меню на семисегментном индикаторе

Четырехразрядный семисегментный индикатор Ардуино

Светодиодный четырехразрядный семисегментный индикатор Ардуино используется для создания счетчиков или таймеров на Arduino, вывода числовых значений с датчиков в готовых проектах. Рассмотрим распиновку четырехсимвольного светодиодного индикатора, как подключить модуль к плате Arduino и рассмотрим несколько примеров использования индикатора с подробным описанием программ.

Распиновка 4 разрядного 7 сегментного индикатора

Распиновка сегментов индикатора, состоящего из четырех символов ничем не отличается от одно символьного семисегментного индикатора Ардуино. Отличие модуля в количестве разрядов (символов) — каждый разряд включается отключением питания от соответствующего катода. Таким образом все светодиоды одного сегмента в разрядах (например, A-A-A-A) подключены параллельно к общему катоду.

Распиновка четырехразрядного семисегментного светодиодного индикатора

С включением сегмента довольно просто разобраться. Разберем небольшой пример. Изначально на все 4 разряда (D1, D2, D3, D4) подано напряжение. Чтобы включить сегмент A на втором символе, необходимо на ножку A (анод) подать напряжение. Но сегмент не загорится, пока мы не отключим напряжение у ножки D2. Таким образом можно включать любой светодиод на модуле 7 сегментного индикатора.

Проблема подключения индикатора к Arduino состоит в том, что используется сразу много пинов на плате. Кроме того, выводить на индикаторе одновременно можно только одну цифру. Поэтому необходимо за очень короткое время по очереди выводить нужную цифру на каждом из разрядов. Человеческое зрение не успевает уловить переключение и вам будет казаться, что все разряды горят одновременно.

Подключение 4 разрядного 7 сегментного индикатора

Для этого занятия нам потребуется:

В первом примере мы продемонстрируем простую программу, чтобы можно было наглядно понять, как работает 4-разрядный 7-сегментный индикатор к Ардуино. Схема подключения индикатора к микроконтроллеру представлена на схеме выше, но в первом примере не все пины Ардуино используются в программе. Подключите светодиодный четырехразрядный индикатор к плате и загрузите следующий код.

Источник

Семисегментный индикатор

Существуют такие параметры, для которых было бы удобнее выдавать объективную информацию, чем просто индикацию. Например, температура воздуха на улице или время на будильнике. Да, все это можно было бы сделать на светящихся лампочках или светодиодах. Один градус — один горящий светодиод или лампочка и тд. Но считать эти светлячки — ну уж нет! Но, как говорится, самые простые решения — самые надежные. Поэтому, долго не думая, разработчики взяли простые светодиодные полосы и расставили их в нужном порядке.

Семисегментные индикаторы

С появлением светодиодов ситуация кардинально изменилась в лучшую сторону. Светодиоды сами по себе потребляют маленький ток. Если расставить их в нужном положении, то можно высвечивать абсолютно любую информацию. Для того, чтобы высветить все арабские цифры, достаточно всего семь светящихся светодиодных полос — сегментов, выставленных определенным образом:

Почти ко всем таким семисегментным индикаторам добавляют также и восьмой сегмент — точку, для того, чтобы можно было показать целое и дробное значение какого-либо параметра

По идее у нас получается восьми сегментный индикатор, но по-старинке его также называют семисегментным.

Что получается в итоге? Каждая полоска на семисегментном индикаторе засвечивается светодиодом или группой светодиодов. В результате, засветив определенные сегменты, мы можем вывести цифру от 0 и до 9, а также буквы и символы.

Виды семисегментных индикаторов и обозначение на схеме

Существуют одноразрядные, двухразрядные, трехразрядные и четырехразрядные семисегментные индикаторы. Более четырех разрядов я не встречал.

На схемах семисегментный индикатор выглядит примерно вот так:

В действительности же, помимо основных выводов, каждый семисегментный индикатор также имеет общий вывод с общим анодом (ОА) или общим катодом (ОК)

Внутренняя схема семисегментного индикатора с общим анодом будет выглядеть вот так:

а с общим катодом вот так:

Если семисегментный индикатор у нас с общим анодом (ОА), то в схеме мы должны на этот вывод подавать «плюс» питания, а если с общим катодом (ОК) — то «минус» или землю.

Как проверить семисегментный индикатор

У нас имеются в наличии вот такие индикаторы:

Для того, чтобы проверить современный семисегментный индикатор, нам достаточно мультиметра с функцией прозвонки диодов. Для начала ищем общий вывод — это может быть или ОА или ОК. Здесь только методом тыка. Ну а далее проверяем работоспособность остальных сегментов индикатора по схемам выше.

Как вы видите ниже на фото, у нас загорелся проверяемый сегмент. Таким же образом проверяем и другие сегменты. Если все сегменты горят, то такой индикатор целый и его можно использовать в своих разработках.

Иногда напряжения на мультиметре не хватает для проверки сегмента. Поэтому, берем блок питания, и выставляем на нем 5 Вольт. Чтобы ограничить ток через сегмент, проверяем через резистор на 1-2 Килоома.

Таким же образом проверяем индикатор от китайского приемника

В схемах семисегментные индикаторы соединяются с резисторами на каждом выводе

В нашем современном мире семисегментные индикаторы заменяются жидко-кристаллическими индикаторами, которые могут высвечивать абсолютно любую информацию

но для того, чтобы их использовать, нужны определенные навыки в схемотехнике таких устройств. Поэтому, семисегментные индикаторы до сих пор находят применение, благодаря дешевизне и простоте использования.

Источник

Семисегментный индикатор | Программирование микроконтроллеров

Семисегментный индикатор ввиду своей красочности часто применяется для отображения информации, например значения температуры, величины напряжения либо тока. В этой статье мы продолжаем изучать программирование микроконтроллеров и уже научимся подключать к микроконтроллеру ATmega8 простейший одноразрядный семисегментный индикатор, и будем отображать на нем цифры.

Давайте начнем все по порядку. Для начала рассмотрим, что собою представляет семисегментный индикатор. Внешне он имеет различные размеры. Главным идентификатором служит высота цифры, которая в справочниках приводится в дюймах. Высота цифры имеет стандартный ряд значений, который приводится в дюймах.

По количеству разрядов различают одно-, двух-, трех-, и четырехразрядные индикаторы. Бывает и более разрядов, но они встречаются довольно редко.

Семисегментный индикатор. Принцип работы семисегментного индикатора

Любой семисегментный индикатор обязательно состоит из семи сегментов. Отсюда и происходит его название. Каждый сегмент – это обычный отдельный светодиод. Мощные семисегментники могут содержать в одном сегменте несколько, как правило, последовательно соединенных светодиодов.

Кроме того в корпусе помимо сегментов находится еще и точка или запятая или другой символ.

С помощью семи сегментов можно изобразить десять цифр: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 и некоторые буквы, как латиницы, так и кириллицы.

Светодиоды всех элементов соединяются одноименными выводпми между собой или анодами, или катодами. Поэтому разделяют семисегментные индикаторы с общим анодом и общим катодом.

Вне зависимости от количества разрядов и размеров цифр каждый сегмент имеет название в виде одной из первых букв английского алфавита: a, b, c, d, e, f, g. Точка обозначается dp.

Для того чтобы засветить один из светодиодов семисегментного индикатора с общим анодом следует на общий вывод (анод) подать «+», а на соответствующий отдельный вывод – «-» источника питания.

Если применяется общий катод, – то наоборот – минус подается на общий, а плюс на отдельный вывод.

Чтобы отобразить на индикаторе цифру или букву следует засветить несколько сегментов. Например, для отображения единицы 1 задействуются сегменты b и c. При отображении восьмерки 8 задействуются все символы от a до g. Пятерка получается из таких символов: a, c, d, f, g.

Как подключить семисегментный индикатор к микроконтроллеру

Теперь рассмотрим, как подключить семисегментный индикатор к микроконтроллеру ATmega8. Подключим его к порту D. Данные порт имеет все восемь бит, что очень удобно сочетается с количеством выводов одноразрядного семисегментного индикатора, у которого их также восемь с учетом вывода для точки.

Схемы подключения с общим анодом ОА и общим катодом ОК аналогичны, только общий вывод подключается соответственно к плюсу или минусу источника питания.

Все светодиоды подключаются к выводам микроконтроллера через отдельные резисторы сопротивлением 220…330 Ом.

Не стоит экономить на резисторах и подключать все элементы через один общий резистор. Поскольку в таком случае с изменением числа задействованных сегментов будет изменяться величина тока, протекающего через них. Поэтому цифра 1 будет светиться ярче, чем 8.

Чтобы знать какой из выводов отвечает тому или иному сегменту нам понадобится распиновка семисегментного индикатора. Отсчет выводов, как и у микросхем, начинается с левого нижнего и продолжается против часовой стрелки. При этом лицевая сторона индикатора должна быть направлена вверх, а выводы вниз.

Теперь создадим модель в Протеусе и соберем схему на макетной плате. Далее по мере написания кода будем проверять работу микроконтроллера на модели и на реальном устройстве.

Семисегментный индикатор в Proteus находится в категории (Category) Optoelectronics (Оптоэлектроника). Ниже в подкатегории (Sub-category) следует кликнуть по строке 7-Segment Displays. После этого в окне результатов (Results) выбираем одноразрядный семисегментный индикатор 7SEG-MPX1-CC.

Код для микроконтроллера ATmega8

Теперь пишем код. Сначала настраиваем порт D полностью на выход. Для отображения единицы 1 задействуются сегменты b и c, выводы которых подключены к PD1 и PD2. Поэтому соответствующие биты регистр PORTD нужно установить в единицу.

PORTD = 0b00000110; //1

После компиляции кода и прошивки кода результаты мы видим в Proteus и на макетной плате.

Аналогичным образом формируются все цифры.

Давайте сделаем программу более интересной, так, чтобы цифры изменялись в порядке нарастания от нуля до девяти с паузой 0,3 секунды.

#define F_CPU 1000000L

PORTD = 0b00111111; //0

PORTD = 0b00000110; //1

PORTD = 0b01011011; //2

PORTD = 0b01001111; //3

PORTD = 0b01100110; //4

PORTD = 0b01101101; //5

PORTD = 0b01111101; //6

PORTD = 0b00000111; //7

PORTD = 0b01111111; //8

PORTD = 0b01101111; //9

Данный код можно значительно упорядочить и этим мы займемся в последующих статьях по программированию микроконтроллера ATmega8. На этом заканчиваем наше первое знакомство с семисегментными индикаторами.

Еще статьи по данной теме

Тут такая засада.
На Atiny2323 все работает нормально, на Atmega8 семисегментный индикатор постоянно мерцает. Правда схема такая же как и на Atiny2323 т.е. без кварца. Не подскажите в чем дело?

Дело в том, что по-умолчанию частота работы встроенного генератора (RC-цепочки) Atiny2323 4 МГц, а ATmega8 – 1 МГц, поэтому на меге заметна частота мерцания.

Дмитрий,
Поизучал даташит, правильно понимаю что для установки 4Мгц нужно установить CKSEL3..0 в 0011?

Дмитрий, и еще вопрос в догонку.
Какие кварцы (частоты, типы, кол-во) стоит прикупить для изучения микроконтроллеров?

Сначало зажги светодиод,потом помигай им,потом подключи кнупку,чтоб программа заработал когда нажал кнопку и т.д.кварц для этого не нужен.От простого к сложному.

Автору большое спасибо. После видео уроков на ютубе появился интерес к МК.
Большая просьба автору. Вы собирались сделать материал по динамической индикации –
семи-сегментного индикатора. Возможно, вы бы, могли бы сделать материал, сегменты индикатора к разным портам. Например к двум портам МК.

#define F_CPU 1000000UL
#include
#include
#include
//—————————————————————
#define SetBit(reg, bit) reg |= (1 29.11.2018 Ответить

Относительно просто динамическую индикацию подключать, применяя оператор switch case.

Да, просто, но как быть с сегментами на разных портах? да еще и так чтоб начинающий смог понять. То что что я видел, с кучей подключаемых библиотек, где хрен разберешь последовательность и что откуда берется, выглядит (как для начинающего) уж очень муторно. Если у Вас будет свободное время, сделайте урок по динамической индикации с сегментами на разных портах, это будет единственное видео на ютубе и единственный урок с комментариями (если будет конечно;) )

Это нужно быть совсем нубом в прерывании тратить время на перебор 13ти кейсов в свитче.
Все делается одним сдвигом N влево в зависимости от размера кейса и джамп на кейс по получившимся смещению после сдвига N. 2 инструкции чтобы попасть в кейс. Но для этого нужно уметь на ассемблере написать.
Еще гасится весь дисплей, потом куча кода проходит до момента отображения сегмента. Все это время дисплей не горит. Лажа полная, а не пример.
У меня даже на убогом нувотоне, где одна инструкция по 3 такта,а не один как у avr обновление дисплея занимает 4.7микросекунды. То есть я могу его обновлять с частотой аж 200 кГц. И каждая нога тоже отдельно дергается, а не просто в порт кинуть. И между моментом когда все гасится и отображается новый сегмент вообще нет пробела, следующей же ассемблерной инструкцией начинает зажигаться.
Так что хочешь сделать быстро и качественно динамическую индикацию без ассемблера не обойтись.

Что-то не весь код с копировался, напиши почту я сброшу.

Источник

Часы на Arduino и 4-х разрядном семисегментном индикаторе

В настоящее время во встраиваемой электронике (и не только) достаточно широкое применение находят часы на семисегментных дисплеях (индикаторах). Ранее на нашем сайте мы уже рассматривали подключение семисегментного дисплея к плате Arduino Uno, также у нас представлены проекты различных часов на основе Arduino:

В этой же статье мы рассмотрим создание часов на основе платы Arduino и четырех семисегментных дисплеях. Управление семисегментными дисплеями мы будем осуществлять с помощью технологии мультиплексирования.

Необходимые компоненты

4-х разрядный семисегментный дисплей (4-Digit 7 Segment Display)

4-х разрядный семисегментный дисплей состоит из четырех семисегментных дисплеев, объединенных в единое устройство. Иногда говорят, что эти дисплеи “мультиплексированы вместе”, поэтому для управления ими можно использовать технологию мультиплексирования. Этот дисплей можно использовать для отображения цифр, а также некоторых букв. Дисплей можно использовать в обоих направлениях. 4 символа удобно использовать для изготовления электронных часов или счетчика от 0 до 9999.

На следующем рисунке показана внутренняя схема соединений 4-х разрядного семисегментного дисплея.

Каждый сегмент дисплея имеет собственный светодиод и им можно индивидуально управлять. Светодиоды таким образом скомпонованы в составе дисплея, что каждый из них освещает только свой сегмент (к которому он относится). Семисегментные дисплеи могут быть с общим катодом и общим анодом, как показано на следующем рисунке.

В семисегментном дисплее с общим катодом (ОК) отрицательные выводы всех светодиодов соединены вместе и образую общую землю. В схеме с общим анодом (ОА) положительные выводы всех светодиодов соединены вместе и они образуют общий вывод напряжения постоянного тока (VCC).

На нашем сайте есть достаточно подробные статьи про устройство семисегментных дисплеев и их программированию – они написаны для микроконтроллеров семейства AVR, но я думаю провести аналогию с Arduino вам будет не трудно:

Использование технологии мультиплексирования

Так каким образом мы можем на подобном 4-х символьном семисегментном дисплее отобразить, к примеру, число 1234? Это возможно сделать с использованием технологии мультиплексирования. Смысл этой технологии достаточно прост – в каждый момент времени мы отображаем только один символ (из 4-х возможных) на данном дисплее. Переключение между отображением всех 4-х символов происходит достаточно быстро – поэтому человеческий глаз воспринимает их непрерывно горящими.

Регистр сдвига 74HC595

Микросхема 74HC595 представляет собой 8-битовый регистр сдвига, работающий по принципу Serial IN – Parallel OUT (последовательный вход – параллельный выход). То есть данный регистр сдвига принимает входные данные последовательно и обеспечивает параллельный вывод этих данных на своих 8 контактах. С его помощью можно значительно уменьшить количество используемых контактов микроконтроллера (в нашем случае платы Arduino). Более подробно о подключении регистра сдвига 74HC595 к платы Arduino можно прочитать в этой статье.

Микросхема 74HC595 использует 3 контакта (Clock, Data & Latch) для подключения к микроконтроллеру и позволяет контролировать 8 своих выходных контактов. Контакт Clock используется для непрерывной подачи синхронизирующих импульсов, а контакт Data предназначен для подачи на него необходимых данных. Регистр сдвига 74HC595 работает по интерфейсу SPI, подробную информацию по использованию данного интерфейса в платах Arduino вы можете почерпнуть в этой статье. Назначение контактов микросхемы 74HC595 приведено на следующих двух рисунках.

Расшифровка обозначений контактов регистра сдвига74HC595 на русском языке выглядит следующим образом.

Q0-Q7 – восемь параллельных выходов общего назначения. Данные выходы нужны для того, чтобы мы могли как-то воспользоваться пришедшими данными по SPI – подключить линейку светодиодов, либо сегменты какого-то индикатора, либо дешифратор и т.д.

VCC – напряжение питания.

GND – общий провод.

DS – последовательный вход данных или MOSI.

MR – это master reset. Сбрасывает все выходы в 0. Для нормального функционирования регистра сдвига на нем должна быть логическая 1.

SH_CP – в нашем случае это будет chip select.

ST_CP – это контакт управления регистром хранения, в нашем случае это будет контакт синхронизации, на который необходимо подавать тактовые импульсы. Но Arduino будет делать для нас это автоматически при использовании соответствующей команды.

OE – задействования выхода. При отрицательном значении последовательный выход включен, при положительном – выключен.

Модуль часов реального времени DS3231

Внешний вид данного модуля представлен на следующем рисунке.

Модуль предназначен для хранения времени и даты даже когда общее питание схемы выключено – для этой цели в его состав входит элемент питания CR2032. В состав модуля DS3231 входит также датчик температуры, поэтому его можно использовать в различных встраиваемых устройствах, например, в цифровых часах с индикатором температуры и т.д. Модуль работает по интерфейсу I2C. На нашем сайте вы можете посмотреть следующие проекты с использованием данного модуля:

Назначение контактов (распиновка) модуля DS3231 приведена в следующей таблице.

Теперь перейдем непосредственно к схеме нашего проекта.

Схема проекта

Схема часов на Arduino и 4-х разрядном семисегментном индикаторе представлена на следующем рисунке.

В следующей таблице представлены необходимые соединения между модулем часов реального времени и платой Arduino Uno.

В следующей таблице представлены необходимые соединения между регистром сдвига 74HC595 и платой Arduino Uno.

В следующей таблице представлены необходимые соединения между регистром сдвига 74HC595, 4-х разрядным семисегментным дисплей и платой Arduino Uno.

Внешний вид собранной конструкции проекта показан на следующем рисунке.

Объяснение программы для Arduino

Полный код программы и видео, демонстрирующее работу проекта, приведены в конце статьи. Здесь же мы рассмотрим основные фрагменты кода программы.

В программе мы должны считывать время (часы и минуты в 24-часовом формате) с модуля часов реального времени и конвертировать их в формат для отображения на 4-х символьном семисегментном дисплее.

В нашем проекте часы и минуты считываются с модуля часов реального времени и они потом объединяются вместе, например, 0930 – это будет 09:30 pm. Затем мы выделяем индивидуальные цифры из этого считанного числа. Далее эти индивидуальные цифры преобразуются в двоичный формат и передаются на регистр сдвига, а с него на семисегментный дисплей. Для отображения всех четырех символов мы используем технологию мультиплексирования – то есть в каждый момент времени мы отображаем только один символ, но переключение между символами происходит с высокой частотой, поэтому человеческий глаз этого не замечает.

Итак, первым делом в программе подключим необходимые библиотеки.

Источник