LED或發(fā)光二極管，是一種固態(tài)光學(xué)pn結(jié)二極管，以光子的形式發(fā)射光能。

這些光子的發(fā)射發(fā)生在二極管結(jié)是由外部電壓正向偏置，允許電流流過其結(jié)點，在電子設(shè)備中，我們將此過程稱為電致發(fā)光。

LED發(fā)出的可見光的實際顏色，從藍(lán)色到紅色到橙色，由發(fā)射光的光譜波長決定，其本身取決于添加到用于生產(chǎn)它的半導(dǎo)體材料中的各種雜質(zhì)的混合物。

7分段顯示

發(fā)光二極管與傳統(tǒng)燈泡和燈具相比具有許多優(yōu)點，主要是它們體積小，壽命長，顏色多樣，價格便宜且易于獲得，以及易于與各種其他電子元件和數(shù)字電路接口。

但光的主要優(yōu)點t發(fā)光二極管是因為它們的芯片尺寸小，它們中的一些可以在一個小而緊湊的封裝內(nèi)連接在一起，產(chǎn)生通常稱為<7> 7段顯示器。

7段顯示器，也寫為“七段顯示器”，由七個LED（因此其名稱）組成，如圖所示以矩形方式排列。七個LED中的每一個被稱為段，因為當(dāng)被照亮?xí)r，該段形成要顯示的數(shù)字（十進(jìn)制和十六進(jìn)制）的一部分。有時在同一封裝中使用額外的第8個LED，因此當(dāng)兩個或多個7段顯示器連接在一起以顯示大于10的數(shù)字時，允許指示小數(shù)點（DP）。

每個LED在顯示器中的七個LED中，給出一個位置部分，其中一個連接引腳直接從矩形塑料封裝中取出。這些單獨的LED引腳標(biāo)記為代表每個LED的 a 到 g 。其他LED引腳連接在一起并接線以形成公共引腳。

因此，通過以特定順序正向偏置LED段的適當(dāng)引腳，一些段將是亮的而另一些段將是暗的，從而允許在顯示器上生成的數(shù)字的所需字符圖案。這樣我們就可以在同一個7段顯示器上顯示十個十進(jìn)制數(shù)字 0 到 9 中的每一個。

顯示公共引腳是通常用于識別它是哪種類型的7段顯示器。由于每個LED有兩個連接引腳，一個稱為“陽極”，另一個稱為“陰極”，因此有兩種類型的LED 7段顯示器稱為：共陰極（CC）和共陽極（CA）。

兩個顯示器的區(qū)別，顧名思義，就是共陰極將7段的所有陰極直接連接在一起，共陽極具有連接在一起的7段的所有陽極，并如下照明。

<跨度> 1。共陰極（CC） - 在共陰極顯示器中，LED段的所有陰極連接一起連接到邏輯“0”或接地。通過限流電阻施加“高”或邏輯“1”信號來照亮各個段，以正向偏置各個陽極端子（ag）。

共陰極7段顯示器

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<跨度> 2。共陽極（CA） - 在共陽極顯示器中，LED段的所有陽極連接一起連接到邏輯“1”。通過適當(dāng)?shù)南蘖麟娮鑼⑻囟▍^(qū)段（ag）的陰極施加接地的邏輯“0”或“低”信號來照亮各個區(qū)段。

共陽極7段顯示

通常，共陽極顯示器更受歡迎，因為許多邏輯電路可以吸收比它們可以提供更多的電流。另請注意，共用陰極顯示器不是用于共陽極顯示器的電路的直接替代品，反之亦然，因為它與反向連接LED相同，因此不會發(fā)光。

根據(jù)要顯示的十進(jìn)制數(shù)字，特定的一組LED是正向偏置的。例如，要顯示數(shù)字 0 ，我們需要點亮與 a，b，c，d，e 和對應(yīng)的六個LED段。 ?F 。因此，可以使用如圖所示的7段顯示來顯示 0 到 9 的各種數(shù)字。

所有數(shù)字的7段顯示段。

然后，對于7段顯示，我們可以生成一個真值表，給出需要照亮的各個段以產(chǎn)生從 0 到 9 所需的十進(jìn)制數(shù)字，如下所示。

7段顯示真值表

驅(qū)動7段顯示器

雖然可以將7段顯示器視為單個顯示器，但在單個封裝中仍然有7個單獨的LED，因此這些LED需要過流保護(hù)。 LED只有在正向偏置時才會發(fā)光，發(fā)光量與正向電流成正比。

這意味著隨著電流的增加，LED光強(qiáng)度會以近似線性的方式增加。因此，必須通過外部電阻控制該正向電流并將其限制在安全值，以防止損壞LED段。

紅色LED段的正向壓降非常低，大約為2到2 2.2伏（藍(lán)色和白色LED可以高達(dá)3.6伏），因此為了正確照明，LED段應(yīng)連接到超過此正向電壓值的電壓源，并使用串聯(lián)電阻將正向電流限制為理想的價值。

通常對于標(biāo)準(zhǔn)的紅色7段顯示器，每個LED段可以正確地照射約15 mA，因此在5伏數(shù)字邏輯電路上，限流電阻的值約為200Ω（5v - 2v） ）/ 15mA，或220Ω到最接近的更高優(yōu)選值。

因此，要了解顯示器的各段如何連接到220Ω限流電阻，請考慮下面的電路。 / p>

駕駛7段顯示器

在這個例子中，一個共同的段使用開關(guān)照亮陽極顯示器。如果關(guān)閉開關(guān) a ，電流將通過LED的“a”段流向連接到引腳 a 的限流電阻，并且0伏，制作電路。然后只有段 a 會亮起。因此，需要一個LOW狀態(tài)（切換到接地）來激活此共陽極顯示器上的LED段。

但是假設(shè)我們希望十進(jìn)制數(shù)“4”在顯示屏上亮起。然后關(guān)閉開關(guān) b，c，f 和 g 以點亮相應(yīng)的LED段。同樣，對于十進(jìn)制數(shù)“7”，將關(guān)閉開關(guān) a，b，c 。但使用單個開關(guān)照亮7段顯示器并不是很實用。

7段顯示器通常由特殊類型的集成電路（IC）驅(qū)動，通常稱為7段解碼器/驅(qū)動器，例如CMOS 4511.這種7段顯示驅(qū)動器，稱為二進(jìn)制編碼十進(jìn)制或BCD到7段顯示解碼器和驅(qū)動器，能夠照亮共陽極或共陰極顯示器。但是還有許多其他單顯示驅(qū)動器和雙顯示驅(qū)動器，例如非常流行的TTL 7447。

這個BCD到7段解碼器/驅(qū)動器采用標(biāo)記為 A，B的4位BCD輸入，和 D 分別為 1,2,4 和 8 的二進(jìn)制加權(quán)數(shù)字，有七個輸出將電流通過相應(yīng)的段以顯示數(shù)字LED顯示的十進(jìn)制數(shù)字。

CD4511的數(shù)字輸出與通常的CMOS輸出不同，因為它們可以提供高達(dá)25mA的電流來驅(qū)動LED段直接允許使用和驅(qū)動不同顏色的LED顯示器。

使用4511驅(qū)動7段顯示

在這個簡單的電路中，共陰極顯示器的每個LED段都有自己的陽極端子直接連接到4511驅(qū)動器，其陰極接地。每個輸出的電流通過一個1kΩ的電阻，將其限制在一個安全的數(shù)量級。 4511的二進(jìn)制輸入是通過四個開關(guān)。然后我們可以看到使用BCD到7段顯示驅(qū)動程序（如CMOS 4511），我們可以使用四個開關(guān)（而不是之前的8個）或4位二進(jìn)制信號控制LED顯示，允許多達(dá)16種不同的組合。

大多數(shù)數(shù)字設(shè)備使用7段顯示器將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為可由用戶顯示和理解的形式。該信息通常是數(shù)字，字符和符號形式的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。共陽極和共陰極七段顯示器通過以各種組合照射各個段來產(chǎn)生所需的數(shù)量。

基于LED的7段顯示器在電子愛好者中非常受歡迎，因為它們易于使用且易于理解。在大多數(shù)實際應(yīng)用中，7段顯示器由合適的解碼器/驅(qū)動器IC驅(qū)動，例如來自4位BCD輸入的CMOS 4511或TTL 7447。如今，基于LED的7段顯示器已經(jīng)在很大程度上被消耗更少電流的液晶顯示器（LCD）所取代。