7세그먼트 디스플레이

Seven-segment display
일반적인 7세그먼트 LED 디스플레이 부품으로, 넓은 DIP-10 패키지에 소수점이 표시됩니다.

7 세그먼트 디스플레이는 더 복잡한 도트 매트릭스 디스플레이의 대안인 10진수를 표시하기 위한 전자 디스플레이 장치의 한 형태입니다.

7세그먼트 디스플레이는 수치 정보를 표시하는 디지털 시계, 전자 미터, 기본 계산기 및 기타 전자 기기에 널리 사용됩니다.[1]

역사

도형의 7개 세그먼트 표현은 1903년 (미국 특허 1,126,641) 특허에서 발견될 수 있는데, 이 때 Carl Kinsley는 문자와 숫자를 전신으로 전송하고 그것들을 분절된 형식으로 테이프에 인쇄하는 방법을 발명했습니다.1908년, F.W. 우드는 대각선 막대를 사용하여 숫자 4를 표시하는 8 세그먼트 디스플레이를 발명했습니다 (미국 특허 974,943).1910년에는 발전소 보일러실 신호판에 백열전구에 의해 조명된 7세그먼트 디스플레이가 사용되었습니다.[2]또한 수동 전화 걸기에서 자동 전화 걸기로 전환되는 동안 전화 걸기 번호를 교환원에게 보여주기 위해 사용되었습니다.[3]1970년대에 LED가 등장하기 전까지는 널리 사용되지 못했습니다.

필라멘트 7세그먼트 디스플레이

초기의 일부 7개 세그먼트 디스플레이는 진공 전구에 백열 필라멘트를 사용했습니다. 그것들은 또한 누미트론이라고도 합니다.[4]진공 화분 상자를 사용한 변형(minitron)입니다.미니트론은 현대의 LED 세그먼트 디스플레이와 같이 DIP(dual in line package) 패키지에 수용되는 필라멘트 세그먼트 디스플레이입니다.최대 16개의 세그먼트를 가질 수 있습니다.[5][6][7]LED나 백열 필라멘트 대신 소형 백열전구를 사용한 세그먼트 디스플레이도 있었습니다.이는 현대의 LED 세그먼트 디스플레이와 유사하게 작동했습니다.[8]

진공 형광 디스플레이 버전은 1970년대에도 사용되었습니다.[9]

1970년대 초반의 많은 LED 7세그먼트 디스플레이들은 하나의 다이에 각각의 디지트를 내장했습니다.이것은 숫자를 매우 작게 만들었습니다.일부는 숫자를 더 읽기 쉽게 만들기 위해 확대 렌즈를 디자인에 포함시켰습니다.[10][11]

7세그먼트 패턴은 때때로 포스터나 태그에 사용되는데, 사용자는 제품 가격이나 전화 번호와 같은 수치를 구성하기 위해 미리 인쇄된 세그먼트에 색상을 적용하거나 7세그먼트 숫자 템플릿을 통해 색상을 적용합니다.

많은 응용 분야에서 도트 매트릭스 액정 디스플레이(LCD)는 일반적으로 LED 디스플레이를 대체했지만 LCD에서도 7개 세그먼트 디스플레이가 일반적입니다.LED와 달리 LCD 패널의 소자 형태는 포토리소그래피 방식으로 디스플레이에 형성되기 때문에 임의적입니다.이와는 대조적으로, LED 세그먼트의 모양은 단순한 직사각형인 경향이 있는데, 이는 7개 세그먼트 디스플레이의 세그먼트보다 더 복잡한 모양을 만들기 어렵기 때문입니다.그러나 7세그먼트 디스플레이를 쉽게 인식할 수 있고, 도트 매트릭스 숫자에 비해 그러한 디스플레이에서 얻을 수 있는 비교적 높은 시각적 대비는 기본 계산기에서 7세그먼트 다자리 LCD 화면을 매우 일반적으로 만듭니다.

7세그먼트 디스플레이는 뉴 알파벳, "DB LCD Temp", "ION B" 등과 같이 디스플레이를 연상시키는 서체를 제작하도록 유형 설계자에게 영감을 주었습니다.

숫자처럼 보이는 제한된 범위의 글자를 사용하여, 일곱 세그먼트 디스플레이는 일반적으로 "계산기 철자법"으로 알려진 기술을 사용하여 단어와 구를 형성하는 데 사용됩니다.

구현

12개의 핀만 있는 다중화된 4자리, 7개 세그먼트 디스플레이
숫자 1.234를 만들기 위해 열 단위로 4자리 표시 스캔
Eight small rectangular blobs, which are the digits, connected by fine hair-like wires to tracks along a circuit board
1970년대 계산기의 8자리 7세그먼트 멀티플렉싱 LED 디스플레이 X-Ray

7 세그먼트 디스플레이는 액정 디스플레이(LCD), 각 세그먼트에 대한 발광 다이오드(LED), 전기변색 디스플레이, 또는 냉음극 가스 방전(Panaplex), 진공 형광(VFD), 백열 필라멘트(Numitron) 등과 같은 다른 발광 또는 제어 방법을 사용할 수 있습니다.가솔린 가격 토템 및 기타 대형 표지판의 경우 전자기적으로 뒤집힌 빛 반사 세그먼트(또는 "베인")로 구성된 베인 디스플레이가 여전히 일반적으로 사용됩니다.1950년대부터 1970년대까지 7세그먼트 디스플레이의 선구자는 냉음극 네온램프와 같은 니시 튜브였습니다.1970년부터 RCA는 백열 필라멘트를 7세그먼트 디스플레이로 배열한 디스플레이 장치인 누미트론을 판매했습니다.[12]소련에서 1964년부터 생산된 최초의 전자 계산기 "베가"는 7 세그먼트 전계 발광 디스플레이와 함께 20개의 십진 숫자를 포함합니다.[13]

일반적으로, 세그먼트 LED의 모든 캐소드(음극 단자) 또는 모든 애노드(양극 단자)는 일반적으로 공통 핀(common pin)에 연결되어 인출되며, 이를 "공통 캐소드" 또는 "공통 애노드" 장치라고 합니다.[14]따라서 7세그먼트 플러스 소수점 패키지는 9개의 핀만 필요하지만 상용 제품은 일반적으로 표준 IC 소켓과 일치하기 위해 더 많은 핀 및/또는 핀이 이동하는 공간을 포함합니다.한 자리 또는 여러 자리의 통합 디스플레이도 존재합니다.이러한 통합 디스플레이 중 일부는 자체 내부 디코더를 포함하지만, 대부분은 그렇지 않습니다. 각 개별 LED는 설명된 바와 같이 연결 핀에 연결됩니다.

포켓 계산기 및 이와 유사한 장치에서 사용되는 여러 자리 LED 디스플레이는 디스플레이를 제어하는 데 필요한 입출력 핀의 수를 줄이기 위해 다중화된 디스플레이를 사용했습니다.예를 들어, 각 자리 위치의 A 세그먼트의 모든 애노드는 함께 드라이버 회로 핀에 연결되고 각 자리의 모든 세그먼트의 캐소드는 연결됩니다.모든 자리의 특정 세그먼트를 작동하려면 제어 집적 회로가 선택한 자리의 캐소드 드라이버를 켜고 원하는 세그먼트의 애노드 드라이버를 켠 다음 짧은 블랭킹 간격 후에 다음 자리가 선택되고 새 세그먼트에 불이 켜집니다.이런 방식으로 세그먼트 7개와 소수점이 있는 8자리 디스플레이는 64개의 드라이버와 IC 핀 대신 8개의 캐소드 드라이버와 8개의 애노드 드라이버만 필요합니다.[15]포켓 계산기에서는 숫자 드라이브 라인을 사용하여 키보드를 스캔하는 경우가 많아 비용을 절감할 수 있습니다. 하지만 여러 개의 키를 동시에 누르면 멀티플렉싱 디스플레이에 이상한 결과가 나타납니다.

육안으로는 LED 디스플레이의 모든 자리가 켜져 있는 것처럼 보이지만 다중화된 디스플레이에서는 한 번에 한 자리만 켜집니다.숫자는 사람의 눈이 깜박이는 것을 볼 수 없을 정도로 충분히 빠른 속도로 바뀝니다(이전의 장치에서는 주변 시야에 보일 수 있음).

성격.

주요 기사:7개 세그먼트 디스플레이 문자 표현
8번째 소수점 세그먼트가 있는 7개 세그먼트 디스플레이의 세그먼트 이름.

7개의 세그먼트는 직사각형으로 배열되어 있으며, 각 면에 2개의 수직 세그먼트가 있고 상단, 중간 및 하단에 각각 1개의 수평 세그먼트가 있습니다.직사각형이 비스듬한(기울어진) 경우가 많아 가독성에 도움이 될 수 있습니다.대부분의 응용 분야에서 세그먼트는 거의 균일한 모양과 크기를 갖지만(일반적으로 길쭉한 육각형이지만 사다리꼴과 직사각형도 사용할 수 있음); 그러나 기계를 추가하는 경우에는 세로 세그먼트가 더 길고 끝 부분이 더 이상하게 형성되어 더 쉽게 읽을 수 있습니다.디스플레이의 7개 요소는 각각의 아라비아 숫자를 나타내기 위해 다른 조합으로 켜질 수 있습니다.

개별 세그먼트는 문자 "a"에서 "g"로 표시되며, 선택적 소수점("8번째 세그먼트", DP"로 표시됨)은 정수가 아닌 숫자를 표시하는 데 사용되기도 합니다.[16][14]단일 바이트는 소수점을 포함하여 7개 세그먼트 디스플레이의 전체 상태를 인코딩할 수 있습니다.가장 인기 있는 비트 인코딩은 gfedcba와 abcdefg입니다.gfedcba 표현에서 바이트 값 0x06은 세그먼트 "c"와 "b"를 켜서 "1"을 표시합니다.

7개 세그먼트 디스플레이의[17] 128개 상태를 보여주는 16x8 그리드

십진법

숫자 0 ~ 9는 7개 세그먼트 디스플레이에 표시되는 가장 일반적인 문자입니다.각 패턴에 사용되는 가장 일반적인 패턴은 다음과 같습니다.[18]

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

대체 패턴:숫자 1은 왼쪽 세그먼트로, 숫자 6과 9는 "꼬리" 없이, 숫자 7은 "꼬리"로 나타낼 수 있습니다.[19]

1* 6 7 9

유니코드 13.0에서는 7개의 세그먼트 버전의 숫자를 포함하는 초기 컴퓨터 글꼴을 복제하기 위해 레거시 컴퓨팅을 위한 기호 블록에 세그먼트 숫자 0-9에 대해 10개의 코드 포인트가 부여되었습니다.[20]공식 참조에는 덜 일반적인 4개 세그먼트 "7"이 나와 있습니다.브라우저에 표시되는 문자:

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
U+1FBFx 🯰 🯱 🯲 🯳 🯴 🯵 🯶 🯷 🯸 🯹

십육진법

숫자 0-9를 지정하려면 4개의 이진 비트가 필요하지만 10-15도 지정할 수 있으므로 일반적으로 4비트 입력이 있는 디코더는 16진수(16진수) 숫자도 표시할 수 있습니다.오늘날, 대문자와 소문자의 조합은 일반적으로 A-F에 사용됩니다.[21] 이는 각 16진수에 대해 고유하고 명확한 모양을 얻기 위해 수행됩니다(그렇지 않으면 대문자 "D"는 "0"과 동일하게 보이고 대문자 "B"는 "8"과 동일하게 보입니다).[22][23][24][25]또한 숫자 '6'을 상단 막대에 불을 붙여 표시해야 문자 'b'로 모호함을 방지할 수 있습니다.

A b C d E F

편지들

라틴 알파벳의 대부분의 글자는 7개의 세그먼트를 사용하여 합리적으로 구현할 수 있습니다.모든 글자를 사용할 수 있는 것은 아니지만, 많은 유용한 단어를 만드는 것은 가능합니다.단어들을 신중하게 선택함으로써, 때때로 사람들은 7 세그먼트 알파벳 인코딩의 많은 단점들을 해결할 수 있습니다.

라틴 문자
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
위쪽의 А C E F G H I* J* L O P S T U Z
더 낮게 a* b c d e g* h i# j l n o q r t u y
숫자가 애매합니다.상단 케이스 I는 왼쪽에 배치될 수 있지만(아래 케이스 L은 여기에 표시되어 있음), 이 작업은 자주 수행되지 않습니다.소문자 'b'와 'q'는 번갈아 숫자 '6'과 '9'와 같습니다.

상태 정보를 제공하는 짧은 메시지(예: CD 플레이어의 "")nospd1SC도 일반적으로 7개 세그먼트 디스플레이에 표시됩니다.이러한 메시지의 경우 모든 글자가 모호하지 않을 필요는 없으며, 단지 단어 전체가 읽을 수 있도록 해야 합니다.

예:

OPEn, CLOSE, PLAy, PAUSE, SHUFFLE, no dISC
StArt, StoP, run, FAIL, Error, SEtUP, HELP
on, OFF, yES, no, Hot, CoLd

키릴 문자와 그리스 문자를 표시하는 데에도 7개의 세그먼트 디스플레이가 사용되었습니다.

키릴 문자
А Б 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
위쪽의 А Б В Г Е З Н О П Р С У Ч ЫЫ Ь Э
더 낮게 г д и й о п с
숫자가 애매합니다.
그리스 문자
α β Γ Δ Ε Ζ Η Θ Ι Κ Λ μ Ν Ξ Ο Π Ρ Σ Τ Υ Φ Χ Ψ Ω
위쪽의 Α Β Γ Ε Ζ Η Θ Ι Ξ Ο Π Ρ Σ Υ Ω
더 낮게 δ ι λ μ ο π τ υ
숫자가 애매합니다.

모든 글자를 보여주기에 충분한 패턴이 있지만 동시에 모호하지 않고 직관적인 표현은 거의 없습니다.[26]장치에 모든 문자를 표시해야 하는 경우에는 7개의 세그먼트 표시보다 16개의 세그먼트 및 도트 행렬 표시가 더 적합합니다.

구두점

7개의 세그먼트는 일부 구두점 글리프 문자를 표시할 수 있습니다.

구두 부호화
글립 디스플레이 유니코드 의미.
sp 0x0020 공간
_ _ 0x005F 밑줄
- - 0x002D 마이너스, 마이너스, 하이픈, 대시
‾ ‾ 0x203E 오버 스코어, 마크롱
= eq 0x003D 이퀄스
= ⁼ 0x207C 위첨자 대등한
≡ ≡ 0x2261 3중 바, 동일한 것, 햄버거
° ° 0x00B0 도
" " 0x0022 두개의 인용구, 두개의 프라임
' ' 0x0027 아포스트로피, 인용구 하나, 프라임
(또는 [ [ 0x005B 괄호, 괄호(대소문자 C와 충돌)
) 또는 ] ] 0x005D 괄호, 괄호
< < 0x003C 보다 적은
> > 0x003E 보다 큼
? ? 0x003F 물음표

소수점은 글자 뒤에 마침표를 추가하는 데 사용할 수 있습니다.

디코더 IC

과거에 일부 7세그먼트 디코더 IC는 다음과 같은 현대적인 10진수/16진수 글꼴을 출력하지 않았습니다.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A b C d E F
  • MC14558B는 "1"의 경우 일반적인 "b" 및 "c" 대신 세그먼트 "e" 및 "f"를 사용하여 디스플레이 왼쪽에 숫자를 표시합니다.[27]
  • "7"의 경우 TC5022는 추가 세그먼트 "f"와 함께 표시합니다.[28]
  • "6" 및 "9"의 경우 CD4511B, MC14558B, TC5002, SN74x46/SN74x47/SN74x48/SN74x49는 두 숫자를 모두 "꼬리" 없이 표시하며, 여기서 "x"는 TTL 로직 패밀리입니다.
  • "A"에서 "F"의 경우:
  • BCD 디코더 IC는 "A"(10)에서 "F"(15) 입력의 디코딩된 출력에 대해 다양한 7 세그먼트 글꼴을 지원합니다.
  • 7446/7447/7448/7449와[29] 지멘스 FLH551-7448/555-8448 칩은 숫자 A~E에 대해 "2", "3", "4", "5", "6"의 잘린 버전을 사용했습니다.숫자 F(1111 이진)가 비어 있었습니다.[30][31]
  • TC5002 및 TC5022는 숫자 A~F에 대해 숫자 0~5를 반복합니다.[28]
  • MM74C912는 A와 B는 "o", C, D, E는 "-", F는 공백으로 표시했습니다.[32]CD4511B는 방금 빈칸을 표시했습니다.[33]
  • б3–34와 같은 소련의 프로그래밍 가능한 계산기는 기호 "-", "L", "C", "г", "E", "공간"을 사용하여 E г г0 г를 표시할 수 있었습니다.
제조자 부품 번호 생산. 묘사 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 산출량 데이터시트
RCA CD4026B 활성(TI) BCD 카운터, 위로 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 활성-높음 [34]
RCA CD4033B 활성(TI) BCD 카운터, 위로 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 활성-높음 [34]
RCA CD40110B 활성(TI) BCD 카운터, 위/아래 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 활성-높음 [35]
RCA
TI		 CD4511B
CD74x4511		 활성(TI) BCD 디코더, 래치 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 sp sp sp sp sp sp 활성-높음 [33][36]
RCA
TI		 CD4543B
CD74x4543		 활성(TI) BCD 디코더, 래치 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 sp sp sp sp sp sp 활성-높음 또는 낮음 [37][38]
모토로라 MC14495-1 단종 육각 디코더, 래치 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A b C d E F 액티브-하이, 290 ω [39]
모토로라 MC14558B 단종 BCD 디코더 0 1* 2 3 4 5 6 7 8 9 sp sp sp sp sp sp 활성-높음 [27]
TI SN74LS47 활동적인 BCD 디코더 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 c a v* D t sp 활성-낮음 [29]
TI SN74LS247 활동적인 BCD 디코더 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 c a v* D t sp 활성-낮음 [40]
도시바 TC5002 단종 BCD 디코더 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 활성-높음 [28]
도시바 TC5022 단종 BCD 디코더 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 활성-높음 [28]
국가의 MM74C912 단종 6자리 BCD 컨트롤러 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 o ° ‾ - _ sp 활성-높음 [32]
국가의 MM74C917 단종 6자리 육각 컨트롤러 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A b C d E F 활성-높음 [32]
국가의 DM9368 단종 육각 디코더, 래치 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A b C d E F 액티브 하이, 25mA CC [41]
국가의 DM9370 단종 육각 디코더, 래치 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A b C d E F 활성 낮음, OC [42]
국가의 DM9374 단종 BCD 디코더, 래치 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 - E H L P sp 액티브 로우, 15mA CC [43]
참고: 부품 번호의 "x"는 "HC" 또는 "HCT"와 같은 논리 패밀리를 의미합니다.

참고 항목

나란히 표시된 7, 9, 14, 16 세그먼트 디스플레이

14세그먼트 디스플레이와 16세그먼트 디스플레이(전체 영숫자의 경우)도 있지만 대부분 도트 매트릭스 디스플레이로 대체되었습니다.전체 ASCII 문자 집합을[44] 표시할 수 있는 22 세그먼트 디스플레이는 1980년대 초에 잠시 사용할 수 있었지만 인기가 있음을 입증하지는 못했습니다.

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