• Como é construído um display LED
• Método de exibição de caracteres em displays de 7 segmentos
• Displays com mais segmentos
• Microcontroladores no controlo de displays
Neste artigo, iremos discutir em detalhe os displays LED de 7 segmentos, examinando a sua construção, aplicações, métodos de controlo e importância no mundo moderno da eletrónica. Desde indicadores simples a dispositivos avançados, estes componentes pequenos, mas versáteis, desempenham um papel fundamental nas nossas vidas, ajudando-nos a compreender e interpretar a informação gerada pelos dispositivos em formato digital. Prepare-se para viajar pelo mundo com os displays LED e descobrir como influenciam o nosso dia a dia e evoluem com o progresso tecnológico.
Construção e operação de ecrãs LED.
descrição do segmento
Os ecrãs LED de 7 segmentos são parte integrante de muitos dispositivos eletrónicos e garantem a exibição nítida de números, letras e caracteres alfanuméricos. A sua construção relativamente simples torna-os extremamente eficientes e fiáveis. Os displays de 7 segmentos baseiam-se (como o nome sugere) em sete segmentos, que são, na realidade, LEDs com um formato e cor específicos. Cada um destes segmentos é geralmente identificado por uma letra de "a" a "g". Estes segmentos estão dispostos de forma a formarem um oito, com três segmentos horizontais (superior, central e inferior) e quatro segmentos verticais a formar os laterais. Também pode encontrar um segmento identificado como "dp" no visor, que é interpretado como um ponto ou vírgula.
Cada visor LED "segmentado" é composto por elementos semicondutores que emitem luz como resultado da corrente elétrica que os atravessa. Os segmentos são feitos de um material difusor de luz (geralmente de cor leitosa) para garantir uma iluminação uniforme. Estes díodos estão ligados em duas configurações: ânodo comum ou cátodo comum. Nos displays de ânodo comum, todos os pinos positivos dos segmentos LED estão ligados a um único ponto; da mesma forma, os displays de cátodo comum possuem um único pino para todos os terminais negativos.
O funcionamento dos displays de 7 segmentos é bastante simples e consiste em acender os segmentos apropriados para criar os caracteres pretendidos. Um controlador, como um microcontrolador ou um sistema embebido, controla a corrente que flui através dos LEDs individuais, dependendo do dígito ou caractere a ser apresentado. Por exemplo, para apresentar o número "1", os segmentos "b" e "c" são ativados e os restantes segmentos são desativados.
Graças à sua estrutura e controlo simples, os ecrãs de 7 segmentos são extremamente populares em dispositivos como calculadoras, relógios, medidores, termómetros e muitos outros que requerem a apresentação de números ou caracteres básicos. Estes ecrãs não são apenas eficientes e fiáveis, mas também perfeitamente visíveis tanto em ambientes bem iluminados como na escuridão total, tornando-os indispensáveis na eletrónica do dia a dia. A TME oferece displays deste tipo numa vasta gama de tamanhos, desde miniaturas utilizadas em pequenos dispositivos eletrónicos até modelos enormes utilizados em estádios desportivos. Os monitores também podem ser selecionados em termos de cor e brilho.
Codificação de caracteres:
A codificação de caracteres em ecrãs de 7 segmentos é um aspeto fundamental para exibir informação de forma eficaz e legível. Existem diversos métodos de codificação; os dois mais populares são a codificação latina (também conhecida como Decimal Codificado em Binário - BCD) e a codificação hexadecimal. Além disso, o significado do ponto nos ecrãs de 7 segmentos é um elemento adicional importante para a apresentação precisa dos dados.
BCD Coding Table (https://www.electrical4u.com/bcd-to-seven-segment-decoder/)
A codificação latina, também conhecida como BCD, é uma das formas mais comuns de codificar dígitos em displays de 7 segmentos. Envolve a atribuição de um código binário único (geralmente de 4 bits) a cada dígito de 0 a 9 e a alguns caracteres alfanuméricos, como as letras de A a F. Cada código binário está associado a um conjunto específico de segmentos de LED que devem acender para exibir um número ou caractere específico.
Tabela de Codificação Hexadecimal (https://bcisnotes.com/secondsemester/digital-systems/hexadecimal-to-seven-segment/)
A codificação hexadecimal, também chamada de codificação hexadecimal, é utilizada para apresentar caracteres alfanuméricos no sistema hexadecimal (os dígitos 0-9 e as letras A-F). Neste caso, cada dígito ou letra recebe um código hexadecimal único (4 bits ou 8 bits), que corresponde à ativação dos segmentos LED correspondentes. Esta codificação é particularmente útil em aplicações onde os dados são representados em hexadecimal, como na programação de microcontroladores ou dispositivos que operam em modo de diagnóstico.
Todos os estados possíveis de um display de 7 segmentos (https://pl.wikipedia.org/wiki/Wyświetlacz_siedmiosegmentowy).
O ponto num visor de 7 segmentos desempenha um papel importante na exibição de dados específicos e precisos, especialmente partes fracionadas. A ativação do segmento "dp" ao lado de um determinado dígito permite que este seja apresentado como um valor fracionário. Por exemplo, para exibir o número 3,14, o segmento "dp" será incluído ao lado do número 3, embora seja importante notar que existem designs em que o ponto é colocado antes do caractere. Neste caso, o segmento "dp" terá início no dígito 1.
A codificação de caracteres e o controlo preciso dos segmentos, incluindo o ponto final, em displays de 7 segmentos são cruciais para exibir diversas informações e dados de forma clara e intuitiva, tornando estes displays insubstituíveis em muitas aplicações eletrónicas.
Mais segmentos – mais possibilidades
Para além dos populares displays de 7 segmentos, existem também displays com um maior número de segmentos, como os de 8, 9, 14, 16 e até 22 segmentos. Estes designs mais avançados introduzem novas capacidades de apresentação de caracteres e são utilizados em aplicações específicas onde é necessária maior flexibilidade e precisão. Possibilidades ainda maiores são alcançadas com a utilização de matrizes de LED, que permitem a exibição de gráficos simples. Os ecrãs de 8 e 9 segmentos acrescentam segmentos extra em comparação com os ecrãs tradicionais de 7 segmentos, permitindo a apresentação de mais caracteres alfanuméricos e símbolos especiais. São frequentemente utilizados em painéis de controlo e dispositivos de medição onde informações mais extensas precisam de ser exibidas. Os ecrãs de 14, 16 e 22 segmentos são designs ainda mais avançados que podem exibir caracteres mais complexos, incluindo muitas letras, números e caracteres especiais. Graças ao aumento do número de segmentos, estes displays são utilizados em letreiros luminosos, painéis informativos, instrumentos musicais e dispositivos médicos, onde a exibição precisa de conteúdos diversificados é fundamental.
Displays maiores, com mais segmentos luminosos, aumentam a capacidade de exibir informação mais diversa e complexa, o que é importante no mundo atual, onde o público espera displays cada vez mais avançados e interativos. As suas aplicações abrangem áreas como a eletrónica de consumo, indústria, medicina, publicidade e muitas outras. Outra solução que oferece maiores possibilidades é a utilização de displays de 7 segmentos ligados em pares, trios ou até mesmo quartetos. Graças à caixa partilhada, os sinais traseiros estão perfeitamente integrados.
Controlo de displays LED:
O controlo de displays de segmentos é um elemento fundamental no processo de exibição de informação. Existem diversas formas de controlar displays de 7 segmentos, dependendo da complexidade da aplicação e da precisão dos dados apresentados. A solução tradicional é controlar o display utilizando circuitos digitais/lógica digital em código BCD. Nesta abordagem, cada dígito ou caractere é controlado por um descodificador apropriado. Estes sistemas são estruturas combinacionais, cuja entrada é o código BCD do caractere e, com base nisso, são ativadas saídas específicas do sistema ligado ao display. Este é um método eficaz, mas demorado e a sua implementação é bastante complexa em comparação com soluções mais modernas baseadas em microcontroladores.
Atualmente, uma solução comum é controlar displays de 7 segmentos utilizando microcontroladores. Oferecem muito mais flexibilidade e precisão na apresentação dos dados. O circuito programável envia os dados para o visor e decide quais os segmentos a ativar para exibir números, letras ou caracteres especiais. Esta abordagem permite o controlo dinâmico do display, possibilitando mudanças suaves no conteúdo apresentado. Em sistemas baseados em microcontroladores, a multiplexagem é uma técnica comum, especialmente em projetos que incluem mais do que um display de 7 segmentos. Isto envolve a alternância entre displays sucessivos muito rapidamente (frequentemente impercetível ao olho humano), de modo a que cada display só esteja ativo durante um curto período. Por outras palavras, apenas um display fica aceso de cada vez; os outros desligam-se simultaneamente. Isto permite que o mesmo conjunto de pinos do microcontrolador seja utilizado para controlar segmentos de todos os displays. Esta é uma solução eficiente que poupa recursos da CPU.
O controlo de ecrãs de 7 segmentos é um aspeto fundamental no design de muitos dispositivos eletrónicos, e a seleção do método apropriado depende das necessidades da aplicação e dos recursos disponíveis. Independentemente da tecnologia escolhida, os displays de 7 segmentos continuam a ser indispensáveis em muitas áreas do mundo tecnológico.
