Подключение семисегментного индикатора по трём проводам (74hc595)

Подключение семисегментных индикаторов с помощью сдвигового регистра 74HC595. Делаем простой термометр на Attiny13 и LM35

Подключение семисегментного индикатора по трём проводам (74hc595)

Автор: AntonChip. Дата публикации: 06 февраля 2013.

Рейтинг:  5 / 5

Для управления регистром в обычной ситуации достаточно всего лишь трёх  выводов : SH_CP, ST_CP, DS. Рассмотрим работу регистра на примере цифрового термометра с датчиком LM35. LM35 – прецизионный датчик температуры с аналоговым выходом. В нашем примере будет измеряет температуру от 0 до 150 градусов Цельсия. При подаче двухполярного питания может измерять отрицательную температуру.

Характеристики датчика LM35:– отображение в градусах Цельсия;- линейная зависимость 10 мВ/°С;- точность измерения 0,5°С;- предел измерения температуры от -55°С до +150°С;- напряжение питания 4-30В;

– выпускаются в корпусах TO-46, SO-8, TO-92, TO-220.

Контроллер используем наиболее подходящий – Attiny13, который работает от внутреннего генератора частотой 4,8 MHz. Семисегментные индикаторы используются любые с общим катодом, они подключаются к регистрам через токоограничительные ризисторы сопротивлением 220 Ом.

Функция write_display отвечает за передачу данных в регистры, в переменную data заносятся передаваемые данные, переменная nbytes определяет количество регистров, в нашем примере их 3 штуки.

Измерение сигнала с датчика происходит по окончанию преобразования АЦП, затем это значение конвертируется, усредняется и передается в регистры, в общем ничего сложного.

Ниже исходный текст программы c подробным описанием:

// Подключение семисегментных индикаторов с помощью сдвигового регистра 74HC595. // Делаем простой термометр на Attiny13 и LM35. #include #include #include volatile unsigned int adc_counter, temperature, value; // Прерывание по окончанию преобразования АЦП ISR(SIG_ADC) { // Vref = 5V, выход с датчика от 0 до 1,5V // max напряжение на входе 4,99V // k = 499/1023 = 0,487 или 26/53 value = value + ((ADC*26)/53); adc_counter++; } // Массив значениий для семисегментного индикатора //——————0—–1—–2—–3—–4—–5 char SEGMENTE[] = {0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, //——————6—–7—–8—–9—-пусто 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F, 0x00}; // Функция вывода данных через регистр void write_display(unsigned char *data, unsigned char nbytes) { unsigned char mask,i; for(i = 0; i < nbytes; i++) { mask = 0x80; for(char k = 0; k < 8; k++) { // сравниваем каждый бит с единицей if(data[i] & mask) { PORTB |= (1

Источник: https://radioparty.ru/programming/avr/c/464-lesson-74hc595

4-разрядный 7-сегментный индикатор hs420561k-32 в связке с 74HC595 и arduino

Сегодня в статье я хочу реализовать основу для нового простенького проекта – погодный термометр. Мой старый аналоговый градусник видимо сломался и показывает сейчас +16, хотя за окном в самом разгаре осень и gismeteo утверждает, что сейчас не теплее +3 — +4 градусов.

В связи с этим я решил сделать цифровой термометр, из запчастей не хватает только самого градусника – его уже заказ и через пару недель, когда товар приедет, будет продолжение статьи. А пока можно разобраться с выводом информации, для этих целей у меня завалялся 4-разрядный 7-сегментный индикатор hs420561k-32.

Есть куда более удачные и прокаченные версии подобных индикаторов, с уже встроенными микрочипами управления. Но с такими модулями не интересно разбираться, там всего 4 или 5 ног – две и которых это питание. Мне, как новичку, куда больше доставляет удовольствия разбираться во всем самому.

И индикатор hs420561k-32 в этом отношении меня полностью устраивает. Ниже приведена фотография собранной на макетной плате схемы.

Что такое 4-разрядный 7-сегментный индикатор hs420561k-32

Как можно увидеть на фото, 4-разрядный 7-сегментный индикатор идеально подходит для задуманного прибора. Один разряд будет отвечать за вывод минуса, при необходимости, второй и третий разряд оставим для вывода градусов, а четвертый будет просто для красоты, всегда выводить значок градусов.

В первую очередь нужно разобраться, как работает индикатор. У модуля 12 ног, 4 из них являются катодами, и каждый отвечает за один разряд из четырех – на какую ногу будет подан минус, тот разряд и будет активным.

8 других являются анодами и каждая отвечает за один из 7 сегментов и за точку внизу цифры. Таким образом, мы можем управлять каждым сегментом и разрядом. Единственная проблема кроется в том, что выводить можно одновременно только одну цифру на каждом разряде.

Побороть это не сложно, достаточно просто за очень короткий промежуток времени по очереди выводить нужную информацию на каждый из разрядов. Человеческий глаз не сможет уловить переключение и будет казаться, что одновременно горят все разряды.

Даже фотокамера не смогла это уловить – это видно по фотографии, которую я прикладывал выше.
Посмотреть какая нога индикатора за что отвечает, можно по картинке ниже.

Для удобства работы и чтобы закрепить знания из прошлой статьи про сдвиговый регистр я решил использовать в схеме микросхему 74HC595. Это снизит количество задействованных пинов ардуино.

Ниже я привел схему подключений, она получилось кривая, надеюсь, со временем я научусь рисовать их качественней :). P.S.

На схеме я не нарисовал 3 резистора — пропустил, их нужно добавить между пинами arduino и ножками hs420561k-32 с именами A, F и B.

Что использовалось в проекте

Скетч для управлением индикатором hs420561k-32

Теперь остается только написать скетч, его код приведен ниже, а также доступен для скачивания тут: скачать.

//Пин подключен к SH_CP входу 74HC595 int clockPin = 6; //Пин подключен к ST_CP входу 74HC595 int latchPin = 7; //Пин подключен к DS входу 74HC595 int dataPin = 8; // Пины разрядов цифер int pins_numbers[4] = {2, 3, 4, 5}; // Биты для отображения цифер от 0-9, минуса и символ градуса цельсия byte numbers_array[12] = { B00111111, B00000110, B01011011, B01001111, // 0 1 2 3 B01100110, B01101101, B01111101, B00000111, // 4 5 6 7 B01111111, B01101111, B01000000, B01100011 // 8 9 – о }; void setup() { //устанавливаем режим OUTPUT pinMode(latchPin, OUTPUT); pinMode(clockPin, OUTPUT); pinMode(dataPin, OUTPUT); for(int i; i

Источник: https://vk-book.ru/4-razryadnyj-7-segmentnyj-indikator-hs420561k-32-v-svyazke-s-74hc595-i-arduino/

Семисегментный индикатор | Программирование микроконтроллеров ⋆ diodov.net

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.

Читайте также:  Универсальные бп с защитой от перегрузок и к.з.

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.

#include<\p>

int main(void)

{

    DDRD = 0b11111111;

        while (1)

    {

         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

#include<\p>

#include<\p>

int main(void)

{

    DDRD = 0b11111111;

    while (1)

    {

         PORTD = 0b00111111; //0

         _delay_ms(300);

         PORTD = 0b00000110; //1

         _delay_ms(300);

         PORTD = 0b01011011; //2

         _delay_ms(300);

         PORTD = 0b01001111; //3

         _delay_ms(300);

         PORTD = 0b01100110; //4

         _delay_ms(300);

         PORTD = 0b01101101; //5

         _delay_ms(300);

         PORTD = 0b01111101; //6

         _delay_ms(300);

         PORTD = 0b00000111; //7

         _delay_ms(300);

         PORTD = 0b01111111; //8

         _delay_ms(300);

         PORTD = 0b01101111; //9

         _delay_ms(300);

            }

}

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.

Скачать программы и модель в Proteus

Источник: http://diodov.net/semisegmentnyj-indikator-programmirovanie-mikrokontrollerov/

Урок 20. Подключение семисегментного индикатора по трём проводам (74HC595)

Семисегментный индикатор отличное средство для отображения небольшого объема информации, он может отображать все цифры и некоторые буквы. Он достаточно дешёв, распространён, им легко управлять. Но у семисегментного индикатора есть один существенный недостаток – это большое количество проводов для его управления.

Представьте ситуацию, вы собираете, какое либо устройство на микроконтроллере и вам нужно добавить средство отображения информации, например семисегментник. Хорошо когда МК “жирный” и в нём есть куча лишних портов ввода/вывода, а если МК “маленький”, attiny13 или attiny25, например? Тогда чтобы подключить индикатор вам нужно использовать сдвиговый регистр.

О нём сейчас и пойдет речь, а точнее как им управлять в BASCOM-AVR.

Чтобы понять, как управлять сдвиговым регистром с помощью МК, давайте поставим перед собой следующую задачу: Собрать устройство, которое будет поочерёдно отображать цифры от 0 до 9 на семисегментном индикаторе с помощью сдвигового регистра 74HC595, а в качестве управляющего контроллера используем МК Attiny13.

И так, “железная” часть реализации данной задачи, принципиальная схема:

Как видим всё просто, семисегментный индикатор можно использовать практически любой с общим анодом. Я использовал GNS-5612BS-21. Питание схемы от 3 до 5.5 вольт. Я думаю, вам не нужно объяснять, что такое сдвиговый регистр и как он работает.

Теперь “программная” часть задачи, откроем BASCOM-AVR и напишем следующий код:

regfile = “attiny13.dat”
$crystal = 1200000
$hwstack = 8
$swstack = 16
$framesize = 16 Config Portb.2 = Output
Config Portb.1 = Output
Config Portb.0 = Output Ds Alias Portb.2
Sh_cp Alias Portb.0
Const St_cp = 1 Dim Level As Integer
Dim R1 As Byte Do If Level = 9 Then
Level = 0
Else
Incr Level
End If R1 = Lookup(level , Numbers)
Shiftout Ds , Sh_cp , R1 , 1
Pulseout Portb , St_cp , 5 Wait 1
Loop End Numbers:
Data &B10000001 '0
Data &B11110011 '1
Data &B01001001 '2
Data &B01100001 '3
Data &B00110011 '4
Data &B00100101 '5
Data &B00000101 '6
Data &B10110001 '7
Data &B00000001 '8
Data &B00100001 '9

Этот код должен отображать цифры от 0 до 9 на семисегментном индикаторе с временным интервалом в 1 секунду. Давайте разберемся, как же всё так работает и почему.

1, 2, 3, 4 и 5 строка кода: Указываем используемый микроконтроллер (Attiny13), устанавливаем тактовую частоту МК (1.2 МГц) и размеры стека и фрейма памяти.

7, 8 и 9 строки кода: Конфигурирование портов микроконтроллера PORTB.2, PORTB.1, PORTB.0 на выход.

11 и 12 строки кода: Назначение имён для определённых портов, в данном случае Ds для PORTB.2 и Sh_cp для PORTB.0.

13 строка кода: Назначение константы St_cp = 1, в данной константе прописан номер порта PORTB.1 к которому подключена нога St_cp сдвигового регистра.

15 и 16 строки кода: Назначение переменных, в которых буду храниться “промежуточные” данные.

18 и 31 строки кода: Операторные скобки (Do, Loop) бесконечного цикла, то есть код заключённый в эти скобки будет выполняться бесконечно.

20, 21, 22, 23 и 24 строки кода: Здесь постоянно увеличивается значение переменной Level, при достижении переменной значения 9 ей присваивается 0 и счёт начинается заново. Кстати значение переменной Level и выводится на семисегментный индикатор.

26 строка кода: Присваиваем переменной R1 данные массива, в котором хранятся значения цифр выводимых на семисегментный индикатор. От переменной Level зависит то, какие данные из массива мы присвоим к переменной R1.

27 строка кода: Отправка в сдвиговый регистр значения переменной R1.

28 строка кода: Защёлкиваем данные в сдвиговом регистре, то есть, отображаем их на семисегментнике.

30 строка кода: Останавливаем выполнение программы на одну секунду.

35 строка кода: Метка массива данных под названием Numbers.

36…45 строки кода: Массивы данных для семисегментного индикатора.

Вот так устроена программа, надеюсь вам всё понятно. Да, кстати, если у вас индикатор с общим катодом – не расстраивайтесь! Просто поменяйте все цифры в массиве на противоположные (1 на 0, 0 на 1) и всё будет работать.

Я схему собрал на макетной плате с механическими контактами, вот что получилось:

При прошивке фьюз-биты оставляйте по “заводу”, вот картинка на всякий случай:

Урок 21. BASCOM-AVR и Arduino

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Источник: http://cxem.gq/mc/mc235.php

Семи сегментный индикатор и AVR. Динамическая индикация. Программа на Си. Шаг №5

Обновлено 3.04.15. Всем привет. В прошлой статье мы с Вами рассмотрели алгоритм общения с ЖКИ, а также вывод информациина нее, и протестировали в симуляторе.

В этой записи я кратенько расскажу о “недорогом” способе вывода информации — это семисегментный индикатор, который является наиболее простым из индикаторов, для отображения арабских цифр, а также некоторых символов, которые возможно на нем вывести. Также рассмотрим программу на Си для AVR, и подключение в железе и симуляторе.

Читайте также:  Использование usb-otg как виртуальный com-порт

Для отображения букв используются более сложные много сегментные и матричные индикаторы. Но здесь речь пойдет о семи сегментных… Также рассмотрим что такое динамическая индикация, как способ мгновенного отображения измеряемой величины. Для этого в программе рассмотрим использование прерываний.


         Итак следует знать, что индикаторы бывают с общим анодом и катодом как на рисунке ниже. У меня под руками был индикатор с общим катодом (нижняя часть рисунка), управляющий вывод которого подключают к минусу. Вот с ним мы и будем работать.

Если индикаторов несколько, следовательно и управляются катоды несколькими ножками МК. !!! Но всегда используйте транзисторы, т.к. порты ввода-вывода могут сгореть из-за относительно большого тока. Я использовал обычные 315 транзисторы.

На рисунке ниже я отобразил примерное подключение, через них, управляющего вывода индикатора и контроллера. Для монтажа нам потребуется 11 ножек микроконтроллера, т.е.

для отображения информации на сегментах 8 ножек (7 +точка) и по одной ножки на каждый индикатор для его управления, у меня их три, поэтому и ножки управления тоже три. Ниже я привел и описал программу. Для управления сегментами  будем использовать пины одного порта, что б не путаться.

Писал под микроконтроллер ATmega8. Если Вы хотите отвязаться от “камня” то это не проблема, например в разбиваем код на библиотеки, где без проблем можно изменить настройки под другой “камень”, в основном это номера пинов и портов. Там же описаны общие правила универсальности и переноса.

Рисунок подключения транзистора к МК и индикатору.

Перейдем к программе. В этой небольшой программе (на Си) я привел пример включения трех элементов индикатора и вывод числа с запятой. Использование таймера и прерывания для вывода на индикатор.

В ходе написания программы мы должны определиться какой пин порта должен соответствовать сегменту на индикаторе. Сам элемент индикатора приведен на рисунке ниже. Сбоку описание подключения выводов к сегментам элемента индикатора(пин порта – номер ножки элемента (рис.

выше) – буква сегмента – число в массиве, отвечающее за включение сегментов на элементе).

PB0 — 12 — управление первым элементом

PB6 — 9 — управление вторым элементом
PB7 — 8 — управление третьим элементом
PD7 – 11 — (A) — 128
PD6 – 10 — (F) — 64
PD5 – 7 — (B) — 32
PD4 – 5 — (G) — 16
PD3 – 4 — © — 8
PD2 – 3 — (DP) — 4
PD1 – 2 — (D) — 2
PD0 – 1 — (E) — 1

 #include

 #include

 #include

 /*Определим каждому пину порта элемент семи сегментника (риунок выше)*/

 #define a 128

 #define b 32

 #define c 8

 #define d 2

 #define e 1

 #define f 64

 #define g 16

 #define dp 4

 /*Эти макросы содержат числа, соответствующие двойке, возведенной в степень, равной номеру    “ножки” того порта, к которому подключен сегмент индикатора с одноименным макросу названием.*/

 short unsigned int j, k = 0;  /*переменные исп-ся в макросе прерывания*/

 float i = 0;    /*Переменная для вывода на индикатор*/

short unsigned int w = 0; /*Переменная индикатор для включения точки*/

unsigned char Slot[11];  /*Массив в котором хранятся числа, которые нужно

вывести через порт на индикатор, чтобы он показал цифру, равную номеру

  элемента массива. Числа зависят только от макросов.*/

 void Slot_init ()  /*Функция инициализации индикатора*/

 {

         Slot[0] = (a+b+c+d+e+f);

         Slot[1] = (b+c); 

         Slot[2] = (a+b+g+e+d);

         Slot[3] = (a+b+g+c+d);

         Slot[4] = (f+g+b+c);  /*Имена макросов соответствуют именам сегментов индик*/

         Slot[5] = (a+f+g+c+d);

         Slot[6] = (a+f+g+c+d+e);

         Slot[7] = (a+b+c);

         Slot[8] = (a+b+c+d+e+f+g);

         Slot[9] = (a+b+c+d+f+g);

         Slot[10] = dp;   /*Точка*/

 }

/*В этих переменных хранятся цифры, которые нужно отобразить*/

 char Elem1, Elem2, Elem3; 

 /* Функция выделяет цифры из трехзначного числа Number*/

 void Display (float Number)

 {

        float N1, N2; /*Переменные для функции modf*/

        N1 = modf (Number, &N2); /*Разбиваем число на целую и дробную части,                                                                                                             N1  = дробной N2 = целой*/

        if (N1 != 0) /*Еслине равно нулю то присутствует дробь*/ 

       {

                  Number= Number*10; /*тогда умножаем число на 10, для обычного вывода                                                                                                  на  индикатор трехзначного дробного числа*/

                  w = 1; /* переменная индикатор которая используется в цикле ниже,                                                 чтобы  включать точку*/

        }

        short unsigned int Num1, Num2, Num3;

        Num1=Num2=0;

        while (Number >= 100) /*Сотни*/ 

       {

                Number -= 100;

                Num1++;

       }

       while (Number >= 10) /*Десятки*/ 

      {

               Number -= 10;

               Num2++;

      }

       Num3 = Number; /*Еденицы*/ 

       Elem1 = Slot[Num1];

       if (w == 1) /*Условие дя включения точки на втором элементе*/

       {

                Elem2 = (Slot[Num2]|0×04); /*логическое сложение с пином отвечающим за                                                                                                        точку*/

                w = 0;    /*Выключаем точку*/

        }

        else

                Elem2 = Slot[Num2];

        Elem3 = Slot[Num3];

       }

int main (void) /*начало основой программы*/

{

        DDRB = 0Xff;  /*все выводы порта B сконфигурировать как выходы*/

        DDRD = 0xff; /*все выводы порта D сконфигурировать как выходы*/

        PORTD = 0×00; /*Устанавливаем 0*/ 

        PORTB |= _BV (PB6);

        PORTB |= _BV (PB0);

        PORTB |= _BV (PB7);

        Slot_init (); 

        sei (); /*Разрешить общее прерыввание*/

        /*Инициализация таймера Т0*/

       TIMSK = (1

Источник: http://www.ap-impulse.ru/podklyuchaem-semisegmentnyj-indikator-i-pishem-programmu-shag-5/

Ардуино: динамическая индикация

В одном из предыдущих уроков мы научились зажигать сегменты светодиодного индикатора. Хотя это можно сделать только с помощью Ардуино, мы использовали в нашем уроке дополнительный компонент — сдвиговый регистр. Эта полезная микросхема сэкономила нам несколько ценных выводов микроконтроллера.

Но один семисегментный индикатор почти бесполезен. Он ведь отображает всего одну цифру. А что если мы хотим вывести большое число, скажем, от 0 до 500? Нам потребуется целых три цифры, а значит и три индикатора.

Как будем подключать их к контроллеру? Можем напрямую, но тогда мы займем 7*3 = 21 вывод! Это очень расточительно. К тому же, нужна будет уже другая плата, так как у Ардуино Уно просто не хватит цифровых выводов.

Попробуем использовать сдвиговый регистр? Уже лучше. Теперь нам понадобится три регистра, объединенных в цепочку, а также три вывода Ардуино для управления ими. В общем то на этом можно бы было и остановить оптимизацию нашей схемы, но мы пойдем дальше. Обойдемся всего одним сдвиговым регистром!

Динамическая индикация

Как известно, наше зрение обладает свойством инерции, или персистенции. Это способность глаза соединять быстро сменяющиеся изображения в одно.

Таким образом, чтобы человек видел на индикаторе трехзначное число, вовсе необязательно зажигать все цифры разом. Достаточно в один момент времени включать только один отдельный индикатор.

Переключение между соседними индикаторам должно происходить с большой частотой, чтобы получить эффект персистенции.

Такой подход к выводу данных называется динамической индикацией. В действительности, многие символьные и матричные светодиодные и газоразрядные индикаторы работают именно по такому принципу. Попробуем и мы собрать схему динамической индикации для управления тремя семисегментными индикаторами.

Подключение к Ардуино

В этом уроке мы используем три семисегментных индикатора с общим катодом. Нам также потребуется один сдвиговый регистр, подключенный одновременно ко всем индикаторам.  Чтобы в каждый момент времени включать только один индикатор, используем три полевых транзистора, которые будут в нужный момент подключать катод к земле.

Кстати, вместо трёх отдельных индикаторов лучше применять один трехцифровой индикатор. Суть схемы от этого не изменится, но проводов будет меньше!

Принципиальная схема

Внешний вид макета

В качестве электронных ключей рекомендуем использовать транзисторы в корпусе TO92, например 2N7000. Для подключения каждого транзистора понадобится два резистора: на 100-150 Ом и на 2.2-10 кОм.

Первый резистор призван защитить вывод контроллера от бросков тока, возникающих на затворе во время создания поля.

 Второй же резистор поможет быстро выключить ключ, когда мы подадим низкий уровень на соответствующий вывод контроллера (через него на землю сольется остаточный заряд затвора).

На каждой линии от регистра к индикатору необходим токозадающий резистор 200-300 Ом, чтобы светодиоды в индикаторе не перегорели. Этот нюанс работы со светодиодами мы рассмотрели на одном из самых первых уроков про светодиоды.

Тщательно собираем схему и переходим к программе.

Программа для динамической индикации

const byte digit_pins[3] = {5,6,7}; const byte data_pin = 2; const byte sh_pin = 4; const byte st_pin = 3; unsigned long tm, next_flick; const unsigned int to_flick = 1; byte digit = 0; unsigned int counter = 125; const byte digits[10] = { B11101110, B10000010, B11011100, B11010110, B10110010, B01110110, B01111110, B11000010, B11111110, B11110110 }; void fill( byte d ){ for(char i=0; i

Источник: http://robotclass.ru/tutorials/arduino-dynamic-led-indication/

Управление по одному проводу семисегментным дисплеем на сдвиговых регистрах 74HC595 — DRIVE2

Достаточно часто у любителей микроконтроллеров возникает проблема с нехваткой выводов. Обычно для расширения портов ввода/вывода используют сдвиговые регистры типа 74HC595. Но для управления ими требуется целых три вывода! А можно обойтись и ОДНИМ! Именно об этом пойдет речь далее.

Совершенно случайно ко мне в руки попала вот такая игрушка. Устройство представляет собой четырех разрядный статический семисегментный дисплей, выполненный на основе сдвиговых регистров 74HC595.

Модуль ориентирован на ардуино и давно снят с продажи. Но интересна схема коммутации входов.

Она выполнена с использованием двух RC цепочек на входах тактирования и управления выходной защелкой и позволяет управлять выходами сдвиговых регистров всего по одному проводу вместо трех.

Я бы может и прошел мимо, но данную схему впервые встретил в журнале Радио еще лет 15 назад, и тогда хотелось ее повтрить, но почему-то этого не случилось.

Схема подключения индикаторов к регистрам не вызывает вопросов. Разберемся с подключением сигналов управления. Вход тактирования 11 сдвигового регистра подключается к порту микроконтроллера напрямую.

Вход данных 14 подключается к той же линии через RC-цепочку R1C1, время заряда которой составляет примерно 20-25мкС.

Вход управления защелкой 12 подключен через RC-цепочку R2C2, которая заряжается примерно за 250мкС.

Zoom

Электрическая схема модуля.

Принцип управления достаточно прост. Если на вход дисплея подать очень короткий импульс около 1мкС, то RC-цепочки не успевают зарядиться, а так как сдвиговый регистр имеет достаточно высокое быстродействие, то данные в регистр вдвинуться успевают. Таким образом, длительностью импульса можно управлять зарядом конденсаторов и определять напряжение на входе данных и защелки.

Принцип работы схемы хорошо виден на осциллограмме управляющих сигналов

Передача логической единицы производится подачей импульса длительностью примерно 25мкС и короткой паузы не более 1мкС. Импульс зарядит конденсатор на входе данных до уровня логической единицы, а короткая пауза не успеет его разрядить. Фронт следующего импульса попадет на тактовый вход и запишет единицу в регистр.

Для записи в сдвиговый регистр логического нуля необходимо наоборот сперва подать паузу длиной примерно 30мкС, чтобы разрядить конденсатор на входе данных до уровня логического нуля, если ор был заряжен в предыдущем периоде. А затем подаем короткий импульс около 1мкС, чтобы его фронт записал ноль в регистр.

В завершении передачи 24 бит данных для заполнения 4 сдвиговых регистров следует подать импульс длительностью 250мкС для переключения сигнала управления защелкой.

Записанные данные поступят на выходы микросхем и будут удерживаться там до следующего фронта.

Теперь конденсатор следует разрядить, для этого устанавливаем на входе схемы низкий уровень минимум на 250мкС, прежде чем подавать новые данные.

На этом можно было бы и закончить баловство, если бы не моя привычка тестировать свои железяки. Меня насторожил тот факт, что RC цепочки имеют разницу по времени заряда всего на один порядок.

Отсюда получается, что конденсатор на входе защелки может полностью зарядиться, если подать 10 единиц подряд.

А с учетом того, что уровень логической единицы для 74НС595 начинается с напряжения 3,15В, то для полного заряда конденсатора достаточно подряд подать около 6 единиц.

В схеме использованы индикаторы с общим анодом, для отключения сегментов которых на выходе регистра необходимо записать единицы. Получается, что при включении на индикаторе цифры 1 необходимо передать двоичный код 11001111, который как раз и содержит 6 единиц.

Если включать на семисегментном дисплее две единицы подряд, то как раз и получим шесть импульсов, передающих логические единицы. Такая комбинация успевает зарядеть конденсатор на входе защелки.

В результате чего в момент обновления дисплея наблюдается кратковременное “подмигивание”.

На графиках видно, что сигнал на входе управления защелкой сдвигового регистра уже после передачи первого семисегментного кода единицы заряжается практически до уровня логической единицы. В итоге, после каждого такого цикла передачи кода для одного регистра, весь дисплей обновляется.

Мусор появляется на очень короткое время и практически не различим, НО теперь я об этом знаю… и не могу с этим жить. Как только я не пытался сократить длительности импульсов высокого уровня и увеличить паузы, полностью устранить этот глюк не получилось.

Проблему решил заменой резистора R2 с 33КОм на 100КОм. Время заряда RC-цепочки увеличилось в несколько раз. Индикатор стал работать лучше.

Но все равно разница между временем заряда конденсаторов на входе данных и защелки было недостаточным для вывода на дисплей четырех единиц.

Да и включить при такой схеме больше четырех сдвиговых регистров подряд не получится, т.к. конденсатор С2 все равно может успеть зарядиться до уровня логической единицы.

Для окончательной доработки схемы нужно добавить один а лучше два диода для ускорения разряда С2 и заряда С1. В идеале нужно использовать диоды Шоттки, они обладают более высоким быстродействием. Результат доработки показан на схеме.

Сравните результат работы схемы с диодами и без них. Справа графики без диодов, слева с диодами.

Невооруженным глазом становиться видно, что фронты импульсов на входе данных и срез импульса на входе управления защелкой стали намного круче.

И самое главное, что конденсатор входа управления защелкой успевает разрядиться за короткий импульс записи. Теперь можно ни в чем себе не отказывать и подключать практически любое количество сдвиговых регистров.

А вот и листинг демо программы для микроконтроллера armega328. Частота процессора 16000000Гц. Данные передаются по линии PORTC.0. Писал в CodeVisionAVR. Думаю, что по комментариям все понятно.

Источник: https://www.drive2.com/b/469158314110878789/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector