7 Segment Display Çözücü / Display Decoder

Bugün serimizin bir diğer önemli konusu olan 7 Segment Display Çözücü / Display Decoder konusunu işleyeceğiz.

Bir dijital kod çözücü IC, dijital formatı diğerine dönüştüren bir cihazdır. Bunu yapmak için en yaygın kullanılan cihazlardan birine ikili kodlanmış ondalık (BCD) ile 7 segmentli display kod çözücü denir. 7 segmentli LED (ışık yayan diyot) veya LCD (Sıvı kristal ekran) tipi ekranlar, bilgi veya dijital verileri sayılar, harfler veya hatta alfa sayısal karakterler şeklinde görüntülemek için çok uygun bir yol sağlamaktadır.

Tipik olarak 7 segmentli display, tek bir ekran paketinde yedi ayrı renkli LED’den (segmentler olarak adlandırılır) oluşur. Sırasıyla 0’dan 9’a ve A’dan F’ye kadar gerekli sayı ve harfleri üretmek için ekranda LED segmentlerinin doğru kombinasyonunun aydınlatılması gerekmektedir.

Standart bir 7 segmentli LED ekran genellikle her LED segmenti için bir tane ve tüm dahili ekran segmentleri için ortak bir terminal veya bağlantı görevi gören sekiz (8) giriş bağlantısına sahiptir. Bazı tek ekranlar, sağ alt veya sol köşelerinde ondalık bir nokta görüntülemek için ek bir giriş pinine de sahiptir.

Elektronikte iki önemli tip 7 segmentli LED dijital ekran vardır.

• Ortak katot display (CCD) – Ortak katot ekranında, LED’lerin tüm katot bağlantıları mantık “0” veya toprağa birleştirilmektedir. Bireysel segmentler, bireysel anot terminallerine “yüksek”, mantık “1” sinyalinin uygulanmasıyla aydınlatılmaktadır.
• Ortak anot display (CAD) – Ortak anot ekranında, LED’lerin tüm anot Bağlantıları “1” mantığına birleştirilir. Ardından bireysel katot terminallerini “düşük” mantık 0 sinyaline bağlayarak bireysel segmentler aydınlatılmaktadır.

Ortak Katot ve Ortak Anot Formatı

7 Segmentli Display Formatı

Bu nedenle, örneğin “3” sayısını görüntülemek için A, B, C, D ve G segmentlerinin aydınlatılması gerekir. Farklı bir sayı veya harf görüntülemek istiyorsak, farklı bir segment kümesinin aydınlatılması gerekmektedir.

7 Segmentli Display için Doğruluk Tablosu

0’dan 9’a kadar olan herhangi bir tek basamaklı sayıyı veya A’dan F’ye kadar olan harfleri görüntülemek için yedi ayrı segment bağlantısına ve LED’in “ortak” bağlantısı için bir ek bağlantıya ihtiyacımız olacağı rahatça görülmektedir. Ayrıca, segmentler temel olarak standart bir ışık yayan diyot olduğundan, tahrik devresinin her bir segmenti aydınlatmak ve “8” sayısını görüntülemek için 20ma’ya kadar akım üretmesi gerekmektedir. Bu da yaklaşık 160mA (8 x 20mA) toplam akıma neden olur.

Açıkçası, bu kadar çok bağlantı ve güç tüketiminin kullanılması bazı elektronik veya mikroişlemci tabanlı devreler için pratik değildir. Bu nedenle sadece tek bir ekranı sürmek ve gereken sinyal hatlarının sayısını azaltmak için BCD’den 7-Segment Ekrana gibi ekran kod çözücüleri yerine kod çözücü ve Sürücü IC’leri kullanılmaktadır.

İkili Kodlanmış Ondalık Sayılar

BCD’den 7 Segmentli Display Kod Çözücülerine

TTL 74LS47 veya 74LS48 gibi 7 segmentli ekran kod çözücüsüne ikili kodlanmış ondalık (BCD), her LED segmenti için bir tane olmak üzere 4 BCD girişine ve 7 çıkış hattına sahiptir. 0’dan 9’a kadar olan tüm ondalık sayıları görüntülemek için daha küçük bir 4 bitlik ikili sayı (yarım bayt) kullanılmasına izin vermektedir. İki ekranı bir araya getirerek, 00’dan 99’a kadar olan bir dizi sayı, sekiz veri bitinden oluşan tek bir baytla görüntülenebilir.

BCD’den 7 segmentli kod çözücüye

Paketlenmiş BCD’NİN kullanımı, iki BCD hanesinin tek bir bayt (8 bit) veri içinde saklanmasına izin verir. Tek bir veri baytının 00 ila 99 aralığında bir BCD numarasını tutmasına izin vermektedir.

“4” sayısını temsil eden 4 bit BCD girişine ( 0100 ) bir örnek aşağıda verilmiştir.

Ekran Kod Çözücü Örneği

Uygulamada, maksimum akım akışını sınırlamak için dekoder/sürücü çipi ile her LED ekran segmenti arasında yaklaşık 150Ω ila 220Ω akım sınırlama dirençleri seri olarak bağlanacaktır. LED veya LCD olmak üzere farklı ekran türleri için farklı ekran kod çözücüleri ve sürücüleri mevcuttur. Örneğin, ortak katot LED türleri için 74LS48, ortak anot LED türleri için 74LS47 veya sıvı kristal ekran (LCD) türleri için CMOS CD4543.

Sürücü ve Direnç Seçimi

Bu noktada en kritik tasarım kararı, göstergenin ortak ucuna uygun sürücüyü seçmektir. Ortak anot ve ortak katot türleri ters mantıkla çalıştığı için, çıkışların aktif seviyesi sürücü entegresiyle tam uyumlu olmalıdır. Yanlış seçim yapıldığında ekran ya tamamen karanlık kalır ya da beklenen rakam yerine karışık segment kombinasyonları oluşur.

Akım sınırlama direncinin değeri sadece LED’i korumak için değil, görüntü parlaklığını dengelemek için de önemlidir. Çok küçük dirençler segment ömrünü kısaltabilir; çok büyük dirençler ise görüntüyü soluk bırakır. Bu nedenle gerçek devrede değer seçimi, besleme gerilimi ve segment başına düşen ileri yön gerilimi birlikte değerlendirilmelidir.

Çok haneli ekranlarda taramalı sürme yaklaşımı kullanılırken, segment verisi ile hane seçiminin doğru sırada güncellenmesi gerekir. Aksi halde kısa süreli hayalet görüntüler veya segment sızıntıları görülebilir. Bu tür hataları azaltmak için yenileme frekansını yeterince yüksek tutmak ve geçiş anlarında kısa bir boşluk bırakmak iyi sonuç verir.

BCD aralığı dışındaki girişlerin nasıl ele alınacağı da tasarımın parçasıdır. Bazı sürücüler 10-15 arasındaki durumları boş, bazıları ise tanımsız olarak değerlendirir. Eğer sisteminizde sensör hatası veya geçici giriş dalgalanması olabiliyorsa, bu durumları yazılım veya ek mantıkla filtrelemek görüntü kararlılığını artırır.

• Ekranın ortak anot mu ortak katot mu olduğunu üretici verisinden doğrulayın.
• Her segment için uygun akım sınırlama direnci kullanın.
• Çok haneli yapıda tarama frekansını flicker oluşturmayacak seviyede tutun.
• BCD dışı girişlerin göstergede ne üreteceğini test edin.

Sonuç olarak 7 segment display çözücü, sayısal bilgiyi doğrudan okunabilir hale getiren en pratik arayüzlerden biridir. Doğru sürücü, doğru direnç ve doğru mantık seviyesi eşleştiğinde, hem tek haneli hem de çok haneli uygulamalarda güvenilir ve temiz bir gösterim elde edilir.