Una pantalla de siete segmentos es una forma de dispositivo de visualización electrónico para mostrar números decimales que es una alternativa a las pantallas de matriz de puntos más complejas .
Las pantallas de siete segmentos se utilizan ampliamente en relojes digitales , medidores electrónicos, calculadoras básicas y otros dispositivos electrónicos que muestran información numérica. [1]
La representación de figuras en siete segmentos se puede encontrar en patentes que datan de 1903 (en la patente estadounidense 1.126.641 ), cuando Carl Kinsley inventó un método para transmitir telegráficamente letras y números e imprimirlos en cinta en un formato segmentado. En 1908, FW Wood inventó una pantalla de 8 segmentos, que mostraba el número 4 mediante una barra diagonal ( patente estadounidense 974.943 ). En 1910, se utilizó una pantalla de siete segmentos iluminada por bombillas incandescentes en el panel de señales de la sala de calderas de una central eléctrica. [2] También se utilizaron para mostrar el número de teléfono marcado a los operadores durante la transición de la marcación telefónica manual a la automática. [3] No lograron un uso generalizado hasta la llegada de los LED en la década de 1970.
Algunas de las primeras pantallas de siete segmentos utilizaban filamentos incandescentes en una bombilla al vacío; también se les conoce como numitrones. [4] Una variación (minitrones) utilizó una caja en maceta al vacío . Los minitrones son pantallas de segmentos de filamentos alojadas en paquetes DIP (paquete dual en línea ), como las modernas pantallas de segmentos LED. Pueden tener hasta 16 segmentos . [5] [6] [7] También había pantallas de segmentos que usaban pequeñas bombillas incandescentes en lugar de LED o filamentos incandescentes. Funcionaban de manera similar a las modernas pantallas de segmentos LED. [8]
En la década de 1970 también se utilizaron versiones de pantallas fluorescentes al vacío . [9]
Muchas de las primeras pantallas LED de siete segmentos (c. 1970) tenían cada dígito construido en un solo troquel . Esto hizo que los dígitos fueran muy pequeños. Algunos incluyeron lentes de aumento en el diseño para intentar que los dígitos fueran más legibles. [10] [11] Otros diseños utilizaban 1 o 2 troqueles para cada segmento de la pantalla. [12] [13]
El patrón de siete segmentos se utiliza a veces en carteles o etiquetas, donde el usuario aplica color a segmentos preimpresos o aplica color a través de una plantilla de dígitos de siete segmentos , para componer figuras como precios de productos o números de teléfono.
Para muchas aplicaciones, las pantallas de cristal líquido (LCD) de matriz de puntos han reemplazado en gran medida a las pantallas LED en general, aunque incluso en las pantallas LCD, las pantallas de siete segmentos son comunes. A diferencia de los LED, las formas de los elementos de un panel LCD son arbitrarias ya que se forman en la pantalla mediante fotolitografía . Por el contrario, las formas de los segmentos LED tienden a ser rectángulos simples , porque tienen que moldearse físicamente para darles forma, lo que dificulta formar formas más complejas que los segmentos de las pantallas de siete segmentos. Sin embargo, el fácil reconocimiento de las pantallas de siete segmentos y el contraste visual comparativamente alto que obtienen dichas pantallas en relación con los dígitos de matriz de puntos hacen que las pantallas LCD de siete segmentos y múltiples dígitos sean muy comunes en las calculadoras básicas .
La pantalla de siete segmentos ha inspirado a los diseñadores tipográficos a producir tipos de letra que recuerdan a esa pantalla (pero más legibles), como New Alphabet , "DB LCD Temp", "ION B", etc.
Utilizando una gama restringida de letras que parecen dígitos (al revés), los niños en edad escolar suelen utilizar pantallas de siete segmentos para formar palabras y frases utilizando una técnica conocida como " ortografía con calculadora ".
Las pantallas de siete segmentos pueden utilizar una pantalla de cristal líquido (LCD), un diodo emisor de luz (LED) para cada segmento, una pantalla electrocrómica u otras técnicas de control o generación de luz, como la descarga de gas de cátodo frío (Panaplex), fluorescentes al vacío. (VFD), filamentos incandescentes (Numitron) y otros. Para los tótems de precios de gasolina y otros letreros grandes, todavía se usan comúnmente indicadores de paletas compuestos de segmentos (o "paletas") que reflejan la luz invertidos electromagnéticamente. Un precursor de la pantalla de 7 segmentos entre las décadas de 1950 y 1970 fue el tubo nixie de cátodo frío, similar a una lámpara de neón . A partir de 1970, RCA vendió un dispositivo de visualización conocido comoNumitron que utilizaba filamentos incandescentes dispuestos en una pantalla de siete segmentos. [14]En la URSS, la primera calculadora electrónica "Vega", que se fabricó en 1964, contiene 20 dígitos decimales con unapantalla electroluminiscente. [15]
En un paquete de LED simple, normalmente todos los cátodos (terminales negativos) o todos los ánodos (terminales positivos) de los LED del segmento se conectan y se conectan a un pin común; esto se conoce como dispositivo de "cátodo común" o "ánodo común". [16] Por lo tanto, un paquete de 7 segmentos más punto decimal solo requerirá nueve pines, aunque los productos comerciales generalmente contienen más pines y/o espacios donde irían los pines, para que coincidan con los zócalos IC estándar . También existen pantallas integradas, con uno o varios dígitos. Algunas de estas pantallas integradas incorporan su propio decodificador interno , aunque la mayoría no lo hace: cada LED individual se conecta a un pin de conexión como se describe.
Las pantallas LED de varios dígitos, como las que se utilizan en las calculadoras de bolsillo y dispositivos similares, utilizaban pantallas multiplexadas para reducir la cantidad de pines de E/S necesarios para controlar la pantalla. Por ejemplo, todos los ánodos de los segmentos A de cada posición de dígito estarían conectados entre sí y a un pin del circuito controlador , mientras que los cátodos de todos los segmentos para cada dígito estarían conectados. Para operar cualquier segmento particular de cualquier dígito, el circuito integrado de control encendería el controlador de cátodo para el dígito seleccionado y los controladores de ánodo para los segmentos deseados; luego, después de un breve intervalo de supresión, se seleccionaría el siguiente dígito y se encenderían nuevos segmentos, de forma secuencial. De esta manera, una pantalla de ocho dígitos con siete segmentos y un punto decimal requeriría sólo 8 controladores de cátodo y 8 controladores de ánodo, en lugar de sesenta y cuatro controladores y pines de CI. [17] A menudo, en las calculadoras de bolsillo, las líneas de unidad de dígitos también se usaban para escanear el teclado, lo que proporcionaba mayores ahorros; sin embargo, presionar varias teclas a la vez produciría resultados extraños en la pantalla multiplexada.
Aunque a simple vista todos los dígitos de una pantalla LED parecen iluminados, en una pantalla multiplexada sólo se enciende un dígito en un momento dado. El dígito cambia a un ritmo lo suficientemente alto como para que el ojo humano no pueda ver el parpadeo (en dispositivos anteriores podía ser visible con visión periférica).
Los siete segmentos están dispuestos como un rectángulo, con dos segmentos verticales a cada lado y un segmento horizontal en la parte superior, media e inferior. A menudo el rectángulo es oblicuo (inclinado), lo que puede facilitar la legibilidad. En la mayoría de las aplicaciones, los segmentos tienen una forma y un tamaño casi uniformes (normalmente hexágonos alargados , aunque también se pueden utilizar trapecios y rectángulos ); aunque en el caso de las máquinas sumadoras , los segmentos verticales son más largos y con formas más extrañas en los extremos, para intentar que sean más fáciles de leer. Los siete elementos de la pantalla se pueden iluminar en diferentes combinaciones para representar cada uno de los números arábigos .
Los segmentos individuales se denominan con las letras "a" a "g", y a veces se utiliza un punto decimal opcional (un "octavo segmento", denominado DP) para mostrar números no enteros. [18] [16] Un solo byte puede codificar el estado completo de una pantalla de siete segmentos, incluido el punto decimal. Las codificaciones de bits más populares son gfedcba y abcdefg . En la representación gfedcba , un valor de byte de 0x06 activaría los segmentos "c" y "b", que mostrarían un "1".
Los dígitos numéricos del 0 al 9 son los caracteres más comunes que se muestran en las pantallas de siete segmentos. Los patrones más comunes utilizados para cada uno de estos son: [20]
Patrones alternativos: el número 1 se puede representar con los segmentos izquierdos, los números 6 y 9 se pueden representar sin una "cola" y el número 7 se puede representar con una "cola": [21]
En Unicode 13.0, se habían asignado 10 puntos de código para los dígitos segmentados del 0 al 9 en el bloque Símbolos para computación heredada , para replicar las primeras fuentes de computadora que incluían versiones de siete segmentos de los dígitos. [22] La referencia oficial muestra el "7" de cuatro segmentos, menos común. Los caracteres mostrados por su navegador:
Se necesitan cuatro bits binarios para especificar los números del 0 al 9, pero también se pueden especificar del 10 al 15, por lo que normalmente los decodificadores con entradas de 4 bits también pueden mostrar dígitos hexadecimales (hexadecimales). Hoy en día, se utiliza habitualmente una combinación de letras mayúsculas y minúsculas para la A a la F; [23] esto se hace para obtener una forma única e inequívoca para cada dígito hexadecimal (de lo contrario, una "D" mayúscula parecería idéntica a un '0' y una 'B' mayúscula sería idéntica a un '8'). [24] [25] [26] [27] Además, el dígito '6' debe mostrarse con la barra superior iluminada para evitar ambigüedad con la letra 'b'.
La mayoría de las letras del alfabeto latino se pueden implementar razonablemente utilizando siete segmentos. Aunque no todas las letras están disponibles, es posible crear muchas palabras útiles. Mediante una elección cuidadosa de las palabras, a veces se pueden solucionar muchas deficiencias de las codificaciones alfabéticas de siete segmentos.
Mensajes cortos que brindan información de estado (por ejemplo, "
" en un reproductor de CD) también se suelen representar en visualizadores de siete segmentos. En este tipo de mensajes no es necesario que todas las letras sean inequívocas, sólo que las palabras en su conjunto sean legibles.
Ejemplos:
,
,
,
,
, 
,,
,,,,,,,,,También se han utilizado visualizadores de siete segmentos para mostrar letras de los alfabetos cirílico y griego :
Hay suficientes patrones para mostrar todas las letras, pero pocas representaciones son inequívocas e intuitivas al mismo tiempo. [28] Cuando es necesario mostrar todas las letras en un dispositivo, las pantallas de dieciséis segmentos y de matriz de puntos son mejores opciones que las pantallas de siete segmentos.
Siete segmentos son capaces de mostrar algunos caracteres de glifos de puntuación .
El punto decimal se puede utilizar para agregar un punto después de una letra.
En el pasado, algunos circuitos integrados decodificadores de siete segmentos no generaban la siguiente fuente decimal/hexadecimal moderna.
También hay pantallas de catorce y dieciséis segmentos (para caracteres alfanuméricos completos); sin embargo, estos han sido reemplazados en su mayoría por pantallas de matriz de puntos . Las pantallas de 22 segmentos capaces de mostrar el conjunto completo de caracteres ASCII [46] estuvieron disponibles brevemente a principios de la década de 1980, pero no resultaron populares.
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