Ovládání sedmisegmentového displeje pomocí Arduino a 74HC595 Shift Register: 6 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:19

Hej, co se děje, lidi! Akarsh sem z CETech.

Na sedmisegmentové displeje je dobré se dívat a vždy jsou užitečným nástrojem pro zobrazování dat ve formě číslic, ale jejich nevýhodou je, že když ve skutečnosti ovládáme sedmisegmentový displej, ovládáme 8 různých LED diod a každý z nich vyžaduje jiné výstupy, ale pokud použijeme samostatný pin GPIO pro každou z LED diod na sedmisegmentovém displeji, můžeme se setkat s nedostatkem pinů na našem mikrokontroléru a nakonec nám nezbude místo pro další důležitá připojení. Může se vám to zdát jako velký problém, ale řešení tohoto problému je velmi jednoduché. Potřebujeme použít IC IC posuvného registru 74HC595. Jediný integrovaný obvod 74HC595 lze použít k zajištění výstupů do 8 různých bodů. Kromě toho můžeme také připojit řadu těchto integrovaných obvodů a použít je k ovládání velkého počtu zařízení, která také spotřebovávají pouze 3 piny GPIO vašeho mikrokontroléru.

V tomto projektu tedy použijeme IC s posuvným registrem 74HC595 s Arduino k ovládání zobrazení sedmi segmentů pouhým použitím 3 GPIO pinů Arduina a pochopíme, jak se tento IC může ukázat jako skvělý nástroj.

Krok 1: Získejte PCB pro své projekty

Musíte se podívat na PCBWAY a objednat si levné PCB online!

Získáte 10 kvalitních desek plošných spojů vyrobených a levně odeslaných až k vašim dveřím. Při první objednávce získáte také slevu na poštovné. Nahrajte své soubory Gerber na PCBWAY a nechte je vyrábět v dobré kvalitě a s rychlou dobou obratu. Podívejte se na jejich online funkci Gerber Viewer. Za body odměny můžete získat zdarma věci z jejich dárkového obchodu.

Krok 2: O řadovém registru 74HC595

Posuvný registr 74HC595 je 16pinový SIPO IC. SIPO znamená Serial In a Parallel Out, což znamená, že bere vstup sériově po jednom bitu a poskytuje výstup paralelně nebo současně na všech výstupních pinech. Víme, že posuvné registry se obecně používají pro účely ukládání a že se zde používá vlastnost registrů. Data proklouznou sériovým vstupním kolíkem a pokračují k prvnímu výstupnímu kolíku a zůstanou tam, dokud se do IC nedostane další vstup, jakmile bude přijat další vstup, dříve uložený vstup se přesune na další výstup a nově zadaná data přijdou na první pin. Tento proces pokračuje, dokud není úložiště IC plné, tj. Dokud nepřijmete 8 vstupů. Ale když se IC úložiště zaplní, jakmile přijme 9. vstup, první vstup jde ven přes pin QH ', pokud existuje další posuvný registr připojený k aktuálnímu registru přes pin QH', pak se data přesouvají na to zaregistrujte se, jinak se ztratí a příchozí data budou stále přicházet posouváním dříve uložených dat. Tento proces je známý jako Přetečení. Tento IC používá k připojení k mikrokontroléru pouze 3 GPIO piny, a proto spotřebováním pouze 3 GPIO pinů mikrokontroléru můžeme ovládat nekonečná zařízení vzájemným propojením řady těchto IO k sobě.

Příkladem ze skutečného světa, který používá posuvný registr, je „originální ovladač Nintendo“. Hlavní ovladač systému Nintendo Entertainment System potřeboval sériově všechny stisknutí tlačítek a k provedení tohoto úkolu použil posuvný registr.

Krok 3: Pinový diagram 74HC595

Ačkoli je tento integrovaný obvod k dispozici v mnoha variantách a modelech, budeme zde diskutovat o Pinout Texas Instruments SN74HC595N IC. Podrobnější informace o tomto integrovaném obvodu najdete zde.

Shift Register IC má následující piny:-

1) GND - Tento pin je připojen k uzemňovacímu kolíku mikrokontroléru nebo napájecímu zdroji.

2) Vcc - Tento pin je připojen k Vcc mikrokontroléru nebo napájecího zdroje, protože je to logický integrovaný obvod 5V. Upřednostňuje se napájení 5V.

3) SER - Je to sériový vstupní pin, data jsou zadávána sériově přes tento pin, tj. Je zadáván vždy jeden bit.

4) SRCLK - je to hodinový kolík posuvného registru. Tento kolík funguje jako hodiny pro posuvný registr, protože signál hodin je aplikován přes tento kolík. Vzhledem k tomu, že IC je spuštěna kladná hrana, takže pro posun bitů do posuvného registru musí být tyto hodiny VYSOKÉ.

5) RCLK - Je to pin registračních hodin. Je to velmi důležitý pin, protože abychom mohli sledovat výstupy na zařízeních připojených k těmto integrovaným obvodům, musíme uložit vstupy do západky a pro tento účel musí být pin RCLK VYSOKÝ.

6) SRCLR- je to jasný pin posuvného registru. Používá se vždy, když potřebujeme vymazat úložiště posuvného registru. Nastaví prvky uložené v registru najednou na 0. Je to negativní logický pin, proto kdykoli potřebujeme vymazat registr, musíme na tento pin použít signál LOW, jinak by měl být udržován na HIGH.

7) OE- je to pin pro povolení výstupu. Je to záporný logický kolík a kdykoli je tento kolík nastaven na VYSOKÝ, registr je nastaven do stavu vysoké impedance a výstupy nejsou přenášeny. Abychom získali výstupy, musíme tento pin nastavit na minimum.

8) Q1 -Q7 - Toto jsou výstupní kolíky a je třeba je připojit k nějakému výstupu, jako jsou LED diody a sedmisegmentový displej atd.

9) QH ' - Tento pin je tam, takže můžeme tyto IC integrovat do řetězce, pokud připojíme tento QH' k SER pinu jiného IC a dáme oběma IC stejný hodinový signál, budou se chovat jako jeden IC se 16 výstupy. Tato technika samozřejmě není omezena na dva integrované obvody-můžete řetězit tolik, kolik chcete, pokud máte pro všechny dostatek energie.

Krok 4: Připojení displeje k Arduinu přes 74HC595

Takže teď máme dostatečné znalosti o IC posuvného registru, a proto přejdeme k implementační části. V tomto kroku provedeme připojení, abychom mohli řídit SSD s Arduino přes 74HC595 IC.

Požadovaný materiál: Arduino UNO, Seven Segment Display, 74HC595 IC IC Shift Register, propojovací kabely.

1) Připojte IC k SSD následujícím způsobem:-

• IC Pin č. 1 (Q1) k zobrazení kolíku pro segment B přes odpor.
• IC Pin č. 2 (Q2) k zobrazení pinu pro segment C přes odpor.
• IC Pin č. 3 (Q3) k zobrazení pinu pro segment D přes odpor.
• IC Pin č. 4 (Q4) k zobrazení pinu pro segment E přes odpor.
• IC Pin č. 5 (Q5) k zobrazení pinu pro segment F přes odpor.
• IC Pin č. 6 (Q6) k zobrazení pinu pro segment G přes odpor.
• IC Pin č. 7 (Q7) k zobrazení pinu pro segment Dp přes odpor.
• Společný kolík na displeji k napájecí nebo zemnící liště. Pokud máte společný anodový displej, připojte společný k napájecí liště, jinak u běžného katodového displeje připojte k zemnící liště

2) Připojte pin č. 10 (Register Clear Pin) IC k napájecí liště. Zabrání vymazání registru, protože se jedná o aktivní nízký pin.

3) Připojte pin č. 13 (pin pro aktivaci výstupu) IC k uzemňovací liště. Jedná se o pin s aktivním vysokým napětím, takže když je udržován na nízké úrovni, umožní IC vydávat výstupy.

4) Připojte Arduino Pin 2 k Pin12 (Latch Pin) IC.

5) Připojte Arduino Pin 3 k Pin14 (datový pin) IC.

6) Připojte Arduino Pin 4 k Pin11 (hodinový pin) IC.

7) Připojte Vcc a GND IC k Arduinu.

Po provedení všech těchto připojení skončíte s obvodem podobným tomu na obrázku výše a po všech těchto krocích musíte přejít do části Kódování.

Krok 5: Kódování Arduina pro ovládání sedmi segmentového displeje

V tomto kroku kódujeme Arduino UNO tak, aby na displeji se sedmi segmenty zobrazovaly různé číslice. Kroky k tomu jsou následující:-

1) Připojte Arduino Uno k počítači.

2) Odtud přejděte do úložiště Github tohoto projektu.

3) V úložišti otevřete soubor „7segment_arduino.ino“, čímž se otevře kód pro tento projekt.

4) Zkopírujte tento kód a vložte jej do svého Arduino IDE a nahrajte jej na desku.

Jakmile se kód načte, uvidíte na displeji čísla od 0 do 9 se zpožděním 1 s.

Krok 6: Můžete si takto vytvořit svůj vlastní

Podle všech těchto kroků tedy můžete tento projekt vytvořit sami, což bude vypadat jako na obrázku výše. Můžete také vyzkoušet stejný projekt bez IC Shift Register a dozvíte se, jak je tento IC užitečný při poskytování výstupů více objektům najednou, a to i za použití menšího počtu pinů GPIO. Můžete také vyzkoušet řetězení několika těchto integrovaných obvodů a ovládat velké množství senzorů nebo zařízení atd.

Doufám, že se vám tento návod líbil.