Una pantalla de siete segmentos es una forma de dispositivo de pantalla electrónica para mostrar números decimales que es una alternativa a las pantallas de matriz de puntos más complejas .
Las pantallas de siete segmentos se utilizan ampliamente en relojes digitales , medidores electrónicos, calculadoras básicas y otros dispositivos electrónicos que muestran información numérica. [1]
Historia
La representación de siete segmentos de figuras se puede encontrar en patentes desde 1903 (en la Patente de Estados Unidos 1.126.641 ), cuando Carl Kinsley inventó un método para transmitir telegráficamente letras y números e imprimirlos en cinta en un formato segmentado. En 1908, FW Wood inventó una pantalla de 8 segmentos, que mostraba el número 4 usando una barra diagonal ( Patente de EE . UU . 974,943 ). En 1910, se utilizó una pantalla de siete segmentos iluminada por bombillas incandescentes en un panel de señales de la sala de calderas de una planta de energía. [2] También se utilizaron para mostrar el número de teléfono marcado a los operadores durante la transición de la marcación telefónica manual a la automática. [3] No lograron un uso generalizado hasta la llegada de los LED en la década de 1970.
Algunas de las primeras pantallas de siete segmentos usaban filamentos incandescentes en una bombilla de vacío; también se conocen como numitrones. [4] Una variación (minitrones) hizo uso de una caja en maceta evacuada . Los minitrones son pantallas de segmento de filamento que se encuentran en paquetes DIP como las modernas pantallas de segmento LED. Pueden tener hasta 16 segmentos . [5] [6] [7] También había pantallas de segmento que usaban pequeñas bombillas incandescentes en lugar de LED o filamentos incandescentes. Estos funcionaron de manera similar a las pantallas de segmento LED modernas. [8]
Las versiones de pantallas fluorescentes al vacío también se utilizaron en la década de 1970. [9]
Muchas de las primeras pantallas LED de siete segmentos (c. 1970) tenían cada dígito integrado en un solo troquel . Esto hizo que los dígitos fueran muy pequeños. Algunos incluyeron lentes de aumento en el diseño en un intento de hacer que los dígitos fueran más legibles. [10] [11]
El patrón de siete segmentos se usa a veces en carteles o etiquetas, donde el usuario aplica color a segmentos preimpresos o aplica color a través de una plantilla de dígitos de siete segmentos para componer cifras como precios de productos o números de teléfono.
Para muchas aplicaciones, las pantallas LCD de matriz de puntos han reemplazado en gran medida a las pantallas LED en general, aunque incluso en las pantallas LCD, las pantallas de siete segmentos son comunes. A diferencia de los LED, las formas de los elementos de un panel LCD son arbitrarias, ya que se forman en la pantalla mediante fotolitografía . Por el contrario, las formas de los segmentos de LED tienden a ser simples rectángulos , lo que refleja el hecho de que tienen que moldearse físicamente, lo que dificulta la formación de formas más complejas que los segmentos de las pantallas de 7 segmentos. Sin embargo, el alto factor de reconocimiento de las pantallas de siete segmentos y el contraste visual comparativamente alto obtenido por tales pantallas en relación con los dígitos de matriz de puntos, hace que las pantallas LCD de siete segmentos y varios dígitos sean muy comunes en las calculadoras básicas .
La pantalla de siete segmentos ha inspirado a los diseñadores tipográficos a producir tipos de letra que recuerden a esa pantalla (pero más legibles), como New Alphabet , "DB LCD Temp", "ION B", etc.
Utilizando un rango restringido de letras que parecen dígitos (al revés), los niños en edad escolar suelen utilizar pantallas de siete segmentos para formar palabras y frases mediante una técnica conocida como " ortografía con calculadora ".
Implementaciones
Las pantallas de siete segmentos pueden usar una pantalla de cristal líquido (LCD), un diodo emisor de luz (LED) para cada segmento, una pantalla electrocrómica u otras técnicas de generación o control de luz, como la descarga de gas de cátodo frío (Panaplex), fluorescente al vacío (VFD), filamentos incandescentes (Numitron) y otros. Para los tótems del precio de la gasolina y otros letreros grandes, las pantallas de paletas compuestas por segmentos reflectantes de luz volteados electromagnéticamente (o "paletas") todavía se usan comúnmente. Un precursor de la pantalla de 7 segmentos en la década de 1950 hasta la de 1970 fue el tubo nixie de cátodo frío, parecido a una lámpara de neón . A partir de 1970, RCA vendió un dispositivo de visualización conocido comoNumitron que usaba filamentos incandescentes dispuestos en una pantalla de siete segmentos. [12] En la URSS, la primera calculadora electrónica "Vega", que se produjo a partir de 1964, contiene 20 dígitos decimales conpantalla electroluminiscente desiete segmentos. [13]
En un paquete de LED simple, típicamente todos los cátodos (terminales negativos) o todos los ánodos (terminales positivos) de los LED de segmento están conectados y sacados a un pin común; esto se denomina dispositivo de "cátodo común" o "ánodo común". [14] Por lo tanto, un paquete de 7 segmentos más punto decimal solo requerirá nueve pines, aunque los productos comerciales normalmente contienen más pines y / o espacios donde irían los pines, para que coincidan con los enchufes IC estándar . También existen pantallas integradas, con uno o varios dígitos. Algunas de estas pantallas integradas incorporan su propio decodificador interno , aunque la mayoría no: cada LED individual se lleva a un pin de conexión como se describe.
Las pantallas LED de varios dígitos que se utilizan en las calculadoras de bolsillo y dispositivos similares utilizan pantallas multiplexadas para reducir la cantidad de pines de E / S necesarios para controlar la pantalla. Por ejemplo, todos los ánodos de los segmentos A de cada posición de dígito estarían conectados entre sí y a un pin del circuito del controlador , mientras que los cátodos de todos los segmentos para cada dígito estarían conectados. Para operar cualquier segmento particular de cualquier dígito, el circuito integrado de control encendería el controlador de cátodo para el dígito seleccionado y los controladores de ánodo para los segmentos deseados; luego, tras un breve intervalo de supresión, se seleccionaría el siguiente dígito y se iluminarían nuevos segmentos, de forma secuencial. De esta manera, una pantalla de ocho dígitos con siete segmentos y un punto decimal requeriría solo 8 controladores de cátodo y 8 controladores de ánodo, en lugar de sesenta y cuatro controladores y pines IC. [15] A menudo, en las calculadoras de bolsillo, las líneas impulsoras de dígitos también se utilizarían para escanear el teclado, lo que proporciona un mayor ahorro; sin embargo, presionar varias teclas a la vez produciría resultados extraños en la pantalla multiplexada.
Aunque a simple vista todos los dígitos de una pantalla LED aparecen iluminados, solo se enciende un dígito en un momento dado en una pantalla multiplexada. El dígito cambia a una velocidad lo suficientemente alta como para que el ojo humano no pueda ver el destello (en dispositivos anteriores podría ser visible para la visión periférica).
Caracteres
Los siete segmentos están dispuestos como un rectángulo de dos segmentos verticales en cada lado con un segmento horizontal en la parte superior, media e inferior. A menudo, el rectángulo es oblicuo (inclinado), lo que ayuda a la legibilidad. [ cita requerida ] En la mayoría de las aplicaciones, los segmentos son de forma y tamaño casi uniformes (generalmente hexágonos alargados , aunque también se pueden usar trapezoides y rectángulos ), aunque en el caso de las máquinas sumadoras , los segmentos verticales son más largos y de forma más extraña en los extremos en un esfuerzo por mejorar aún más la legibilidad. Los siete elementos de la pantalla se pueden iluminar en diferentes combinaciones para representar los números arábigos .
Los segmentos se denominan con las letras A a G, donde el punto decimal opcional (un "octavo segmento", denominado DP) se utiliza para la visualización de números que no son enteros. [16] [14] Un solo byte puede codificar el estado completo de una pantalla de 7 segmentos, incluido el punto decimal. Las codificaciones de bits más populares son gfedcba y abcdefg . En la representación de gfedcba , un valor de byte de 0x06 activaría los segmentos 'c' y 'b', que mostraría un '1'.
Decimal
Los dígitos numéricos del 0 al 9 son los caracteres más comunes que se muestran en las pantallas de siete segmentos. Los patrones más comunes utilizados para cada uno de estos son: [18]
Los números 6 y 9 también se pueden representar sin una 'cola', [19] y el número 7 representado con una 'cola': [20]
En Unicode 13.0, se habían asignado 10 puntos de código para los dígitos segmentados del 0 al 9 en el bloque Symbols for Legacy Computing , para replicar las primeras fuentes de computadora que incluían versiones de siete segmentos de los dígitos. La tabla de códigos muestra el diseño menos común para 7. [21] Los personajes se simulan aquí:
0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | A | B | C | D | mi | F | |
U + 1FBFx |
Hexadecimal
Se necesitan cuatro bits binarios para especificar los números del 0 al 9, pero también pueden especificar del 10 al 15, por lo que, por lo general, los decodificadores con entradas de 4 bits también pueden mostrar dígitos hexadecimales (Hex). Hoy en día, una combinación de letras mayúsculas y minúsculas se usa comúnmente para A – F; esto se hace para obtener una forma única e inequívoca para cada dígito hexadecimal (de lo contrario, una 'D' mayúscula se vería idéntica a un '0' y una 'B' mayúscula se vería idéntica a un '8'). [22] [23] [24] [25] Además, el dígito '6' debe mostrarse con la barra superior iluminada para evitar ambigüedades con la letra 'b'. [19]
La siguiente tabla de búsqueda puede ser útil para escribir código para controlar una pantalla de 7 segmentos.
Dígito | Monitor | gfedcba | abcdefg | a | B | C | D | mi | F | gramo |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0 | 0x3F | 0x7E | en | en | en | en | en | en | ||
1 | 0x06 | 0x30 | en | en | ||||||
2 | 0x5B | 0x6D | en | en | en | en | en | |||
3 | 0x4F | 0x79 | en | en | en | en | en | |||
4 | 0x66 | 0x33 | en | en | en | en | ||||
5 | 0x6D | 0x5B | en | en | en | en | en | |||
6 | 0x7D | 0x5F | en | en | en | en | en | en | ||
7 | 0x07 | 0x70 | en | en | en | |||||
8 | 0x7F | 0x7F | en | en | en | en | en | en | en | |
9 | 0x6F | 0x7B | en | en | en | en | en | en | ||
A | 0x77 | 0x77 | en | en | en | en | en | en | ||
B | 0x7C | 0x1F | en | en | en | en | en | |||
C | 0x39 | 0x4E | en | en | en | en | ||||
D | 0x5E | 0x3D | en | en | en | en | en | |||
mi | 0x79 | 0x4F | en | en | en | en | en | |||
F | 0x71 | 0x47 | en | en | en | en |
El esquema numérico moderno anterior no siempre se siguió en el pasado, y también se pueden encontrar varios otros esquemas:
- Los chips decodificadores de pantalla de siete segmentos de Texas Instruments 7446/7447/7448/7449 y 74246/74247/74248/74249 y los chips Siemens FLH551-7448 / 555-8448 usaban versiones truncadas de "2", "3", "4" , "5" y "6" para los dígitos A – E. El dígito F (1111 binario) estaba en blanco. [19] [26] [27]
- Los chips decodificadores de siete segmentos de Toshiba TC5002 y TC5022 repiten los números del 0 al 5 para los dígitos A – F. También muestran el número 7 con el segmento adicional "f".
- Las calculadoras programables soviéticas como la Б3–34 usaban los símbolos "-", "L", "C", "Г", "E" y "" (espacio), lo que permite mostrar el mensaje de error EГГ0Г .
- Muchos chips anteriores proporcionaban una lógica diseñada solo para 0-9 y los números más altos producían cualquier patrón resultante. El National Semiconductor MM74C912 mostró "o" para A y B, "-" para C, D y E, y en blanco para F. El CD4511 solo mostró espacios en blanco. El MC14558 muestra el número "1" en el lado izquierdo de la pantalla (usando los segmentos "e" y "f" en lugar de los habituales "b" y "c").
moderno [22] [23] [24] [25] [28] | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|
TI, [19] Siemens [26] [27] | ||||||
Toshiba | ||||||
Elektronika | ||||||
Semiconductor nacional |
Letras
La mayoría de las letras del alfabeto latino se pueden implementar razonablemente utilizando siete segmentos. Aunque no todas las letras están disponibles, es posible crear muchas palabras útiles. Al elegir mejores sinónimos , es posible solucionar muchas deficiencias de las codificaciones alfabéticas de siete segmentos. Algunas letras ('O', 'I', 'S') parecen idénticas a los números, aunque el uso de 'o' e 'i' minúsculas, o poner 'I' a la izquierda como se muestra aquí, podría usarse en su lugar :
Caso | A | B | C | D | mi | F | GRAMO | H | I | J | K | L | METRO | norte | O | PAG | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Superior | ||||||||||||||||||||||||||
Más bajo |
Los mensajes cortos que brindan información de estado (por ejemplo, "no dISC" en un reproductor de CD) también se representan comúnmente en pantallas de 7 segmentos. En el caso de tales mensajes, no es necesario que todas las letras sean inequívocas, simplemente que las palabras en su conjunto sean legibles.
Ejemplos:
- , , , , ,
- , , , , , ,
- , , , , ,
También se han utilizado pantallas de siete segmentos para mostrar letras de los alfabetos cirílico y griego :
Caso | А | Á | В | Г | Д | Е | Ё | Ж | З | И | Й | К | Л | М | Н | О | П | Р | С | Т | У | Ф | Х | Ц | Ч | Ш | Щ | Ъ | Ы | Ь | Э | Ю | Я |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Superior | |||||||||||||||||||||||||||||||||
Más bajo |
Hay suficientes patrones para mostrar todas las letras, pero pocas representaciones son inequívocas e intuitivas al mismo tiempo. [29] Cuando es necesario mostrar todas las letras en un dispositivo, las pantallas de matriz de puntos y de dieciséis segmentos son mejores opciones que las de siete segmentos.
Puntuación
Siete segmentos pueden mostrar algunos caracteres de glifos de puntuación . Se muestra el valor hexadecimal de cada carácter Unicode , de los cuales los 8 bits inferiores de la mayoría de ellos también existen como caracteres ASCII .
Glifo | Monitor | Unicode | Nombre (s) |
---|---|---|---|
0x0020 | Espacio , en blanco, todos los segmentos desactivados | ||
_ | 0x005F | Guión bajo, guión bajo, línea baja | |
- | 0x002D | Guión menos , Minus , Negativo , guión , guión | |
‾ | 0x203E | Overline , Overcore, Overbar, Macron | |
= | 0x003D | Igual , guión doble | |
= | 0x207C | Superíndice "igual" | |
≡ | 0x2261 | Barra triple , botón de hamburguesa , idéntico a | |
° | 0x00B0 | Grado , superíndice cero | |
" | 0x0022 | Comillas dobles , prima doble | |
' | 0x0027 | Apóstrofe , Comillas simples , Prime | |
( o [ | 0x005B | Paréntesis, corchete (entra en conflicto con la C mayúscula ) | |
) o ] | 0x005D | Paréntesis, corchete | |
? | 0x003F | Signo de interrogación |
Ver también
También hay pantallas de catorce y dieciséis segmentos (para alfanuméricos completos ); sin embargo, estos han sido reemplazados principalmente por pantallas de matriz de puntos. Las pantallas de veintidós segmentos capaces de mostrar el conjunto completo de caracteres ASCII [30] estuvieron disponibles brevemente a principios de la década de 1980, pero no resultaron populares.
- Pantalla de nueve segmentos
- Pantalla de catorce segmentos
- Pantalla de dieciséis segmentos
- Pantalla de matriz de puntos
- Pantalla de tubo Nixie
- Pantalla fluorescente de vacío
Referencias
- ^ "Pantallas de siete segmentos" . Archivado desde el original el 4 de abril de 2012.
- ^ Rogers, Warren O. (1 de febrero de 1910). "Sistema de señalización de centrales eléctricas" . El poder y el ingeniero . 32 (5): 204–206. Archivado desde el original el 31 de marzo de 2014 . Consultado el 6 de octubre de 2016 .
- ^ Clark, EH (diciembre de 1929). "Evolución del sistema de indicador de llamada" (PDF) . Registro de Bell Laboratories . 8 (5): 171-173.
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- ^ "Display Minitron alfanumérico Wamco KW-105AL - Alquimia industrial" . www.industrialalchemy.org .
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- ^ "Pantallas incandescentes - la Asociación de tecnología Vintage" . Archivado desde el original el 17 de febrero de 2018 . Consultado el 14 de abril de 2020 .
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se pueden utilizar de forma intercambiable en diseños presentes o futuros para ofrecer a los diseñadores la posibilidad de elegir entre dos fuentes indicadoras. El '46A,' 47A, 'LS47 y' LS48 componen el 6 y el 9 sin colas y el '246,' 247, 'LS247 y' LS248 componen el 6 y el 0 con colas. La composición de todos los demás caracteres, incluidos los patrones de visualización para las entradas BCD por encima de nueve, es idéntica. [...] Los patrones de visualización para los recuentos de entradas BCD superiores a 9 son símbolos únicos para autenticar las condiciones de entrada.
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enlaces externos
- Demostración interactiva de una pantalla de siete segmentos
- Interfaz de la pantalla de siete segmentos con el microcontrolador 8051
- Interfaz de pantalla de 7 segmentos con microcontrolador AVR