سون سگمنت

سون سگمنت چیست؟ همه چیز درباره نمایشگر هفت قسمتی دیجیتال

سون سگمنت (Seven Segment Display) یکی از قطعات پرکاربرد برای نمایش اعداد دیجیتال در مدارهای الکترونیکی است. این قطعه، از مجموعه‌ای از هفت دیود نوری (LED) به شکل قطعه‌های خطی تشکیل شده که در کنار هم، امکان نمایش اعداد را فراهم می‌کنند. در برخی مدل‌ها، یک نقطه اعشار (Dot Point یا DP) نیز تعبیه شده تا عملکرد آن کامل‌تر شود.

سون سگمنت‌ها در پروژه‌های ساده دانش‌آموزی تا تجهیزات صنعتی کاربرد دارند و یکی از بهترین گزینه‌ها برای نمایش اطلاعات عددی به‌شکل ساده، خوانا و کم‌هزینه به شمار می‌روند.

طرز کار نمایشگر سون سگمنت چگونه است؟

در قلب سون سگمنت، یک ساختار کاملاً منطقی و ساده وجود دارد. هفت LED با آرایش خاص در جایگاهی مشابه عدد 8 قرار گرفته‌اند. با روشن کردن ترکیب مشخصی از این قطعات LED، می‌توان تمام اعداد از صفر تا نه را نمایش داد. هر قسمت از این نمایشگر با حرفی از A تا G نام‌گذاری شده و نقطه اعشار نیز با DP مشخص می‌شود. به‌عنوان مثال، برای نمایش عدد 3، خطوط A، B، C، D و G روشن شده و سایر خطوط خاموش می‌مانند.

شناخت پایه‌ها و حروف روی بدنه سون سگمنت

برای استفاده درست از سون سگمنت، شناخت پایه‌ها ضروری است. بر روی اکثر سون سگمنت‌ها حروفی مانند A تا G و DP ثبت شده یا در دیتاشیت آن ارائه شده تا راحت بتوانید محل هر بخش و سیم‌کشی مربوطه را شناسایی کنید. علاوه بر این، دو پایه مرکزی وجود دارد که پایه مشترک هستند و مشخص می‌کند ما با یک سون سگمنت «آند مشترک» سروکار داریم یا «کاتد مشترک». این ویژگی بر نحوه سیم‌کشی و کنترل سون سگمنت تأثیرگذار است.

روش تشخیص نوع سون سگمنت: آند یا کاتد مشترک؟

در سون سگمنت آند مشترک، پایه‌های همهٔ LEDها به قطب مثبت تغذیه متصل بوده و برای روشن کردن هر سگمنت، باید پایه مخصوص آن را منفی یا زمین کرد.
در مقابل، در نوع کاتد مشترک، تمام پایه‌های مشترک به زمین (GND) وصل شده و روشن شدن سگمنت‌ها با اعمال سطح مثبت امکان‌پذیر است.

برای تشخیص نوع سون سگمنت، ساده‌ترین روش استفاده از مولتی‌متر و بررسی روشن شدن سگمنت‌ها با اتصال مثبت و منفی به پایه‌هاست. اگر با دادن زمین به پایه خاص سگمنت روشن شود، آند مشترک است و بالعکس.

بررسی انواع نمایشگر سون سگمنت

نمایشگرهای سون سگمنت از نظر شکل، ساختار و تعداد رقم به چند مدل اصلی تقسیم می‌شوند که باید در هنگام خرید یا طراحی به آن‌ها توجه کرد. مدل‌های عددی (Numeric) فقط توانایی نمایش اعداد را دارند، در حالی‌که مدل‌های آلفانومریک، برخی حروف انگلیسی را نیز می‌توانند نمایش دهند. ماژول‌های چندرقمی که معمولاً حاوی ۲ تا ۴ یا حتی ۶ رقم هستند، بیشتر در ساعت‌ها، شمارنده‌ها و پروژه‌های صنعتی یا آموزشیِ پیشرفته استفاده می‌شوند.

در جدول زیر، مقایسه‌ای میان انواع مدل‌های رایج سون سگمنت انجام شده است:

کاربردهای سون سگمنت در پروژه‌های الکترونیکی

سون سگمنت‌ها به‌عنوان راه‌حلی ساده و کاربردی برای نمایش داده عددی در تجهیزات متنوعی استفاده می‌شوند. از مصارف خانگی گرفته تا تجهیزات صنعتی، حضور این قطعه را می‌توان به‌وفور مشاهده کرد. در پروژه‌های آموزشی، ساخت تایمرهای ساده، ساعت دیجیتال، شمارنده بالا و پایین و بسیاری از تجهیزات DIY یا حتی تولید انبوه، سون سگمنت انتخابی مقرون‌به‌صرفه و قابل اتکا به شمار می‌رود.

مزایای استفاده از سون سگمنت

سادگی در طراحی و راه‌اندازی، مهم‌ترین ویژگی سون سگمنت محسوب می‌شود. برخلاف LCDها یا نمایشگرهای گرافیکی، سون سگمنت نیاز به کنترلر پیچیده‌ای ندارد و با استفاده از چند پایه دیجیتال از میکروکنترلر، می‌توان مقادیر مورد نظر را نمایش داد.
همچنین به دلیل مصرف کم انرژی، دوام بالا و قیمت مناسب، این قطعه برای آموزش و پروژه‌های ابتدایی بسیار توصیه می‌شود.

راه‌اندازی سون سگمنت با میکروکنترلر یا آردوینو

اتصال سون سگمنت به بردهایی مانند آردوینو یا PIC بسیار ساده است. برای شروع باید نوع قطعه (آند یا کاتد) مشخص شود، سپس پایه‌های A تا G به خروجی دیجیتال متصل شده و با استفاده از کدنویسی ساده، ترکیب مناسبی برای هر عدد ارسال گردد.

در صورتی‌که از مدل‌های چند رقمی استفاده ‌شود، می‌توان از ماژول‌هایی مانند TM1637 یا آی‌سی‌هایی مثل 74LS47 استفاده کرد تا با کمترین تعداد پایه، کنترل چنددیجیت ممکن شود. این کار به‌خصوص در پروژه‌هایی که با محدودیت I/O درگیر هستند، بسیار کارآمد است.

نکات مهم در خرید سون سگمنت

برای تهیه سون سگمنت مناسب، بهتر است مشخصات فنی مورد نیاز پروژه خود را پیش‌تر مشخص کنید. نوع سون سگمنت از نظر آند یا کاتد، تعداد رقم‌ها، میزان روشنایی، رنگ نور، نوع ماژول یا تکی بودن، کنترل‌کننده داخلی یا مستقل و برند سازنده، همگی عواملی هستند که تأثیر مستقیم بر عملکرد، مصرف انرژی و حتی طول عمر قطعه دارند.

سوالات متداول درباره نمایشگر سون سگمنت (FAQ)

کاربران زیادی پیش از خرید یا راه‌اندازی، سؤالات مهمی دارند. به برخی پرسش‌های رایج در ادامه پاسخ داده‌ایم.

تفاوت آند و کاتد مشترک چیست؟ نوع آند به +Vcc متصل می‌شود، در حالی‌که کاتد به GND. این تفاوت در سیم‌کشی بسیار مهم است.
آیا سون سگمنت می‌تواند حروف رو نمایش دهد؟ برخی مدل‌ها با ترکیب خاصی از سگمنت‌ها می‌توانند حروفی مانند A، C، E و F را نمایش دهند.
به چه مقاومت‌هایی نیاز داریم؟ معمولاً بین 220 تا 1 کیلو اهم برای هر سگمنت، بسته به نوع LED و تغذیه.
برای کنترل چند سگمنت نیاز به آی‌سی داریم؟ برای راحتی بیشتر و مدیریت بهتر مصرف پایه‌ها، استفاده از آی‌سی TM1637 یا مشابه توصیه می‌شود.

جمع‌بندی و انتخاب بهترین مدل سون سگمنت

انتخاب سون سگمنت وابسته به هدف پروژه است. اگر صرفاً قصد نمایش عدد در یک پروژه آموزشی یا دانش‌آموزی دارید، مدل معمولی تک رقمی کافی خواهد بود. اما برای کاربردهای گسترده‌تر مثل تایمر یا نمایش ساعت، ماژول‌های چهار رقمی گزینه بهتری هستند.
در صورتی‌که فضا کم است یا محدودیت در تعداد پایه‌ها دارید، حتماً به سراغ مدل‌هایی بروید که دارای آی‌سی درایور داخلی باشند تا از مالتی‌پلکس کردن سیم‌ها بی‌نیاز شوید. کیفیت نور و دوام نیز بسته به برند سازنده متفاوت است.