7-osainen näyttö

Kohteesta Wikipedia
Siirry navigaatioon Siirry hakuun
Tavallinen 7-osainen LED-näyttökomponentti desimaalipisteellä

7-osainen näyttö (kutsutaan myös 7-segmenttiseksi näytöksi) on sähköinen numeronäyttö, joka on vaihtoehto monimutkaisemmille pistematriisinäytöille.

7-osaisia näytöjä käytetään laajasti digitaalikelloissa, sähköisissä mittareissa, tavallisissa laskimissa ja muissa laitteissa, jotka näyttävät numeerista tietoa.[1]

Visuaalinen rakenne[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Seitsenosaisen näytön yksittäiset lohkot
16x8 ruudukko, jossa näkyy 7-osaisen näytön kaikki 128 tilaa
Yleiset ositetut näytöt vasemmalta oikealle: 7-osainen, 9-osainen, 14-osainen ja 16-osainen näyttö.

Näytön seitsemän lohkoa voidaan kytkeä erilaisiksi yhdistelmiksi arabialaisten numeroiden näyttöä varten. Seitsemän lohkoa ovat usein viistossa järjestyksessä, mikä edistää luettavuutta. Lohkot ovat useimmissa käyttökohteissa yhtenäisen muotoisia ja kokoisia (yleensä kuusikulmioita, mutta myös puolisuunnikkaita ja suorakulmioita voidaan käyttää), mutta vanhojen mekaanisten laskinten pystysuuntaiset lohkot ovat pidempiä ja päistään oudomman muotoisia, jotta luettavuus saataisiin vielä paremmaksi

Luvut 6 ja 9 voidaan esittää kahdella eri merkillä 7-osaisilla näytöillä: "hännällä" tai "hännättä".[2][3] Myös luvusta 7 on kaksi muunnelmaa, joista toisessa myös lohko F palaa ja toisessa ei. [4]

Seitsemän lohkoa muodostavat suorakaiteen, jossa molemmilla puolilla on kaksi pystysuuntaista lohkoa, ja niiden välissä on kolme vaakasuuntaista lohkoa ylhäällä, keskellä ja alhaalla. Seitsemäs lohko jakaa suorakaiteen vaakatasossa keskeltä kahtia. On olemassa myös täysin aakkosnumeerisia 14- ja 16-osaisia näyttöjä. Tällaiset näytös on kuitenkin pääosin korvattu pistematriisinäytöillä. 22-osainen näyttö soveltuu kaikkien ASCII-merkkien esittämiseen.[5] Niitä oli markkinoilla 1980-luvun alkupuolella, mutta ne eivät yleistyneet.

7-osaisen näytön lohkot on nimetty kirjaimilla A-G. Mahdollista desimaalipistettä kutsutaan nimellä DP tai kahdeksanneksi lohkoksi, ja sitä käytetään desimaalilukujen esittämiseen.[6][7]

Toteutus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Varhainen hehkulankatyyppinen 7-osainen näyttö, Numitron
Mekaaninen 7-osainen näyttö, joka näyttää auton polttoaineiden hinnat
7-osaisen sähköisen yhteiskatodinäytön tyypilliset kohtiot ja kytkennät

7-osaiset näytöt voivat olla nestekidenäyttöjä, loistediodinäyttöjä (LED), EC-näyttöjä, tai muita valoa tuottavia tai ohjaavia tekniikoita käyttäviä, kuten kylmäkatodikaasupurkausnäyttöjä (Panaplex), tyhjiöfluoresenssinäyttöjä, hehkulamppunäyttöjä (Numitron) tai muita. Polttoaineiden hintanäytöissä ja muissa suurissa kilvissä käytettiin kääntöpistekilven tapaan sähkömagneettisesti käännettäviä valoa heijastavia lohkoja, ja käytetään usein nykyisinkin. 7-osaisen näytön kilpailija 1950-1970-luvuilla oli kylmäkatodinäyttö eli Nixie-putki. RCA myi 1970-luvulta alkaen Numitron-nimistä näyttöä, jossa käytettiin 7-osaisen näytön muotoon järjestettyjä hehkulamppuja.[8]

Tavallisesti yksinkertaisissa LED-näytöissä kaikki loistediodilohkojen katodit (negatiiviset kohtiot) tai anodit (positiiviset kohtiot) kytketään yhteiseen napaan. Näitä kutsutaan yhteiskatodi- tai yhteisanodinäytöiksi.[7] Desimaalipisteen sisältävä 7-osainen näyttö tarvitsee tällöin vain yhdeksän kohtiota, mutta kaupallisissa tuotteissa on yleensä enemmän napoja tai tyhjiä kohtia navoille, jotta ne sopivat mikropiirien standardikantoihin. On olemassa myös yhdennettyjä näyttöjä, joissa on yksi tai useampi numero. Joissakin tällaisissa näytöissä on sisäinen dekooderi, mutta useimmissa ei: jokainen yksittäinen loistediodi kytketään yksittäiseen liitäntänapaan edellä kuvatulla tavalla.

Limitetty nelinumeroinen seitsenosainen näyttö, jossa on ainoastaan 12 kohtiota

Usean numeron LED-näytöissä, joita käytetään taskulaskimissa ja muissa samantapaisissa laitteissa, käytettiin limitettyjä näyttöjä, millä saatiin vähennettyä näytön ohjaamiseen tarvittavien kohtioiden määrää. Esimerkiksi kaikki jokaisen numeron A-lohkon anodit kytketään yhteen ja sen jälkeen ohjauspiiriin, kun taas jokaisen numeron katodit kytkettiin erikseen. Kun ohjataan minkä tahansa numeron mitä tahansa lohkoa, ohjausmikropiiri käynnistää valitun numeron katodiohjaimen ja oikeiden lohkojen anodiohjaimet. Tätä seuraavan lyhyen viipeen jälkeen valitaan seuraava numero ja käynnistetään halutut lohkot peräkkäin. Tällä menetelmällä desimaalipisteellinen kahdeksan numeron 7-osainen näyttö tarvitseen toimiakseen vain kahdeksan katodi- ja kahdeksan anodiohjainta 64 ohjaimen ja mikropiirin kohtion asemesta.[9] Taskulaskinten näytönohjaimia käytetään usein myös näppäinten painallusten rekisteröintiin, mikä säästää lisää kustannuksia. Tällöin kuitenkin useiden näppäinten painaminen yhtä aikaa näkyy outoina merkkeinä limitetyllä näytöllä.

Vaikka LED-näytön kaikki numerot näkyvät paljain silmin, edellä kuvattu limitetty näyttö tarkoittaa loistediodimuunnelmana sitä, että todellisuudessa vain yksi numero näkyy kerrallaan.

Yksi tavu voi koodittaa kokonaisen 7-osaisen näytön tilan. Yleisimmät kooditukset ovat gfedcba ja abcdefg, jossa jokainen kirjain esittää tiettyä näytön lohkoa. Gfedcba-esityksessä tavun arvon ollessa 0x06 (tavallisella anodipiirillä), lohkot c ja b kytkeytyvät päälle, jolloin näytöllä näkyy luku 1.

Historia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Ensimmäinen 7-osainen patentoitiin jo vuonna 1903 (Yhdysvaltain patentti 1,126,641), kun Carl Kinsley keksi menetelmän, jolla lähetettiin kirjaimia ja numeroita telegraafisesti, ja tulostettiin ne nauhalle 7-osaisessa muodossa. Vuonna 1908 F. W. Wood keksi 8-osaisen näytön, jossa käytettiin vinoviivaa luvun 4 esittämiseen (Yhdysvaltain patentti 974,943). Hehkulampuin valaistua 7-osaista näyttöä käytettiin erään voimalaitoksen pannuhuoneen merkinantotaulussa vuonna 1910.[10] Niitä käytettiin myös näyttämään valittu puhelinnumero puhelinoperaattoreille, kun oltiin siirtymässä käsikäyttöisistä puhelinvaihteista automaattisiin. [11] Ne eivät yleistyneet ennen loistediodien tuloa 1970-luvulla. 7-osaisuutta käytetään välillä julisteissa tai tunnisteissa. Käyttäjä joko valitsee esitulostettujen lohkojen värit tai laittaa värin 7-osaisen näytön mallisen mallineen läpi kirjoitettaessa merkkejä kuten tuotteiden hintoja tai puhelinnumeroita.

Nestekidepistematriisinäytöt ovat korvanneet 7-osaiset LED-näytöt monissa käyttökohteissa, mutta 7-osaiset nestekidenäytöt ovat yhä todella yleisiä. Toisin kuin loistediodinäytöissä, nestekidenäytön lohkojen muodot ovat mielivaltaisia, koska ne on muodostettu eräänlaisella tulostusmenetelmällä. Loistediodilohkot ovat yleensä yksinkertaisia suorakulmioita, koska ne täytyy muovata muotoonsa fyysisesti, mikä tekee monimutkaisemmista muodoista vaikeampia kuin suorakulmaiset lohkot. Kuitenkin 7-osaisten näyttöjen lohkojen selkeät muodot ja suhteellisen korkea visuaalinen sävykkyys verrattuna pistematriisinäyttöjen numeroihin tekee moninumeroisista 7-osaisista nestekidenäytöistä todella yleisiä tavallisissa laskimissa.

7-osainen näyttö on innoittanut kirjasinsuunnittelijoita luomaan näyttöä muistuttavia kirjasintyyppejä (mutta lukukelpoisempia) kuten New Alphabet, DB LCD Temp ja Ion B.

Kirjainten näyttö[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Loistediodeihin perustuva 7-osainen näyttö, jossa kiertävät tavalliset kirjoitusmerkit eli kymmenjärjestelmän numerot ja kuusi heksadesimaalijärjestelmän "numerokirjainta" (A, b, C, d, E ja F)[12] [13] [14] [15]

Heksadesimaalijärjestelmän luvut voidaan näyttää 7-osaisella näytöllä. Nykyisin käytetään yleisesti isojen ja pienten kirjainten yhdistelmää näyttämään kirjaimet A-F.[12][13][14][15] Tämä tehdään siksi, että jokainen heksadesimaalinumero olisi ainutlaatuinen ja yksiselitteinen (muuten D-kirjain näyttäisi täysin samalta kuin 0 ja B kahdeksikolta). Myös numero 6 täytyy näyttää ylälohkoineen, jotta se ei näytä samalta kuin b-kirjain.[12][13][14][15][3]

Numeroiden 0-F heksadesimaalinen kooditus[12][13]

Nro gfedcba abcdefg a b c d e f g
0 0x3F 0x7E päällä päällä päällä päällä päällä päällä pois
1 0x06 0x30 pois päällä päällä pois pois pois pois
2 0x5B 0x6D päällä päällä pois päällä päällä pois päällä
3 0x4F 0x79 päällä päällä päällä päällä pois pois päällä
4 0x66 0x33 pois päällä päällä pois pois päällä päällä
5 0x6D 0x5B päällä pois päällä päällä pois päällä päällä
6 0x7D 0x5F päällä pois päällä päällä päällä päällä päällä
7 0x07 0x70 päällä päällä päällä pois pois pois pois
8 0x7F 0x7F päällä päällä päällä päällä päällä päällä päällä
9 0x6F 0x7B päällä päällä päällä päällä pois päällä päällä
A 0x77 0x77 päällä päällä päällä pois päällä päällä päällä
b 0x7C 0x1F pois pois päällä päällä päällä päällä päällä
C 0x39 0x4E päällä pois pois päällä päällä päällä pois
d 0x5E 0x3D pois päällä päällä päällä päällä pois päällä
E 0x79 0x4F päällä pois pois päällä päällä päällä päällä
F 0x71 0x47 päällä pois pois pois päällä päällä päällä

Tätä nykyistä järjestelmää ei kuitenkaan ennen aina käytetty, ja onkin olemassa useita muita järjestelmiä:

  • Texas Instrumentsin seitsenosaisten näyttöjen dekooderisiruissa 7446/7447/7448/7449 ja 74246/74247/74248/74249 ja Siemensin FLH551-7448/555-8448-siruissa käytettiin katkaistuja muunnelmia numeroista 2-6 näyttämään numerot A-E. Luku F (binäärijärjestelmän 1111) oli tyhjä tila. [3][16][17]
  • Neuvostoliittolaisissa ohjelmoitavissa laskimissa kuten Б3–34:ssä käytettiin merkkejä "−", "L", "C", "Г", "E", and " " (välilyönti) näyttämään yhdeksää suuremmat heksadesimaalinumerot, jolloin voitiin näyttää myös virheviesti "EГГ0Г".
  • Kaikki 7-osaisten näyttöjen dekooderit eivät soveltuneet yhdeksää suurempien numeroiden näyttämiseen lainkaan. Monet vanhemmat siruohjaimet suunniteltiin vain luvuille 0-9, ja suuremmat numerot näytettiin sellaisina merkkeinä mitä ikinä ohjain tuottikin. Esimerkiksi National Semiconductorin MM74C912 näytti A:n ja B:n paikalla o:n, C:n, D:n ja E:n paikalla -:n ja F:n paikalla tyhjän ruudun. CD4511 näytti pelkkää tyhjää.

7-osaisia näyttöjä voidaan käyttää myös muiden kirjainten, kuten latinalaisten, kyrillisten ja kreikkalaisten aakkosten sekä välimerkkien esittämiseen, mutta vain muutamat esitykset ovat samaan aikaan yksiselitteisiä ja näkemyksellisiä. [18] Seitsenosaisilla näytöillä näytetään usein lyhyitä tilaviestejä (esim. "no dISC" CD-soittimessa). Tällaisten viestien tapauksessa kaikkien kirjainten ei tarvitse olla yksiselitteisiä, kunhan sanat ovat kokonaisuutena lukukelpoisia.

Saatavilla on myös 14- ja 16-osaisia näyttöjä, mitkä mahdollistavat aakkosten yksiselitteisemmän esittämisen.

Koululaiset käyttävät yleisesti 7-osaisten näyttöjen tiettyjä numeroita, jotka näyttävät (ylösalaisin) kirjaimilta, muodostamaan sanoja ja puheenparsia. Tätä kutsutaan taskulaskimella pilailuksi/kirjoittamiseksi.

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Seven Segment Displays sharedserver.rsd17.org. Arkistoitu 4.4.2012.
  2. Dieter Nührmann: Werkbuch Elektronik, s. 695. Franzis-Verlag GmbH, 1981. ISBN 3-7723-6543-4.
  3. a b c BCD-to-Seven-Segment Decoders/Drivers: SN54246/SN54247/SN54LS247, SN54LS248 SN74246/SN74247/SN74LS247/SN74LS248 (PDF), Texas Instruments, maaliskuu 1988, SDLS083, arkistoitu (PDF) 29.3.2017, viitattu 30.3.2017 Viittausvirhe: Virheellinen <ref>-elementti; nimi ”TI_BCD-7SEGDEC” on määritetty usean kerran eri sisällöillä Viittausvirhe: Virheellinen <ref>-elementti; nimi ”TI_BCD-7SEGDEC” on määritetty usean kerran eri sisällöillä
  4. For example the fx-50F calculator from Casio and other models from the same manufacturer.
  5. DL-3422 4-digit 22-segment alphanumeric Intelligent Display™ preliminary data sheet Internet Archive. Litronix 1982 Optoelectronics Catalog. Viitattu 3.9.2016.
  6. Seven Segment Displays sentex.ca. Arkistoitu 5.1.2012. Viitattu 14.11.2012.
  7. a b Elektrotechnik Tabellen Kommunikationselektronik, s. 110. Westermann Verlag, 1999. ISBN 3142250379. Viittausvirhe: Virheellinen <ref>-elementti; nimi ”Westermann_Tabellen” on määritetty usean kerran eri sisällöillä
  8. Advert for RCA NUMITRON Display Devices. Electronic Design, 7. kesäkuuta 1974. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:RCA_Numitron_display_device_June_1974.jpg [{{{www}}} Artikkelin verkkoversio].
  9. e.g. DCR 1050m
  10. Power Plant Signalling System. Power and the Engineer, 1. helmikuuta 1910. https://books.google.com/books?id=0sIfAQAAMAAJ&pg=PA204 [{{{www}}} Artikkelin verkkoversio].
  11. Evolution of the Call-Indicator System. Bell Laboratories Record, joulukuu 1929. http://www.americanradiohistory.com/Archive-Bell-Laboratories-Record/20s/Bell-Laboratories-Record-1929-12.pdf [{{{www}}} Artikkelin verkkoversio].
  12. a b c d Driving 7-Segment Displays 2004. Maxim Integrated. Arkistoitu 20.3.2017. Viitattu 20.3.2017.
  13. a b c d Electronic hexadecimal calculator/converter SR-22, s. 7. Texas Instruments Incorporated, 1974. Viittausvirhe: Virheellinen <ref>-elementti; nimi ”TI_1974_SR-22” on määritetty usean kerran eri sisällöillä
  14. a b c Electronic calculator – TI programmer, s. 7. Texas Instruments Incorporated, 1977. Viittausvirhe: Virheellinen <ref>-elementti; nimi ”TI_1977_Programmer” on määritetty usean kerran eri sisällöillä
  15. a b c Electronic calculator – TI LCD programmer, s. 8. Texas Instruments Incorporated, 1981. Viittausvirhe: Virheellinen <ref>-elementti; nimi ”TI_1981_LCD_Programmer” on määritetty usean kerran eri sisällöillä
  16. Digitaltechnik, s. 301-303. ill|Vogel Buchverlag|de, 1990. ISBN 3-8023-0584-1.
  17. Datenblatt FLH551-7448, FLH555-8448, 74248. Siemens.
  18. Neil A. Downie: Ink Sandwiches, Electric Worms and 37 Other Experiments for Saturday Science, s. 271. Johns Hopkins University Press, 2003.