LED 7 đoạn là gì? Nguyên lý hoạt động của LED 7 đoạn trong thiết bị điện tử

LED 7 đoạn là gì? LED 7 đoạn là một thiết bị hiển thị số vô cùng phổ biến, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống và công nghiệp. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn đọc những thông tin cơ bản về nguyên lý hoạt động của LED 7 đoạn – một thiết bị được ứng dụng rộng rãi trong thực tế.

LED 7 đoạn là gì?

LED 7 đoạn là một mô-đun hiển thị kỹ thuật số được thiết kế đặc biệt để hiển thị thông tin số. Nó bao gồm một số lượng đèn LED được sắp xếp theo hình dạng của các con số, tạo ra một màn hình dễ dàng nhìn thấy. Mỗi con số trong màn hình được tạo ra bằng cách bật hoặc tắt các đèn LED tương ứng.

Ứng dụng của LED 7 đoạn

LED 7 đoạn thường được sử dụng trong các thiết bị hiển thị số như đồng hồ, bảng điện tử, thiết bị đo lường như máy đo nhiệt độ, công suất, áp suất và các ứng dụng điều khiển thời gian, đếm số, hiển thị kết quả, và thông báo lỗi. Với cấu tạo đơn giản và khả năng hiển thị các ký tự đơn giản, LED 7 đoạn là một phương pháp phổ biến và đáng tin cậy để hiển thị thông tin số trên các thiết bị điện tử.

Cấu tạo của LED bảy ​​đoạn

LED 7 đoạn là một loại LED có cấu tạo khá đơn giản và thường được sử dụng để hiển thị các chữ số và chữ cái đơn giản. Nó được gọi là “7 đoạn” vì gồm tối thiểu 8 đoạn LED, từ a đến g và một đoạn chấm thập phân, được kết nối với nhau để có thể hiển thị được các ký tự như “0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, b, C, d, E, F,…” và các số không phải là số nguyên.

Để cho các bạn dễ hiểu, LED HD sẽ giải thích chi tiết như sau:

Cấu tạo của LED 7 đoạn

Nó được gọi là “7 đoạn” vì bao gồm tối thiểu 8 đoạn LED hàng đơn (segment) và một đoạn chấm thập phân (Decimal Point). Mỗi đoạn LED hàng đơn có thể hiển thị một trong 7 phần của các ký tự nhưng không thể hiển thị kết hợp các đoạn LED hàng đơn để tạo ra các ký tự phức tạp hơn.

Các đoạn LED hàng đơn được ký hiệu theo bảng chữ cái Alphabet từ a đến g và được sắp xếp sao cho khi các đoạn LED này được kết nối với nhau, ta có thể hiển thị ra các chữ số và chữ cái thông qua sự bật/tắt của từng đoạn LED.

Áp dụng chấm thập phân

Ngoài 8 đoạn LED hàng đơn, LED 7 đoạn còn có một đoạn thứ 8 gọi là chấm thập phân (Decimal Point). Chấm thập phân được ký hiệu là DP và dùng khi muốn hiển thị số không phải là số nguyên, ví dụ như các số thập phân, các biểu đồ, dấu chấm câu, hoặc các ký tự đặc biệt.

Khi sử dụng đoạn chấm thập phân, tổng số đoạn LED cần được kích hoạt sẽ tăng lên, giúp hiển thị các giá trị có độ chính xác cao hơn trên LED 7 đoạn. Chấm thập phân có thể nằm ở bất kỳ vị trí nào trên LED 7 đoạn, trừ những vị trí đang được sử dụng để hiển thị ký tự khác.

Nguyên lý hoạt động của LED bảy ​​đoạn

Nguyên tắc phân cực thuận

LED 7 đoạn thường có 7 đoạn LED riêng biệt, mỗi đoạn tương ứng với một thanh gạch ngang hoặc dọc của các chữ số. Mỗi đoạn LED đều có hai đầu điện cực, khi đầu dương được nối với nguồn điện dương và đầu âm nối với nguồn điện âm thì dòng điện sẽ chạy qua LED làm nó phát sáng (nguyên tắc phân cực thuận). 

Để tạo ra các chữ số 0-9, các đoạn LED cần được bật sáng theo các mẫu khác nhau. Ví dụ để hiển thị số “1” thì chỉ cần bật đoạn LED thứ 2 từ trên xuống, cho số “4” thì bật các đoạn 3, 5, 6. Việc chọn bật tắt các đoạn LED được điều khiển bởi một mạch điện tử bên trong. 

Như vậy, bản chất hoạt động của LED 7 đoạn là sử dụng các mạch điện để điều khiển từng đoạn LED bật sáng theo một thứ tự nhất định, tạo thành các chữ số mong muốn. Kỹ thuật này giúp tạo ra các thiết bị hiển thị số với cấu tạo đơn giản và chi phí thấp.

Ví dụ về bảng mô tả cách tạo ra chữ số hiển thị của LED 7 đoạn:

Chung cực dương CA

Chung cực âm CC

Phân loại LED 7 đoạn

Loại dương chung (Common Anode)

Là một kiểu kết nối được sử dụng trong việc nối các LED (đèn Light Emitting Diode) lại với nhau. Trong kiểu kết nối này, cực dương (anode) của tất cả 8 LED sẽ được nối với nhau và các cực âm (cathode) đứng riêng lẻ.

Khi một điện áp dương được áp dụng vào cực dương chung (anode) của các LED, các LED sẽ được kích hoạt. Các cực âm (cathode) của từng LED cần được kết nối đến mạch điện để tạo ra một mạch điện đầy đủ và cho phép dòng điện đi qua. Khi dòng điện đi qua các LED, chúng sẽ tỏa sáng theo một mẫu thông qua các thiết bị điều khiển.

Loại âm chung (Common Cathode)

Là một loại LED 7 đoạn hoặc mạch đèn LED trong đó cực âm (cathode) của tất cả 8 LED được nối với nhau, trong khi các cực dương (anode) đứng riêng lẻ. 

Khi một điện áp được đưa vào cục đèn, nỗ lực kích thích diode trong 7 đoạn LED này sẽ bắt đầu. Cụ thể, điện áp sẽ làm cho các điốt trong LED phát ra ánh sáng. Tuy nhiên, trong trường hợp này, để đèn LED phát sáng, cần phải đưa cực âm (cathode) vào mức điện áp thích hợp.

Các phương pháp điều khiển nhiều Led 7 đoạn

Kết nối các chân điều khiển của LED trực tiếp với PORT của vi điều khiển

Phương pháp này liên quan đến việc kết nối trực tiếp các chân điều khiển của LED 7 đoạn với các chân PORT của vi điều khiển. Việc này đòi hỏi vi điều khiển có đủ số lượng chân điều khiển để kết nối với tất cả các đoạn của LED 7 đoạn.

Dùng quét Led

Phương pháp này sử dụng quét Led 7 đoạn, tức là trong một khoảng thời gian ngắn, chỉ một đoạn LED được kích hoạt và hiển thị. Sau đó, đoạn tiếp theo được kích hoạt và thế trạng thái hiển thị trước đó được tắt đi. Quá trình này lặp lại với tần suất cao đến mức người sử dụng có cảm giác các đoạn đang được hiển thị cùng nhau.

Sử dụng quét LED nhưng dùng IC chốt dữ liệu 

Phương pháp này sử dụng một IC chốt dữ liệu để tiết kiệm các chân điều khiển của LED 7 đoạn. Khi sử dụng IC chốt dữ liệu, người dùng chỉ cần một số ngõ vào của vi điều khiển để gửi dữ liệu tới IC chốt, từ đó điều khiển hiển thị của LED 7 đoạn. Điều này giúp giảm đáng kể số lượng chân điều khiển cần thiết và tối ưu hóa việc lập trình và điều khiển LED 7 đoạn.

Lời kết

Như vậy, qua bài viết này, chúng ta đã tìm hiểu cơ bản về nguyên lý hoạt động của LED 7 đoạn – một thiết bị hiển thị số đơn giản nhưng vô cùng hữu ích. Nhờ ưu điểm về độ tin cậy, chi phí thấp, dễ sử dụng, LED 7 đoạn đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều thiết bị điện tử hiện đại. LED HD hi vọng bài viết đã cung cấp những thông tin hữu ích cho bạn đọc về nguyên lý hoạt động cơ bản của loại LED này.