В уроке узнаем о схемах подключения семисегментных светодиодных индикаторов к микроконтроллерам, о способах управления индикаторами.
Светодиодные семисегментные индикаторы остаются одними из самых популярных элементов для отображения цифровой информации.
Этому способствуют следующие их качества.
- Низкая цена. В средствах индикации нет ничего дешевле светодиодных цифровых индикаторов.
- Разнообразие размеров. Самые маленькие и самые большие индикаторы – светодиодные. Мне известны светодиодные индикаторы с высотой цифры от 2,5 мм, до 32 см.
- Светятся в темноте. В некоторых приложениях это свойство чуть ли не решающее.
- Имеют различные цвета свечения. Бывают даже двухцветные.
- Достаточно малые токи управления. Современные светодиодные индикаторы могут подключаться к выводам микроконтроллеров без дополнительных ключей.
- Допускают жесткие условия эксплуатации (температурный диапазон, высокая влажность, вибрации, агрессивные среды и т.п.). По этому качеству светодиодным индикаторам нет равных среди других типов элементов индикации.
- Неограниченный срок службы.
Типы светодиодных индикаторов.
Семисегментный светодиодный индикатор отображает символ с помощью семи светодиодов – сегментов цифры. Восьмой светодиод засвечивает децимальную точку. Так что в семисегментном индикаторе 8 сегментов.
Сегменты обозначаются латинскими буквами от ”A” до ”H”.
Аноды или катоды каждого светодиода объединяются в индикаторе и образуют общий провод. Поэтому существуют индикаторы с общим анодом и общим катодом.
Светодиодный индикатор с общим анодом.
Светодиодный индикатор с общим катодом.
Статическое управление светодиодным индикатором.
Подключать светодиодные индикаторы к микроконтроллеру необходимо через резисторы, ограничивающие ток.
Расчет резисторов такой же, как для отдельных светодиодов.
R = (U питания - U сегмента) / I сегмента
Для этой схемы: I сегмента = (5 – 1,5) / 1000 = 3,5 мА
Современные светодиодные индикаторы достаточно ярко светятся уже при токе 1 мА. Для схемы с общим анодом засветятся сегменты, на управляющих выводах которых микроконтроллер сформирует низкий уровень.
В схеме подключения индикатора с общим катодом меняется полярность питания и сигналов управления.
Засветится сегмент, на управляющем выводе которого будет сформирован высокий уровень (5 В).
Мультиплексированный режим управления светодиодными (LED) индикаторами.
Для подключения каждого семисегментного индикатора к микроконтроллеру требуется восемь выводов. Если индикаторов (разрядов) 3 – 4, то задача становится практически не выполнимой. Просто не хватит выводов микроконтроллера. В этом случае индикаторы можно подключить в мультиплексированном режиме, в режиме динамической индикации.
Выводы одноименных сегментов каждого индикатора объединяются. Получается матрица светодиодов, подключенных между выводами сегментов и общими выводами индикаторов. Вот схема мультиплексированного управления трех разрядным индикатором с общим анодом.
Для подключения трех индикаторов потребовалось 11 выводов, а не 24, как при статическом режиме управления.
При динамической индикации в каждый момент времени горит только одна цифра. На общий вывод одного из разрядов подается сигнал высокого уровня (5 В), а на выводы сегментов поступают сигналы низкого уровня для тех сегментов, какие должны светиться в этом разряде. Через определенное время зажигается следующий разряд. На его общий вывод подается высокий уровень, а на выводы сегментов сигналы состояния для этого разряда. И так для всех разрядов в бесконечном цикле. Время цикла называется временем регенерации индикаторов. Если время регенерации достаточно мало, то человеческий глаз не заметит переключения разрядов. Будет казаться, что все разряды светятся постоянно. Для исключения мерцания индикаторов считается, что частота цикла регенерации должно быть не менее 70 Гц. Я стараюсь использовать не менее 100 Гц.
Схема динамической индикации для светодиодов с общим катодом выглядит так.
Меняется полярность всех сигналов. Теперь на общий провод активного разряда подается низкий уровень, а на сегменты, которые должны светиться – высокий уровень.
Расчет элементов динамической индикации светодиодных (LED) индикаторов.
Расчет несколько сложнее, чем для статического режима. В ходе расчета необходимо определить:
- средний ток сегментов;
- импульсный ток сегментов;
- сопротивление резисторов сегментов;
- импульсный ток общих выводов разрядов.
Т.к. разряды индикаторов светятся по очереди, то яркость свечения определяет средний ток. Мы должны выбрать его исходя из параметров индикатора и требуемой яркости. Средний ток будет определять яркость свечения индикатора на уровне, соответствующем статическому управлению с таким же постоянным током.
Выберем средний ток сегмента 1 мА.
Теперь рассчитаем импульсный ток сегмента. Чтобы обеспечить требуемый средний ток, импульсный ток должен быть в N раз больше. Где N число разрядов индикатора.
I сегм. имп. = I сегм. средн. * N
Для нашей схемы I сегм. имп. = 1 * 3 = 3 мА.
Рассчитываем сопротивление резисторов, ограничивающих ток.
R = (U питания - U сегмента) / I сегм. имп.
R = (5 – 1,5) / 0.003 = 1166 Ом
Определяем импульсные токи общих выводов разрядов. Одновременно светиться могут 8 сегментов, значит надо импульсный ток одного сегмента умножить на 8.
I разряда имп. = I сегм. имп. * 8
Для нашей схемы I разряда имп. = 3 * 8 = 24 мА.
- сопротивление резисторов выбираем 1,1 кОм;
- выводы микроконтроллера управления сегментами должны обеспечивать ток не менее 3 мА;
- выводы микроконтроллера выбора разряда индикатора должны обеспечивать ток не менее 24 мА.
При таких значениях токов индикатор может быть подключен непосредственно к выводам платы Ардуино, без использования дополнительных ключей. Для ярких индикаторов, таких токов вполне достаточно.
Схемы с дополнительными ключами.
Если индикаторы требуют больший ток, то необходимо использовать дополнительные ключи, особенно для сигналов выбора разрядов. Общий ток разряда в 8 раз больше тока одного сегмента.
Схема подключения светодиодного индикатора с общим анодом в мультиплексированном режиме с транзисторными ключами выбора разрядов.
Для выбора разряда в этой схеме необходимо сформировать сигнал низкого уровня. Соответствующий ключ откроется и подаст питание на разряд индикатора.
Схема подключения светодиодного индикатора с общим катодом в мультиплексированном режиме с транзисторными ключами выбора разрядов.
Для выбора разряда в этой схеме необходимо сформировать сигнал высокого уровня. Соответствующий ключ откроется и замкнет общий вывод разряда на землю.
Могут быть схемы, в которых необходимо использовать транзисторные ключи и для сегментов, и для общих выводов разрядов. Такие схемы легко синтезируются из двух предыдущих. Все показанные схемы используются при питании индикатора напряжением равным питанию микроконтроллера.
Ключи для индикаторов с повышенным напряжением питания .
Бывают индикаторы больших размеров, в которых каждый сегмент состоит из нескольких светодиодов, соединенных последовательно. Для питания таких индикаторов требуется источник с напряжением большим, чем 5 В. Ключи должны обеспечивать коммутацию повышенного напряжения с управлением от сигналов уровней микроконтроллера (обычно 5 В).
Схема ключей, замыкающих сигналы индикатора на землю, остается неизмененной. А ключи питания должны строиться по другой схеме, например, такой.
В этой схеме активный разряд выбирается высоким уровнем управляющего сигнала.
Между переключением разрядов индикатора на короткое время (1-5 мкс) должны выключаться все сегменты. Это время необходимо на завершение переходных процессов коммутации ключей.
Конструктивно выводы разрядов могут быть объединены как в одном корпусе многоразрядного индикатора, а может быть собран многоразрядный индикатор из отдельных одноразрядных. Более того, можете собрать индикатор из отдельных светодиодов, объединенных в сегменты. Так обычно поступают, когда необходимо собрать индикатор очень больших размеров. Все приведенные выше схемы будут справедливы и для таких вариантов.
В следующем уроке подключим семисегментный светодиодный индикатор к плате Ардуино, напишем библиотеку для управления им.
Рубрика: . Вы можете добавить в закладки.Не позволяет напрямую включать-выключать светодиодный индикатор или вспышку фотокамеры, на некоторых телефонах такая возможность имеется.
Как программно помигать разноцветными огоньками, как написать свой «Фонарик» или какими еще светодиодами устройства можно управлять - об этом Вы узнаете ниже.
Началось все с того, что я, исследуя файловую систему своего HTC Desire с помощью ES Проводника , случайно наткнулся на любопытные каталоги: /sys/class/leds/blue , /sys/class/leds/flashlight и т.п.
Какой еще blue?! Я видел только оранжевый и зеленый индикатор. Но самое интересное - внутри этих каталогов оказался файл brightness с правом на запись! Чем я сразу и воспользовался.
На самом деле, это не простой файл, а интерфейс работы с драйвером светодиода. Так, записав в файл /sys/class/leds/blue/brightness положительное число, мы включим синий индикатор на корпусе телефона, записав 0 - выключим. Аналогично с индикаторами amber и green. Включив два светодиода вместе, получим новые цвета: amber + blue = purple; green + blue = aqua.
А теперь, как это все программируется
public void ledControl(String name, int brightness) {try {
FileWriter fw = new FileWriter("/sys/class/leds/" + name + "/brightness" );
fw.write(Integer.toString(brightness));
fw.close();
} catch (Exception e) {
// Управление LED недоступно
}
}
// Включим пурпурный индикатор
ledControl("amber" , 255 );
ledControl("blue" , 255 );
// Сделаем дисплей темнее
ledControl("lcd-backlight" , 30 );
// Выключим подсветку кнопок
ledControl("button-backlight" , 0 );
// Организуем фонарик средней яркости
ledControl("flashlight" , 128 );
Приложение-пример с исходными кодами можно скачать .
Заключение
Все! Теперь телефон светится, как новогодняя елка. Код проверялся только на HTC Desire под управлением Android 2.2, но, вероятно, может работать и на других устройствах. Напишите мне, получится или не получится фокус на Вашем телефоне.Ещё в далёком 2014-ом году Nokia установила в Lumia 730/735 LED-индикаторы. Сейчас Windows 10 Mobile уже поддерживает работу светодиодов, но смартфоны пока не получили обновление прошивки, включающее данную функцию. Именно поэтому многие пользователи захотят активировать её самостоятельно.
Как включить светодиодный индикатор на вашей Nokia Lumia 730/735?
Принцип действий такой же, как и с . Нужно будет установить на смартфон CAB-файл, после чего сделать Interop Unlock и добавить в реестр несколько значений.
Предупреждение: выполнение данных инструкций может привести к самым различным последствиям. Мы не несём ответственности за то, что вы можете сделать с вашим смартфоном, и не отвечаем за нанесённый смартфону ущерб.
Предупреждение 2: вернуть смартфон в исходное состояние можно будет только с помощью Windows Device Recovery Tool. Сброс настроек только обнулит значения реестра, но все драйвера останутся в системе.
Индикация точно заработает только в Lumia 730 и 735! Лучше не пытайтесь "включать" её на других моделях, если не уверены в её существовании.
- Скачайте . Распакуйте его и запустите установочный пакет.
- Загрузите .
- Подключите телефон к компьютеру.
- Нажмите Win + X и запустите командную строку с правами администратора. В зависимости от разрядности своей ОС введите одну из следующих команд:
64-бит: CD C:\Program Files (x86)\Windows Kits\10\Tools\Bin\i386
32-бит: CD C:\Program Files\Windows Kits\10\Tools\Bin\i386 - Не закрывайте командную строку.
- Скопируйте адрес папки с cab-файлом, который вы скачивали из каталога обновлений Microsoft. Важно: учтите, что файл должен находиться в отдельной папке, без каких-либо других файлов. Название папки не должно содержать пробелы и кириллические буквы.
- Вернитесь в командную строку и введите следующее, только без квадратных скобок:
iutool - v - p [адрес папки с cab-файлом, который вы скопировали из предыдущего пункта] - Если вы всё сделали правильно, смартфон перезагрузится и начнёт устанавливать обновления. Это займёт не более 10 минут. Ни в коем случае не трогайте смартфон и не отключайте его от ПК до конца процесса.
- Теперь сделайте Interop Unlock согласно инструкции " ". Если он уже у вас сделан, пропустите этот шаг.
- Скачайте файл со значениями реестра для вашего устройства и поместите его на SD-карту. Файл для Lumia 730/735 находится .
- Зайдите в приложение Interop Tools , выберите This Device , затем Import Registry File .
- Выберите файл, который вы только что скачали, согласитесь на импорт. Если возникнет ошибка, пробуйте установить более старые версии Interop Tools.
- Перезагрузите смартфон.
После выполнения данных действий в настройках уведомлений для программ (Параметры - Система - Уведомления и действия - Приложение ) появится галочка, включающая LED-индикатор для них. По умолчанию светодиод будет мигать при получении уведомления от любого приложения и отключаться после просмотра оповещения.
Как настроить работу LED-индикатора?
- Зайдите в Interop Tools , выберите This Device , далее в меню-гамбургере Registry Browser .
- Пройдите в ветвь HKEY_LOCAL_MACHINE \ SOFTWARE \ Microsoft \ Shell \ Nocontrol \ LedAlert . Для настройки работы индикатора используются 3 ключа: Intensity , Period и Cyclecount . Первый параметр регулирует яркость диода, второй - длительность одной вспышки в миллисекундах, третий - количество вспышек. Вы можете попробовать отредактировать эти значения.
Учтите, что существуют ограничения, превышать которые лучше не стоит.
- Intensity: от 0 до 100.
- Cyclecount: от 1 до 2147483647.
Как включить LED-индикацию на Lumia 830?
На Lumia 830 можно отключить подсветку аппаратных кнопок, вместо чего заставить центральную кнопку (Пуск) моргать при получении уведомлений.
Для этого выполните все инструкции, описанные выше, а затем:
- Зайдите в Interop Tools , выберите This Device , далее в меню-гамбургере Registry Browser .
- Пройдите в ветвь HKEY_LOCAL_MACHINE \ SOFTWARE \ OEM \ Nokia \ Display \ ColorAndLight .
- Измените значение параметра UserSettingKeyLightEnabled на 0 .
- Перезагрузите смартфон.
При обновлении системы вся функциональность, связанная с LED-оповещениями, не исчезает. После сброса настроек вам нужно будет заново ввести значения в реестре.
Второй год реанимирую усилитель Солнцева, собранный 20 лет назад. Одним из узлов усилителя является индикатор выходной мощности. В момент создания в состав усилителя входил индикатор, собранный на К155ЛА3 – 8 корпусов + обвес. Работал хорошо, но сейчас не современно. Реинкарнация на современной базе под катом.
В процессе реанимации решил соорудить новый индикатор, на современной элементной базе. Популярной в данный момент является схема индикаторов на LM3915. 
К сожалению сразу в наших краях не нашел в продаже линейки светодиодных индикаторов в одном корпусе и собрал на отдельных светодиодах.
В целом, получилось неплохо, но размытость (даже мутность) световых пятен не совсем устраивала.
В поисках светодиодной ленты набрел на линейки светодиодных индикаторов в одном корпусе на 12 сегментов, 8 из которых зеленого цвета и 4 красного. 
В моей конструкции 10 светодиодов используются для индикации выходной мощности усилителя, а два светодиода для индикации появления отрицательного или положительного напряжения на выходе усилителя.
Ожидание посылки, символическая плата за доставку и переделка индикатора не удержали от покупки.
Выводы каждого индикатора были заботливо защищены продавцом и упакованы в конверт с пупыркой.
Лицевая сторона каждой панели закрыта защитной наклейкой. 
С внутренней стороны индикаторы залиты прозрачным компаундом 
В целом даже был очень приятно удивлен качеством исполнения индикаторов – не безликое изделие.
Размеры, заявленные продавцом, в точности совпадают с реальностью. На длине выводов производитель не экономил.
Поскольку продавец не указал ни ток потребления светодиодов, ни рабочее напряжение, то счел эти данные общепринятыми, ориентировочно 2 – 3 Вольта, при токе 20-30 мА.
Однако, предварительно произвел проверку светодиодов индикатора тестером Т4.
Uf, v – напряжение, при котором светодиод начинает светиться в вольтах,
C, pf – емкость перехода в пикофарадах
В таблице светодиоды с 1 по 8 – зеленые, 9-12 – красные.
Некоторый разброс параметров присутствует, но на работе ни как не сказывается.
До того момента как индикаторы приехали, думал не заниматься травлением новой платы, а воспользоваться макеткой, но оказалось, что шаг между выводами не 2,54 мм, а ровно 2. Это собственно видно из чертежей на странице продавца, но на такие мелочи при покупке внимания не обратил.
Установив метрическую сетку в Sprint-Layout, развел плату. В процессе столкнулся еще с одной если не трудностью, то не стандартностью панели – выводы светодиодов расположены не в центре корпуса, а сдвинуты к одному краю – находятся на расстоянии 1,6 мм от центра. Это создало небольшое неудобство – мне нужно было расположить два индикатора рядом, без зазора между корпусами. Пришлось шаг сетки уменьшить до 0,25 мм и несколько раз печатать плату на бумаге, примеряя индикаторы.
В результате, получилась такая плата 
Сравнение результатов:
Монтаж в схему и испытания
Фотоаппарат немного мылит свечение сегментов, но вживую все выглядит очень прилично. Каждый светодиод создает свое четко очерченное свечение, не создавая ватного пятна.
Возможно это субъективное ощущение, но индикатор ожил, скорость индикации увеличилась и стала более адекватной по сравнению с первоначальным вариантом – исчезла некая заторможенность.
Покупкой, полученным результатом, не смотря на нестандартный шаг выводов и их смещение относительно центра корпуса, крайне доволен и могу рекомендовать данный товар.
Кроме того, у продавца различные индикаторы в широком ассортименте и для разных целей.
Плата в спринте:
В первой вкладке - плата с микросхемами + плата индикатора на отдельных светодиодах. Во второй вкладке - плата для обозреваемых индикаторов.
Был на днях в магазине электроники. Иногда в нем появляются различные б/у радиодетали по низкой цене. На этот раз увидел микросхему , так как стоила копейки купил не задумываясь. Решил сделать простенький индикатор моно сигнала. Почему моно, а не стерео? Потому что микросхема только одна. Второй канал доделаю потом...
Распечатав с помощью лазерного принтера на глянцевой бумаге схему, приступим к переносу тонера (краски) на плату. Делаем это следующим образом: бумагу кладем на хорошо зачищенную наждачкой плату и нагретым утюгом в течении 10 минут водим по плате. Ждем пока плата остынет и под горячей водой аккуратно снимаем бумагу. Должно получиться следующее:
Потом травим плату в хлорном железе. Примерно через час плата у меня протравилась полностью. С помощью растворителя избавляемся от краски и наждачкой придаем плате более прямоугольный вид.
Лудим плату. После приступаем к пайке деталей. Сначала впаял микросхему. После светодиоды, а затем и остальные детали. Фото полностью готовой платы:
Работа схемы
Коротко расскажу о назначениях деталей. С помощью R2 настраиваем уровень входного сигнала. Через конденсатор С1 сигнал поступает на базу транзистора VT1, который служит усилителем. Резистор R3 задает смещение на базу транзистора. Дальше усиленный сигнал через конденсатор С2 «приходит» к диодам VD1 и VD2.
Отрицательный сигнал идет на минус, положительный на 5 ножку микросхемы. C3 и R4 служат в качестве фильтра. Чем выше напряжение на 5 ноге, тем больше загорается светодиодов. Кстати, если замкнуть 9 ножку на плюс, светодиоды будут загораться линейно. На видео можно посмотреть как эта штука работает.
Видео работы LED индикатора
