используются при питании индикатора напряжением равным питанию микроконтроллера.
Ключи для индикаторов с повышенным напряжением питания .
Бывают индикаторы больших размеров, в которых каждый сегмент состоит из нескольких светодиодов, соединенных последовательно. Для питания таких индикаторов требуется источник с напряжением большим, чем 5 В. Ключи должны обеспечивать коммутацию повышенного напряжения с управлением от сигналов уровней микроконтроллера (обычно 5 В).
Схема ключей, замыкающих сигналы индикатора на землю, остается неизмененной. А ключи питания должны строиться по другой схеме, например, такой.
В этой схеме активный разряд выбирается высоким уровнем управляющего сигнала.
Между переключением разрядов индикатора на короткое время (1-5 мкс) должны выключаться все сегменты. Это время необходимо на завершение переходных процессов коммутации ключей.
Конструктивно выводы разрядов могут быть объединены как в одном корпусе многоразрядного индикатора, а может быть собран многоразрядный индикатор из отдельных одноразрядных. Более того, можете собрать индикатор из отдельных светодиодов, объединенных в сегменты. Так обычно поступают, когда необходимо собрать индикатор очень больших размеров. Все приведенные выше схемы будут справедливы и для таких вариантов.
В следующем уроке подключим семисегментный светодиодный индикатор к плате Ардуино, напишем библиотеку для управления им.
Рубрика: . Вы можете добавить в закладки.Отображение символов на табло, электронные часы и многое другое. Светодиодный индикатор – это простая конструкция, отображающая буквенные или символьные знаки. Конструктивно, представляет собой сборку светодиодов, где каждый элемент подсвечивает знакосегментный индикатор.
Особенности конструкции и типы
Светодиодные индикаторы состоят из интегральных микросхем, отображающие различную информацию. Рабочее напряжение составляет от 2В до 8В. Они могут быть:
Сегментными;
- Матричными;
- Линейной шкалы;
- Единичными
Первая разновидность используется чаще всего и является стандартным типом. В зависимости от модели, сборка конструкции может быть выполнена из 1-4 семисегментных групп. От их количества зависят размеры объекта, количество отображаемых символов. Так, одна семисегментная группа будет показывать только одну цифру или букву. Четыре группы используются в электронных часах. Выбирая схему для самодельного использования, покупатель должен обратить внимание на наличие общего анода и катода.
Помимо небольших индикаторов, существуют и те, которые можно увидеть в общественных местах. Для увеличения их яркости, используются последовательно включенные светодиоды, встроенные в каждый отдельный компонент. Чтобы индикатор показывал определенную цифру или символ – подается напряжение в 11,2 Вольта. У элементов есть собственные названия: A, B, C, D, F или G. Работа обусловлена цифровыми регистрами сдвига и дешифраторами.
Шифрование данных и интегральные микросхемы
Такие элементы установлены на плате, контролирующей подачу напряжения. Работа обусловлена обращением к программному коду и задействованию специальных микроконтроллеров. При помощи программирования, устанавливается тайминг, влияющий на отображение компонентов в определенное время.
Интегральная микросхема преобразовывает двоичный и двоично-десятичный код, подаваемый на табло. Распространенными схемами для управления отечественными индикаторами являются К514ИД2 или К176ИД2, в импортных моделях 74HC595. Управление возможно двумя способами:
Напрямую, через микроконтроллеры;
- При помощи регистров сдвига
Первый вариант менее успешен из-за необходимости подключения множества выводов. К тому же, ток потребления может быть выше, чем это возможно у микроконтроллеров. Большие семисегментные индикаторы зависят от микросхемы MBI5026.
Особенности сегментных индикаторов
В электронике они используются для визуального контроля. Конструкция состоит из таких элементов:
Знакосинтезирующий индикатор – прибор, в котором зрительная информация отображается с помощью одного или нескольких компонентов;
- Поле отображения данных – в пределах нее отображаются цифры или другие символы;
- Элемент отображения – конструктивная часть, обладающая собственным управлением;
- Сегмент – элемент отображения информации, представлен в виде прямых или кривых линий;
- Знакоместо – пространство, необходимое для отображения одного знака
Все электронные приспособления выполняют основные задачи:
1. Визуальное информирование.
2. Обладают законченным конструктивом.
3. Оснащены электронным управлением
Сегментные модификации отличаются от матричных тем, что каждый элемент уникален. Форма знаков разрабатывается специально для отображения определенных цифр или символов. Последние основаны не на семи, а на девяти, четырнадцати или шестнадцати сегментах. Когда количество превышает 7, то вполне рационально использовать динамическую индикацию переключения. Отображение светодиода, индикация возможна и в двухцветной форме. Используются лампочки различного цвета и подключаются к общей схеме. Объединив выводы, получается совмещенный оттенок.
Заключение
Работа индикаторов невозможна без светодиодов. Подобные приспособления актуальны не только для радиотехнического оборудования, но успешно применимы для вывесок, таймеров и указателей. В качестве показа информации, могут использоваться устройства различного типа схемы и управления.
Поделитесь информацией на своих страницах в социальных сетях относительно данной тематики.