7 Segment에 대해 알아보자.

7세그먼트 표시 장치(Seven-segment display)는 표시 장치의 일종으로, 7개의 획으로 숫자나 문자를 나타낼 수 있다. 비슷한 역할을 하는 점 행렬에 비해 단순하기 때문에 전자 회로의 내부적인 수치를 보여 주는 데 자주 사용된다. 

7세그먼트 표시 장치는 7개의 선분(획)으로 구성되어 있으며, 위와 아래에 사각형 모양으로 두 개의 가로 획과 두 개의 세로 획이 배치되어 있고, 위쪽 사각형의 아래 획과 아래쪽 사각형의 위쪽 획이 합쳐진 모양이다. 가독성을 위해 종종 사각형을 기울여서 표시하기도 한다. 7개의 획은 각각 꺼지거나 켜질 수 있으며 이를 통해 아라비아 숫자를 표시할 수 있다. 몇몇 숫자(0, 6, 7, 9)는 둘 이상의 다른 방법으로 표시가 가능하다.

7세그먼트 표시 장치의 각 획은 맨 위쪽 가로 획부터 시계 방향으로, 그리고 마지막 가운데 가로 획까지 각각 A부터 G까지의 이름으로 불린다. 소수를 나타내기 위해서 숫자의 오른쪽 아래에 소숫점(DP)이 붙는 경우도 있다.

7세그먼트는 FND(Flexible Numeric Display) 라고 표현하기도 한다.

7세그먼트의 각 획에는 LED가 내장되어 있어 LED의 점등으로 표시를 한다. A부터 G까지 7개, DP 1개, 총 8개의 LED가 내장되어 있다. LED의 어레이라고 생각하면 된다.

아래 사진은 7세그먼트의 7개 영역을 이용해서 숫자를 조합한 모습이다.

 

7세그먼트는 Single Type과 Array Type있다. Single Type은 7세그먼트가 하나로만 구성되어 있고, Array Type은 여러개의 7세그먼트가 병렬로 연결되어 있다.

우선 Single Type 기준으로 설명을 하겠다.

7세그먼트는 두가지 종류가 있다. Common-Anode Type과 Common-Cathode Type 이다. 아래 사진을 보면 두 종류의 회로를 확인 할 수 있다.

7세그먼트는 모든 획의 LED에 연결되어 있는 Common Pin이 1~2개가 있고, 각각의 획의 LED에 연결되어 있는 8개의 Pin이 있다. 이런 연결 방식에 따라 Common-Anode Type과 Common-Cathode Type으로 구별일 되는 것이다.

Common-Anode Type은 내부 LED의 Anode가 Common Pin에 연결되고, Cathode각 각각의 8개의 Pin으로 연결되는 7세그먼트이다.

Common-Cathode Type은 내부 LED의 Cathode가 Common Pin에 연결되고, Anode각 각각의 8개의 Pin으로 연결되는 7세그먼트이다.

그렇기 때문에 회로와 제어하는 방법이 약간 다르다. Common-Anode Type은 Common Pin에 VCC를 연결하고 각각의 Pin에 GND를 연결하면 LED가 켜진다.( 전류제한 저항은 생략해서 설명) Common-Cathode Type은 Common Pin에 GND를 연결하고 각각의 Pin에 VCC를 연결하면 LED가 켜진다.

7세그먼트 Array 타입은 아래사진과 같은 구성으로 되어 있다. 아래 사진은 7세그먼트 4개가 병렬로 Array 되어있는 7세그먼트이다. Common Pin은 각각의 7세그먼트 별로 나누어져 있지만, A~DP 핀은 4개의 7세그먼트들이 병렬로 모두 연결되어 있다. 이런 7세그먼트를 동작시키기 위해서는 다이나믹 구동방식으로 동작을 시켜야한다.

다이나믹(Dynamic) 구동방식은, 전체 7세그먼트를 한번에 켜지않고 7세그먼트를 순차적으로 하나씩 매우 빠르게 점등 시켜서 LED의 잔상 효과로 인해 우리 눈은 모두 켜져 있는것 처럼 착시효과가 생겨 모두 보이게 되는 방식이다. 이와 반대의 방식은 스테틱 구동 방식이다.

스테틱(Static) 구동방식은 한번에 전체 7세그먼트를 모두 키는 방식이다. 스테틱 구동방식을 이용하려면 다른 7세그먼트들과 A~DP 핀이 병렬로 연결되면 안된다.

위 그림을 보면 다이나믹 구동방식을 이용했을때 표시되는 형태를 알수 있다. 이런 것이 아주 빠르게 진행이된다면 우리눈은 4개의 7세그먼트가 모두 켜져있는 것처럼 보이게 된다.

도트 매트릭스를 제어할때도 다이나빅 구동방식을 사용한다. 아래 그림을 보면 A를 표시하고 싶을때 아래 사진과 같이 한줄씩 LED를 켜게 되고, 이것을 매우빠르게 동작시키면 우리는 A라는 글자를 보게 되는 것이다.

 

다이나믹 구동방식은 스테틱 구동방식에 비해 하드웨어 구성품이 더 필요하지만, MCU에서 사용되는 GPIO 숫자를 줄일수 있고 소모 전류도 낮은 장점이 있다.

7세그먼트를 제어할 때, MCU의 GPIO를 바로 7세먼트에 연결을 하면 최소 8개의 GPIO가 필요하다. 하지만 BCD 디코더를 사용한다면 4개의 GPIO로 만으로도 7세그먼트를 동작 시킬수 있다.

아래 그림은 BCD 디코더를 7세그먼트에 연결한 것과, BCD 디코더의 진리표 이다. 디코더의 ABCD를 제어하면 7세그먼트의 숫자를 자동으로 만들어 준다.

디코더의 ABCD에 Binary형태로 0~9 까지 입력하면, 디코더는 자동으로 0~9를 디스플레이 해준다. 단 디코더 a~g와 7세그먼트의 a~g를 제대로 연결해줘야 한다.

출처 : http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=almdri02&logNo=150123104874