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7세그먼트(FND) 구동: 공통 캐소드와 공통 애노드Driving Seven-Segment (FND) Displays: Common Cathode vs. Common Anode

7세그먼트 표시기의 구조와 공통 캐소드·공통 애노드 구분, 세그먼트별 제한 저항 계산, 10핀 FND 배선 요령을 정리했습니다.The structure of a seven-segment display, telling common cathode from common anode, calculating the resistor for each segment, and wiring a 10-pin display.

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목차 보기
  1. 구조
  2. 10핀 FND의 핀 배치
  3. 공통 캐소드·애노드 구분하기
  4. 세그먼트 저항
  5. 구동 방법
  6. 만능기판에서 쓸 때
  7. 정리
Table of contents
  1. Structure
  2. Pinout of the 10-pin FND
  3. Telling common cathode from common anode
  4. Segment resistors
  5. How to drive it
  6. Using it on perfboard
  7. Summary

시계, 계산기, 계측기에서 숫자를 보여 주는 표시기가 7세그먼트입니다. 국내에서는 FND(Flexible Numeric Display)라는 이름이 더 익숙합니다. 막대 모양 LED 일곱 개와 소수점 한 개로 숫자와 일부 문자를 나타냅니다. 이 글에서는 7세그먼트의 구조와 공통 캐소드·공통 애노드를 구분하는 방법, 세그먼트별 저항 계산, 10핀 FND-500/507의 핀 배치와 구동 방법을 정리합니다.

구조

abcdefgdp세그먼트 이름Segment namesLED 7개 + 소수점 1개7 LEDs + 1 decimal point공통 캐소드 (예: FND-500)Common cathode (e.g. FND-500)ab…공통 → GNDCommon → GND세그먼트 핀에 High를 주면 켜짐Drive a segment pin High to light it공통 애노드 (예: FND-507)Common anode (e.g. FND-507)ab…공통 → +VCommon → +V세그먼트 핀을 Low로 당기면 켜짐Pull a segment pin Low to light it
세그먼트 이름(a~g, dp)과 공통 캐소드·공통 애노드의 내부 연결

7세그먼트는 위에서부터 시계 방향으로 a, b, c, d, e, f 여섯 개가 테두리를 이루고, 가운데 g가 있으며 소수점(dp)이 따로 있습니다. 숫자 8은 일곱 개가 모두 켜진 모양이고, 숫자 1은 b와 c만 켜집니다.

모든 세그먼트의 LED 한쪽 단자가 하나로 묶여 있는데, 어느 쪽이 묶여 있느냐에 따라 두 종류로 나뉩니다.

종류묶인 쪽켜는 방법대표 부품
공통 캐소드(CC)음극(−)이 공통공통 핀을 GND에, 세그먼트 핀에 HighFND-500
공통 애노드(CA)양극(+)이 공통공통 핀을 +V에, 세그먼트 핀을 Low로FND-507

둘을 섞어 쓰면 반대로 켜지거나 켜지지 않으므로 부품 이름과 종류를 먼저 확인하세요.

10핀 FND의 핀 배치

널리 쓰이는 0.56인치 10핀 FND(FND-500, FND-507 등)는 위아래로 5핀씩이고, 공통 핀(COM)이 두 개입니다. 두 COM 핀은 내부에서 연결되어 있어 하나만 연결해도 됩니다.

핀 번호12345678910
역할edCOMcdpbaCOMfg

숫자 표시면을 앞으로 보고 소수점이 오른쪽 아래에 오게 놓았을 때, 아래쪽 줄이 왼쪽부터 1~5번, 위쪽 줄이 오른쪽부터 6~10번입니다. 두 줄 사이 간격은 홀 6칸(15.24mm), 한 줄 안의 핀 간격은 2.54mm라서 만능기판에 홀 5개 × 2줄 영역으로 꽂힙니다. 패턴도의 FND-500·FND-507도 같은 배치를 씁니다.

공통 캐소드·애노드 구분하기

부품 이름이 지워졌거나 확실하지 않을 때는 멀티미터의 다이오드 측정 모드로 확인합니다.

  1. 멀티미터를 다이오드(▶|) 모드에 놓습니다. 빨간 단자가 +, 검정 단자가 −입니다.
  2. 빨간 프로브를 COM 핀(3번 또는 8번)에 대고, 검정 프로브를 다른 핀에 하나씩 댑니다. 세그먼트가 은은하게 켜지면 공통 애노드입니다.
  3. 반대로 검정 프로브를 COM에, 빨간 프로브를 다른 핀에 댔을 때 켜지면 공통 캐소드입니다.

파란색·흰색 LED는 멀티미터 전압이 낮아 켜지지 않을 수 있습니다. 이때는 5V 전원과 저항으로 직접 확인하세요.

세그먼트 저항

각 세그먼트는 LED이므로 전류 제한 저항이 필요합니다. 계산은 LED 전류 제한 저항과 같습니다. 5V, Vf 약 2V, 세그먼트당 약 9mA이면 (5 − 2) ÷ 0.009 ≈ 330Ω입니다. 계산기는 LED 저항 계산기를 쓰면 됩니다.

  • 세그먼트마다 저항을 하나씩 두세요. COM 쪽에 저항 하나만 달면 켜진 세그먼트 수에 따라 밝기가 달라집니다(1은 밝고 8은 어두움).
  • 숫자 8은 일곱 개가 켜지므로 합계 전류는 7 × 9mA ≈ 63mA입니다. 구동 IC의 허용 전류도 확인하세요.

구동 방법

디코더 IC를 쓰기

BCD(4비트 이진수)를 7세그먼트 신호로 바꿔 주는 전용 IC를 쓰면 배선이 크게 줄어듭니다.

  • 74LS47: 공통 애노드용입니다. 출력이 오픈 컬렉터(Low로 당김)라서 세그먼트 저항을 달아 FND의 각 핀에 연결하고, COM은 +5V에 연결합니다.
  • CD4511: 공통 캐소드용입니다. 출력이 High로 구동되어 공통 캐소드 FND에 연결합니다.
  • CD4543: 래치와 위상 입력을 가진 디코더로, 공통 캐소드와 공통 애노드 모두 쓸 수 있습니다.

패턴도의 내장 IC 목록에는 74LS47, CD4511, CD4543이 있어 시뮬레이션으로 같은 회로를 확인할 수 있습니다. 74LS47 입력 핀은 A(7번), B(1번), C(2번), D(6번)이고, LT(3번), BI/RBO(4번), RBI(5번)는 평소에 +5V에 연결합니다. 실제 연결 예제는 74LS90 + 74LS47 + FND로 0~9 숫자 카운터 만들기와 DIP 스위치로 숫자를 고르는 7세그먼트 표시기에 있습니다.

마이크로컨트롤러로 직접 구동하기

세그먼트 7개(+dp)를 입출력 핀으로 각각 구동하면 디코더가 필요 없습니다. 자릿수가 늘어나면 핀이 부족해지므로, 여러 자리는 다중화(멀티플렉싱)를 씁니다. 각 자리의 COM을 순서대로 빠르게(수백 Hz 이상) 켜고, 그 자리의 세그먼트 패턴만 출력하면 눈에는 모든 자리가 동시에 켜진 것처럼 보입니다. 이때 COM에는 트랜지스터로 큰 전류를 흘려 주는 회로가 필요합니다(트랜지스터 스위치 회로).

만능기판에서 쓸 때

  • 소수점이 오른쪽 아래에 오는 방향이 정상입니다. 거꾸로 꽂으면 숫자가 뒤집혀 보입니다.
  • 저항 7개를 FND 근처에 일렬로 놓고 각 세그먼트 핀에 직결하면 배선이 짧아집니다.
  • FND와 디코더 사이 배선이 많으므로 핀 번호를 표로 적어 두고 하나씩 체크하세요.

정리

7세그먼트는 공통 캐소드와 공통 애노드를 먼저 구분하고, 세그먼트마다 저항을 달며, 디코더 IC를 쓰면 배선이 줄어듭니다. 10핀 FND의 핀 순서(1=e, 2=d, 3=COM, 4=c, 5=dp, 6=b, 7=a, 8=COM, 9=f, 10=g)를 기억해 두세요. 다음으로 74LS·74HC 로직 게이트 기초로 디지털 IC에 익숙해지거나 바로 작품 예제를 만들어 볼 수 있습니다.

The seven-segment display is the indicator that shows digits in clocks, calculators, and instruments. In Korea the name FND (Flexible Numeric Display) is more familiar. It shows digits and some letters with seven bar-shaped LEDs and one decimal point. This article covers the structure of a seven-segment display, how to tell common cathode from common anode, calculating the resistor for each segment, and the pinout and driving of the 10-pin FND-500/507.

Structure

abcdefgdp세그먼트 이름Segment namesLED 7개 + 소수점 1개7 LEDs + 1 decimal point공통 캐소드 (예: FND-500)Common cathode (e.g. FND-500)ab…공통 → GNDCommon → GND세그먼트 핀에 High를 주면 켜짐Drive a segment pin High to light it공통 애노드 (예: FND-507)Common anode (e.g. FND-507)ab…공통 → +VCommon → +V세그먼트 핀을 Low로 당기면 켜짐Pull a segment pin Low to light it
The segment names (a to g, dp) and the internal connections of common cathode and common anode

A seven-segment display has six segments, a, b, c, d, e, and f, forming the outline clockwise from the top, a g in the middle, and a separate decimal point (dp). The digit 8 is all seven lit, and the digit 1 lights only b and c.

One terminal of the LED of every segment is tied together, and depending on which side is tied, there are two types.

TypeTied sideHow to light itTypical part
Common cathode (CC)Cathode (−) is commonCommon pin to GND, segment pins HighFND-500
Common anode (CA)Anode (+) is commonCommon pin to +V, segment pins pulled LowFND-507

If you mix them up, it lights inverted or not at all, so check the part name and type first.

Pinout of the 10-pin FND

The widely used 0.56-inch 10-pin FND (FND-500, FND-507, and so on) has 5 pins on the top and 5 on the bottom, and two common pins (COM). The two COM pins are connected inside, so connecting just one is enough.

Pin number12345678910
RoleedCOMcdpbaCOMfg

With the digit face toward you and the decimal point at the lower right, the bottom row is pins 1 to 5 from the left, and the top row is pins 6 to 10 from the right. The gap between the two rows is 6 holes (15.24 mm) and the pin spacing within a row is 2.54 mm, so it plugs into perfboard in a 5-hole × 2-row area. The FND-500 and FND-507 in Patterndo use the same layout.

Telling common cathode from common anode

When the part name has worn off or you are not sure, check with the multimeter's diode measurement mode.

  1. Set the multimeter to diode (▶|) mode. The red terminal is + and the black terminal is −.
  2. Touch the red probe to a COM pin (pin 3 or 8) and the black probe to the other pins one by one. If a segment lights faintly, it is common anode.
  3. Conversely, if it lights when the black probe is on COM and the red probe is on the other pins, it is common cathode.

Blue and white LEDs may not light because the multimeter's voltage is low. In that case, check directly with a 5 V supply and a resistor.

Segment resistors

Each segment is an LED, so it needs a current-limiting resistor. The calculation is the same as in LED Current-Limiting Resistors. With 5 V, Vf about 2 V, and about 9 mA per segment, (5 − 2) ÷ 0.009 ≈ 330Ω. You can use the LED resistor calculator for the calculation.

  • Put one resistor per segment. If you put a single resistor on the COM side, brightness varies with the number of segments lit (1 is bright and 8 is dim).
  • The digit 8 lights seven segments, so the total current is 7 × 9mA ≈ 63mA. Also check the allowed current of the driver IC.

How to drive it

Using a decoder IC

A dedicated IC that converts BCD (a 4-bit binary number) to seven-segment signals greatly reduces the wiring.

  • 74LS47: for common anode. The output is open collector (pulls Low), so connect a segment resistor to each FND pin and connect COM to +5 V.
  • CD4511: for common cathode. The output is driven High and connects to a common-cathode FND.
  • CD4543: a decoder with a latch and a phase input that can be used with both common cathode and common anode.

The built-in IC list in Patterndo includes the 74LS47, CD4511, and CD4543, so you can check the same circuits by simulation. The 74LS47 input pins are A (pin 7), B (pin 1), C (pin 2), and D (pin 6), and LT (pin 3), BI/RBO (pin 4), and RBI (pin 5) are normally tied to +5 V. Real connection examples are in A 0–9 Digit Counter with a 74LS90, 74LS47, and Seven-Segment Display and A Seven-Segment Display Selected with a DIP Switch.

Driving it directly from a microcontroller

If you drive the seven segments (+dp) with individual I/O pins, no decoder is needed. As the number of digits grows you run out of pins, so for multiple digits use multiplexing. Turn on each digit's COM in turn quickly (hundreds of Hz or more) and output only that digit's segment pattern, and to the eye all the digits look lit at once. In that case, the COM needs a circuit that carries a large current with a transistor (Transistor Switch Circuits).

Using it on perfboard

  • The orientation with the decimal point at the lower right is normal. If you plug it in backwards, the digits look upside down.
  • If you line up the seven resistors in a row near the FND and connect them straight to each segment pin, the wiring is shorter.
  • There is a lot of wiring between the FND and the decoder, so write the pin numbers in a table and check them off one by one.

Summary

For a seven-segment display, first tell common cathode from common anode, put a resistor on every segment, and use a decoder IC to cut down the wiring. Remember the pin order of the 10-pin FND (1 = e, 2 = d, 3 = COM, 4 = c, 5 = dp, 6 = b, 7 = a, 8 = COM, 9 = f, 10 = g). Next, you can get used to digital ICs with 74LS and 74HC Logic Gate Basics, or build a project example right away.

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이 글은 학습 목적의 일반적인 안내입니다. 부품마다 규격과 핀 배열이 다를 수 있으니 실제 작업 전에는 사용하는 부품의 데이터시트를 확인하세요. 안전과 관련된 작업은 항목별 주의 사항을 먼저 읽고 진행하세요.This article is general guidance for learning purposes. Specifications and pinouts differ between parts, so check the datasheet of the part you use before real work. For safety-related work, read the cautions for each item first.