Visualización de segmentos

La representación de figuras en siete segmentos se encuentra en patentes desde 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 formato segmentado. En 1908, FW Wood inventó una pantalla de ocho 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 alcanzaron 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 las conoce como numitrones. ^{[ 4 ]} Una variante (minitrones) utilizaba una caja encapsulada al vacío . Los minitrones son pantallas de segmentos de filamento alojadas en encapsulados DIP ( Dual In-line Package ) como las pantallas de segmentos LED modernas. Pueden tener hasta 16 segmentos . ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]} También existían pantallas de segmentos que utilizaban pequeñas bombillas incandescentes en lugar de LED o filamentos incandescentes. Estas funcionaban de forma similar a las pantallas de segmentos LED modernas. ^{[ 8 ]}

También se utilizaron versiones de pantallas fluorescentes de vacío en la década de 1970. ^{[ 9 ]}

Muchas pantallas LED de siete segmentos de principios de la década de 1970 tenían cada dígito construido en un solo chip . Esto hacía que los dígitos fueran muy pequeños. Algunas incluían lentes de aumento en el diseño para intentar que los dígitos fueran más legibles. ^{[ 10 ] [ 11 ]} Otros diseños utilizaban 1 o 2 chips para cada segmento de la pantalla. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

Las pantallas de cristal líquido (LCD) sustituyeron en gran medida a las pantallas LED de siete segmentos. La forma de los elementos en un panel LCD es arbitraria, ya que se forman en la pantalla mediante fotolitografía , mientras que los segmentos LED tienden a ser simples rectángulos , puesto que deben moldearse físicamente, lo que dificulta la creación de formas más complejas. Sin embargo, la facilidad de reconocimiento de las pantallas de siete segmentos y el contraste visual relativamente alto que ofrecen en comparación con los dígitos de matriz de puntos hacen que las pantallas LCD de siete segmentos con múltiples dígitos sean muy comunes en las calculadoras básicas .

Se ha desaconsejado el uso de pantallas de siete segmentos para información crítica (es decir, información que puede ser peligrosa para la salud o la seguridad si se interpreta erróneamente) debido a la posibilidad de errores de lectura si se muestran al revés o si los segmentos se quedan "atascados" encendidos o apagados. ^{[ 14 ]} Las pantallas LCD de matriz de puntos retroiluminadas han reemplazado en gran medida a las pantallas de siete segmentos en este tipo de equipos.

La pantalla de siete segmentos ha inspirado a diseñadores tipográficos a crear fuentes que recuerdan a dicha pantalla (pero con mayor legibilidad), como New Alphabet , "DB LCD Temp", "ION B", etc. El patrón de siete segmentos se utiliza a veces en carteles o etiquetas, donde el usuario aplica color a segmentos preimpresos o a través de una plantilla de dígitos de siete segmentos para componer cifras como precios de productos o números de teléfono.

Las pantallas de siete segmentos, que utilizan una gama restringida de letras que parecen dígitos (invertidos), son utilizadas habitualmente por los escolares para formar palabras y frases mediante una técnica conocida como " deletreo con calculadora ".

Las pantallas de siete segmentos pueden usar una pantalla de cristal líquido (LCD), un diodo emisor de luz (LED) para cada segmento, una pantalla electrocrómica u otras técnicas de generación o control de luz como descarga de gas de cátodo frío (neón) ( Panaplex ), fluorescente de vacío (VFD), filamentos incandescentes (Numitron) y otros. Para los tótems de precios de gasolina y otros letreros grandes, todavía se usan comúnmente pantallas electromecánicas de siete segmentos compuestas por segmentos reflectantes de luz invertidos electromagnéticamente. Un precursor de la pantalla de 7 segmentos en las décadas de 1950 a 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 como elNumitron que utilizaba filamentos incandescentes dispuestos en una pantalla de siete segmentos. ^{[ 15 ]} En la URSS, la primera calculadora electrónica "Vega", producida a partir de 1964, contiene 20 dígitos decimales conuna pantalla electroluminiscente. ^{[ 16 ]}

En un paquete LED simple, normalmente todos los cátodos (terminales negativos) o todos los ánodos (terminales positivos) de los LED de segmento están conectados y se llevan a un pin común; esto se conoce como un dispositivo de "cátodo común" o "ánodo común". ^{[ 17 ]} Por lo tanto, un paquete de 7 segmentos más punto decimal solo requerirá nueve pines, aunque los productos comerciales normalmente contienen más pines, y/o espacios donde irían los pines, para coincidir 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 lleva a un pin de conexión como se describió.

Las pantallas LED de varios dígitos, como las que se usan en calculadoras de bolsillo y dispositivos similares, emplean 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 dígito se conectan entre sí y a un pin del circuito controlador , mientras que los cátodos de todos los segmentos de cada dígito se conectan entre sí. Para operar cualquier segmento de cualquier dígito, el circuito integrado de control activa el controlador del cátodo para el dígito seleccionado y los controladores de los ánodos para los segmentos deseados; luego, después de un breve intervalo de borrado, se selecciona el siguiente dígito y se iluminan nuevos segmentos, de forma secuencial. De esta manera, una pantalla de ocho dígitos con siete segmentos y un punto decimal requeriría solo 8 controladores de cátodo y 8 controladores de ánodo, en lugar de sesenta y cuatro controladores y pines de circuitos integrados. ^{[ 18 ]} A menudo, en las calculadoras de bolsillo, las líneas de control de dígitos también se utilizan para escanear el teclado, lo que proporciona ahorros adicionales; sin embargo, presionar varias teclas a la vez produce resultados extraños en la pantalla multiplexada.

Los siete segmentos están dispuestos en forma de 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 lectura. En la mayoría de las aplicaciones, los segmentos tienen una forma y tamaño casi uniformes (generalmente hexágonos alargados , aunque también se pueden usar trapecios y rectángulos ); sin embargo, en el caso de las calculadoras , los segmentos verticales son más largos y tienen una forma más irregular 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. ^{[ 19 ] [ 17 ]} 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" ( ).

Una de sus aplicaciones se encontraba en la Sharp EL-8 , una de las primeras calculadoras electrónicas. La pantalla de ocho segmentos produce dígitos más redondeados que una de siete segmentos , lo que da como resultado una salida más parecida a una escritura cursiva, aunque con la desventaja de que se pueden mostrar menos caracteres alfabéticos posibles debido a que las barras F y G se fusionan (véase la tabla a continuación).

En ocasiones, una pantalla de ocho segmentos puede mostrar caracteres alfabéticos con menor legibilidad debido a que los segmentos F y G se combinan y las esquinas son redondeadas. La disposición asimétrica de los elementos produjo un estilo de dígito distintivo que evoca la escritura a mano, con un "0" de media altura.

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  Sharp EL-8 con pantallas de ocho segmentos
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  Pantalla de ocho segmentos que muestra un 8
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  Pantalla de ocho segmentos que muestra una D

En algunas calculadoras digitales soviéticas de la década de 1970, como la Elektronika 4-71b, se utilizaban pantallas de 9 segmentos para proporcionar caracteres alfanuméricos básicos y evitar confusiones al representar números en códigos postales soviéticos .

Dígito 3

Letra З (ze)

Segmentos diferentes para glifos similares

Las dos barras adicionales estaban inclinadas hacia adelante, lo que permitía una forma adecuada de la letra И y diferenciaba el número 3 de la letra З. La calculadora Sharp Compet también utiliza una pantalla de 9 segmentos, lo que permite usar una gama reducida de caracteres y símbolos.

Las pantallas de nueve segmentos se utilizan en muchos relojes digitales Timex y algunos buscapersonas , como el Nixxo XPage, ^{[ 30 ]} el buscapersonas Arch BR502, ^{[ 31 ]} y el Scope Geo N8T. ^{[ 32 ]} También se utilizan en algunas impresoras Epson Stylus y medidores digitales Newport iSeries. ^{[ 33 ]} La pantalla utilizada en la serie i es única porque tiene un segmento adicional vertical en la parte superior y una inclinación totalmente hacia atrás para el segmento adicional en la parte inferior. Esto permite una R y una M de apariencia algo más natural.

Las mesas de pinball producidas por Bally entre 1986 y 1989 utilizaban pantallas de puntuación de nueve segmentos. ^{[ 34 ]}

Se ha desarrollado una pantalla de nueve segmentos para mostrar números bengalíes ^{[ 35 ]} y romanos .

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  Pantalla fluorescente de vacío de nueve segmentos
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  Muestra de código postal de nueve segmentos en un sobre
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  Postal desde Letonia justo antes de su independencia.

Iluminando diferentes elementos, se pueden mostrar diferentes caracteres.

En una pantalla de 14 segmentos, también hay un decimoquinto segmento opcional que es un punto decimal (denominado "DP").

alfabeto latino

Una pantalla de 14 segmentos se utiliza principalmente para mostrar texto porque sus 14 elementos permiten visualizar todas las letras latinas tanto en mayúsculas como en minúsculas (con algunas excepciones como la "s").

Las pantallas de segmentos múltiples utilizan menos elementos que una pantalla de matriz de puntos completa y pueden ofrecer una mejor visualización de los caracteres cuando los segmentos tienen la forma adecuada. Esto puede reducir el consumo de energía y el número de componentes del controlador.

Las pantallas de plasma de gas de catorce segmentos se utilizaron en las máquinas de pinball desde 1986 hasta 1991, con una parte adicional para la coma y el punto, lo que hacía un total de 16 segmentos.

Las pantallas de catorce y dieciséis segmentos se utilizaban para generar caracteres alfanuméricos en calculadoras y otros sistemas integrados . Actualmente, se emplean en pantallas de identificadores de llamadas telefónicas , equipos de gimnasio, videograbadoras , autorradios , hornos microondas , máquinas tragamonedas y reproductores de DVD.

Este tipo de pantallas eran muy comunes en las máquinas de pinball para mostrar la puntuación y otra información, antes de la generalización del uso de paneles de visualización de matriz de puntos.

Las pantallas de dieciséis segmentos se diseñaron originalmente para mostrar caracteres alfanuméricos (letras latinas y dígitos arábigos). Posteriormente se utilizaron para mostrar números tailandeses ^{[ 44 ]} y caracteres persas ^{[ 45 ]} . Ya en 1902 existían pantallas no electrónicas que utilizaban este patrón ^{[ 46 ].}

Antes de la llegada de las pantallas matriciales económicas , las pantallas de dieciséis y catorce segmentos se utilizaban para mostrar caracteres alfanuméricos en calculadoras y otros sistemas integrados . Posteriormente, se emplearon en videograbadoras (VCR), reproductores de DVD , hornos microondas , equipos de sonido para automóviles , pantallas de identificación de llamadas telefónicas y máquinas tragamonedas .

Las pantallas de dieciséis segmentos pueden basarse en diversas tecnologías, siendo los tres tipos optoelectrónicos más comunes LED , LCD y VFD . La variante LED se fabrica normalmente en paquetes de uno o dos caracteres, que se combinan según sea necesario para formar pantallas de texto de la longitud adecuada para la aplicación en cuestión; también se pueden apilar para crear pantallas multilínea.

Al igual que en las pantallas de siete y catorce segmentos, el punto decimal y/o la coma pueden aparecer como un segmento adicional o un par de segmentos. La coma (utilizada para agrupaciones de tres dígitos o como separador decimal en muchas regiones) se forma comúnmente combinando el punto decimal con un segmento en forma de arco descendente hacia la izquierda, muy cerca del punto decimal. De esta manera, el punto o la coma pueden mostrarse entre las posiciones de los caracteres en lugar de ocupar una posición completa, como ocurriría si se utilizara el segmento vertical central inferior como punto y el segmento diagonal inferior izquierdo como coma. Este tipo de pantallas eran muy comunes en las máquinas de pinball para mostrar la puntuación y otra información, antes de la generalización de los paneles de visualización de matriz de puntos .