ال سی دی سون سگمنت 4 رقم

معرفی ال سی دی سون سگمنت 4 رقم

ال سی دی سون سگمنت 4 رقم یکی از نمایشگرهای رایج و پرکاربرد در پروژه‌های الکترونیکی برای نمایش عدد و کاراکترهای ساده است. این نوع نمایشگر از چهار رقم اصلی تشکیل شده که هر رقم شامل هفت سگمنت (Segment) مجزا است. با کنترل هر سگمنت می‌توان اعداد 0 تا 9 و برخی حروف انگلیسی را نمایش داد. این مدل از نمایشگرها در دستگاه‌هایی مانند تایمر، شمارنده، ولت‌متر، ساعت دیجیتال و تجهیزات اندازه‌گیری به‌طور گسترده استفاده می‌شوند.

ساختار ال سی دی سون سگمنت 4 رقم

ال سی دی سون سگمنت 4 رقم از چهار رقم مجزا تشکیل شده که هر رقم دارای هفت بخش اصلی و یک نقطه اعشاری (Dot) است. این نمایشگرها بر اساس نوع اتصال به دو دسته‌ی کاتد مشترک (Common Cathode) و آند مشترک (Common Anode) تقسیم می‌شوند.
در نوع کاتد مشترک، پایه منفی همه‌ی سگمنت‌ها به هم متصل است و کنترل از طریق اعمال ولتاژ مثبت انجام می‌شود، در حالی‌که در مدل آند مشترک، پایه مثبت مشترک است و با اعمال سیگنال منفی هر بخش روشن می‌شود.

ویژگی‌های ال سی دی سون سگمنت 4 رقم

• دارای چهار رقم مستقل برای نمایش عدد چهار رقمی
• مجهز به نقطه اعشاری در هر رقم برای نمایش مقادیر اعشاری
• جریان مصرفی بسیار پایین در مقایسه با سون سگمنت LED
• وضوح مناسب در محیط‌های روشن
• سازگار با مدارهای دیجیتال و میکروکنترلرها
• عمر طولانی و عملکرد پایدار
• قابل استفاده در نمایشگرهای پرتابل و باتری‌خور

نحوه عملکرد ال سی دی سون سگمنت 4 رقم

در این نمایشگر، هر سگمنت با اعمال سیگنال مناسب از طرف میکروکنترلر فعال یا غیرفعال می‌شود. برای کنترل هر رقم، از تکنیک Multiplexing استفاده می‌شود تا بتوان چهار رقم را با تعداد کمتری پایه کنترل کرد.
در روش مالتی‌پلکس، هر رقم به‌صورت نوبتی فعال می‌شود، اما سرعت سوییچینگ آن‌قدر بالاست که چشم انسان تمام اعداد را به‌صورت هم‌زمان درک می‌کند. این روش باعث صرفه‌جویی در تعداد پایه‌های کنترلی و کاهش مصرف توان می‌شود.

درایور ال‌سی‌دی: HT1621

معرفی HT1621

HT1621 یک آی‌سی درایور LCD است که برای راه‌اندازی نمایشگرهای سون‌سگمنت و ماتریسی طراحی شده و قابلیت کنترل تعداد زیادی سگمنت را با مصرف توان پایین امکان‌پذیر می‌سازد. این آی‌سی مناسب نمایشگرهای با تعداد سگمنت متوسط تا زیاد است و ویژگی‌هایی مانند منابع ولتاژ داخلی (bias)، اسیلاتور داخلی و پروتکل سریال کنترل را ارائه می‌دهد.

مشخصات و توانایی‌های HT1621

• پشتیبانی از تعداد قابل توجهی سگمنت (بسته به پیکربندی تا حدود 160 سگمنت)
• منابع bias داخلی برای تغذیه LCD با تنظیم منابع چندکاناله
• اسیلاتور داخلی و امکان استفاده از کریستال خارجی برای دقت زمانی بهتر
• رابط سریال ساده برای نوشتن دیتا و دستورات به حافظه آی‌سی
• مصرف پایین توان و حالت‌های کم‌مصرف
• مناسب برای درایو کردن نمایشگرهای سون سگمنت و ماتریسی با مالتی‌پلکس

نحوه اتصال و رابط کاری HT1621 با ال سی دی سون سگمنت 4 رقم

HT1621 با استفاده از یک پروتکل سریال نسبتاً ساده داده‌ها و دستورات را دریافت می‌کند؛ معمولاً خطوطی برای فعال‌سازی چیپ (CS/CSB)، کلاک/زمان‌بندی و دیتا وجود دارد که از طریق آن‌ها می‌توان آدرس سگمنت‌ها و داده‌های نمایش را به حافظه داخلی آی‌سی نوشت. سپس HT1621 با استفاده از منابع bias و مالتی‌پلکس داخلی، خروجی‌های راننده (COM و SEG) را برای روشن کردن سگمنت‌های مناسب هدایت می‌کند. آدرس‌دهی سگمنت‌ها در HT1621 به شکلی انجام می‌پذیرد که هر بیت در یک آدرس مشخص متناظر با یک سگمنت فیزیکی روی LCD است؛ این آدرس‌ها باید مطابق با نقشه‌بندی پین‌های شیشه (glass) نمایشگر تنظیم شوند.

نکات راه‌اندازی ال سی دی سون سگمنت با HT1621

• قبل از اتصال، نقشه‌بندی سگمنت‌ها (که کدام سگمنت به کدام آدرس در HT1621 وصل می‌شود) را با دیتاشیت نمایشگر تطبیق دهید.
• از دستورالعمل‌های bias و تنظیم فرکانس اسیلاتور در دیتاشیت HT1621 استفاده کنید تا کنتراست و روشنایی مناسب حاصل شود.
• در سیستم‌های با چند ولتاژ (مثلاً تغذیه دیجیتال و ولتاژ LCD) زمین‌ها (GND) را مشترک کنید تا عملکرد پایدار داشته باشید.
• در صورت نویز در خط دیتا، از مسیرهای کوتاه و محافظت (فیلتر یا مقاومت سری) استفاده کنید.
• برای طراحی مدار چاپی، دقت کنید مسیرهای COM/SEG متناسب کوتاه و با نگهداری سیگنال مناسب طراحی شود.

مزایا استفاده از HT1621 برای ال سی دی سون سگمنت 4 رقم

• کاهش تعداد پایه‌های میکروکنترلر مورد نیاز (نوشتن داده‌ها به صورت سریال به جای درایو مستقیم سگمنت‌ها)
• مصرف توان پایین‌تر در مقایسه با درایو مستقیم سگمنت‌ها با ترانزیستورهای مجزا
• قابلیت درایو نمایشگرهای بزرگ‌تر یا با سگمنت‌های بیشتر در آینده بدون تغییر عمده در سخت‌افزار کنترلر
• امکانات داخلی برای تنظیم bias و اسیلاتور که کیفیت نمایش را بهبود می‌بخشد

مقایسه HT1621 با درایورهای متداول دیگر

• مقابل TM1637 / CD4511: TM1637 معمولاً برای سون‌سگمنت LED (نه LCD) و با پروتکل خاص خود استفاده می‌شود؛ CD4511 نیز باینری به سون‌سگمنت برای LED است. HT1621 مخصوص LCD است و شامل امکانات bias و مالتی‌پلکس برای کریستال مایع می‌باشد.
• مقابل راه‌اندازی مستقیم: استفاده از HT1621 بار کنترل روی میکروکنترلر را کاهش می‌دهد و مصرف IO را به حداقل می‌رساند؛ در مقابل کنترل مستقیم سگمنت‌ها نیاز به ترانزیستور/درایورهای بیشتری دارد.

مزایای ال سی دی سون سگمنت 4 رقم

• مصرف انرژی بسیار پایین در مقایسه با LED
• مناسب برای دستگاه‌های قابل حمل و کم‌مصرف
• وضوح بالا در محیط‌های روشن با نور محیطی زیاد
• طول عمر بسیار زیاد بدون افت روشنایی
• مقاومت بالا در برابر حرارت و شوک الکتریکی
• هزینه پایین و در دسترس بودن آسان در بازار

کاربردهای ال سی دی سون سگمنت 4 رقم

1. ساعت و تایمر دیجیتال

برای نمایش زمان، ثانیه و دقیقه در ساعت‌های دیجیتال از ال سی دی سون سگمنت 4 رقم استفاده می‌شود.

2. ولت‌متر و آمپرمتر

در ابزارهای اندازه‌گیری الکتریکی، این نوع نمایشگر وظیفه نشان دادن مقدار ولتاژ، جریان یا مقاومت را دارد.

3. ترازوهای دیجیتال

برای نمایش وزن و عددهای اعشاری در ترازوهای الکترونیکی از این نمایشگرها بهره گرفته می‌شود.

4. شمارنده و کنترل صنعتی

در دستگاه‌های شمارنده‌ی صنعتی، شمارنده‌ی دور موتور و کنترل فرآیندها کاربرد دارد.

5. تجهیزات آموزشی و پروژه‌های دانشجویی

در پروژه‌های مبتنی بر Arduino، AVR و STM32، این نمایشگر به‌عنوان یکی از بهترین گزینه‌ها برای تمرین کار با خروجی‌های دیجیتال و نمایش داده‌ها استفاده می‌شود.

نحوه اتصال ال سی دی سون سگمنت 4 رقم به میکروکنترلر (با HT1621)

1. تغذیه HT1621 را مطابق دیتاشیت (ولتاژ دیجیتال و تنظیم bias برای LCD) متصل کنید.
2. خطوط سریال کنترل (CS، کلاک/WR و دیتا) را به پین‌های میکروکنترلر اختصاص دهید.
3. آدرس و داده‌های مربوط به هر سگمنت را به حافظه داخلی HT1621 بنویسید تا سگمنت‌های موردنظر روشن شوند.
4. در صورت نیاز، تنظیمات کنتراست و bias را از طریق رجیسترهای داخلی HT1621 اعمال کنید.
5. اطمینان حاصل کنید زمین‌ها و تغذیه‌ها به‌درستی مشترک شده‌اند و نویز روی خطوط دیتا کاهش یافته است.

مشخصات فنی ال سی دی سون سگمنت 4 رقم

• نوع نمایشگر: LCD سون سگمنت
• تعداد رقم: 4 عدد
• تعداد پایه‌ها: بین 12 تا 16 پایه بسته به مدل
• ولتاژ کاری: 3 تا 5 ولت (برای منطق)؛ ولتاژ LCD توسط bias تعیین می‌شود
• جریان مصرفی: بسیار پایین (مناسب باتری)
• زاویه دید: 90 تا 120 درجه
• نوع بک‌لایت: بدون نور پس‌زمینه یا دارای نور LED سفید
• جنس بدنه: پلاستیک مقاوم و سبک

تفاوت بین سون سگمنت LCD و LED

سون سگمنت LED از نور خود LED برای نمایش استفاده می‌کند و روشنایی بالاتری دارد اما توان بیشتری مصرف می‌کند. در مقابل، ال سی دی سون سگمنت 4 رقم از تغییر وضعیت کریستال مایع برای بازتاب نور محیط استفاده می‌کند، بنابراین برای وسایل قابل حمل یا کم‌مصرف مناسب‌تر است.
همچنین LCD در محیط‌های پرنور بهتر دیده می‌شود و برای استفاده طولانی‌مدت گزینه‌ای اقتصادی‌تر به شمار می‌رود.

نکات مهم هنگام خرید ال سی دی سون سگمنت 4 رقم با درایور HT1621

• اطمینان از سازگاری نمایشگر با HT1621 و تطبیق نقشه‌بندی سگمنت‌ها
• بررسی ولتاژهای لازم برای منطق و LCD و حضور رجیسترهای تنظیم bias در HT1621
• توجه به کیفیت شیشه نمایشگر (glass) و کانکتورهای آن برای اتصال آسان به PCB
• انتخاب مدل با تعداد پایه مناسب برای پیاده‌سازی نقشه سگمنت‌ها
• مطالعه دیتاشیت HT1621 برای استفاده صحیح از دستورات و رجیسترها

جمع‌بندی

ال سی دی سون سگمنت 4 رقم همراه با درایور HT1621 ترکیب بسیار مناسبی برای نمایش عددی کم‌مصرف و پایدار در دستگاه‌های پرتابل، اندازه‌گیری و کاربردهای صنعتی کوچک فراهم می‌آورد. HT1621 با امکانات bias و مالتی‌پلکس داخلی، راه‌اندازی ال سی دی را ساده‌تر، پایدارتر و با مصرف انرژی بهینه‌تر می‌کند؛ به‌ویژه در پروژه‌هایی که تعداد سگمنت‌ها یا نیاز به کاهش پایه‌های میکروکنترلر مهم است.