Sterowanie wyświetlaczem siedmiosegmentowym za pomocą Arduino i rejestru przesuwnego 74HC595: 6 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

Hej co tam u was! Akarsh tutaj z CETech.

Wyświetlacze siedmiosegmentowe dobrze się prezentują i są zawsze poręcznym narzędziem do wyświetlania danych w postaci cyfr, ale mają one pewną wadę polegającą na tym, że kiedy sterujemy wyświetlaczem siedmiosegmentowym, w rzeczywistości sterujemy 8 różnymi diodami LED i sterujemy nimi. każdy z nich wymaga innych wyjść, ale jeśli użyjemy osobnego pinu GPIO dla każdej z diod LED na wyświetlaczu siedmiosegmentowym, możemy napotkać na brak pinów na naszym mikrokontrolerze i ostatecznie nie zostanie nam miejsce na inne ważne połączenia. Może się to wydawać dużym problemem, ale rozwiązanie tego problemu jest bardzo proste. Musimy tylko użyć układu scalonego rejestru przesuwnego 74HC595. Pojedynczy układ scalony 74HC595 może być używany do dostarczania wyjść do 8 różnych punktów, poza tym możemy również podłączyć wiele tych układów scalonych i używać ich do sterowania dużą liczbą urządzeń, które również zużywają tylko 3 piny GPIO mikrokontrolera.

Tak więc w tym projekcie użyjemy układu scalonego rejestru przesuwnego 74HC595 z Arduino do sterowania wyświetlaczem siedmiosegmentowym tylko za pomocą 3 pinów GPIO Arduino i zrozumiemy, w jaki sposób ten układ scalony może okazać się świetnym narzędziem.

Krok 1: Uzyskaj płytki drukowane do swoich projektów

Musisz sprawdzić PCBWAY, aby zamówić tanie PCB przez Internet!

Otrzymujesz 10 dobrej jakości płytek PCB wyprodukowanych i wysłanych na wyciągnięcie ręki za tanią cenę. Otrzymasz również zniżkę na wysyłkę przy pierwszym zamówieniu. Prześlij swoje pliki Gerber na PCBWAY, aby były produkowane z dobrą jakością i szybkim czasem realizacji. Sprawdź ich funkcję przeglądarki Gerber online. Dzięki punktom nagrody możesz otrzymać darmowe rzeczy z ich sklepu z pamiątkami.

Krok 2: Informacje o rejestrze przesuwnym 74HC595

Rejestr przesuwny 74HC595 to 16-stykowy układ SIPO IC. SIPO oznacza wejście szeregowe i wyjście równoległe, co oznacza, że pobiera dane wejściowe szeregowo po jednym bicie i zapewnia wyjście równolegle lub jednocześnie na wszystkich pinach wyjściowych. Wiemy, że rejestry przesuwne są generalnie używane do celów przechowywania i że tutaj używana jest właściwość rejestrów. Dane wsuwają się przez szeregowy pin wejściowy i przechodzą do pierwszego pinu wyjściowego i pozostają tam, dopóki inne wejście nie znajdzie się w układzie scalonym, gdy tylko zostanie odebrane kolejne wejście, poprzednio zapisane wejście przesuwa się do następnego wyjścia i przychodzą nowo wprowadzone dane na pierwszej szpilce. Proces ten trwa do momentu, gdy pamięć IC nie będzie pełna, tj. do momentu otrzymania 8 wejść. Ale kiedy pamięć IC zapełni się, gdy tylko otrzyma 9. wejście, pierwsze wejście wychodzi przez pin QH ', jeśli istnieje inny rejestr przesuwny połączony łańcuchowo z bieżącym rejestrem przez pin QH ', a następnie dane przesuwają się do tego zarejestruj się, w przeciwnym razie gubi się, a przychodzące dane wciąż przychodzą, przesuwając wcześniej zapisane dane. Ten proces jest znany jako Przepełnienie. Ten układ scalony używa tylko 3 pinów GPIO do połączenia z mikrokontrolerem, a zatem zużywając tylko 3 piny GPIO mikrokontrolera, możemy sterować nieskończoną liczbą urządzeń, łącząc ze sobą szeregi tych układów scalonych.

Przykładem ze świata rzeczywistego, który używa rejestru przesuwnego, jest „Oryginalny kontroler Nintendo”. Główny kontroler Nintendo Entertainment System musiał seryjnie naciskać wszystkie przyciski, a do wykonania tego zadania używał rejestru przesuwnego.

Krok 3: Schemat pinów 74HC595

Chociaż ten układ scalony jest dostępny w wielu odmianach i modelach, omówimy tutaj układ scalony Texas Instruments SN74HC595N. Aby uzyskać bardziej szczegółowe informacje na temat tego układu scalonego, możesz zapoznać się z jego arkuszem danych tutaj.

Układ scalony rejestru przesuwnego ma następujące szpilki: -

1) GND - Ten pin jest podłączony do pinu uziemienia mikrokontrolera lub zasilacza.

2) Vcc - Ten pin jest podłączony do Vcc mikrokontrolera lub zasilacza, ponieważ jest to układ scalony o poziomie logicznym 5 V. Preferowane jest zasilanie 5V.

3) SER - To jest, że dane pinu wejścia szeregowego są wprowadzane szeregowo przez ten pin, tj. Wprowadzany jest jeden bit na raz.

4) SRCLK - Jest to pin zegara rejestru przesuwnego. Ten pin działa jak zegar dla rejestru przesuwnego, ponieważ sygnał zegara jest podawany przez ten pin. Ponieważ układ scalony jest wyzwalanym dodatnim zboczem, aby przesunąć bity do rejestru przesuwnego, zegar ten musi być WYSOKI.

5) RCLK - Jest to pin zegara rejestru. Jest to bardzo ważny Pin, ponieważ aby obserwować wyjścia na urządzeniach podłączonych do tych układów musimy przechowywać wejścia do zatrzasku i w tym celu pin RCLK musi być WYSOKI.

6) SRCLR-Jest to czysty pin rejestru przesuwnego. Jest używany, gdy potrzebujemy wyczyścić pamięć rejestru Shift. Ustawia elementy przechowywane w Rejestrze na 0 naraz. Jest to ujemny pin logiczny, dlatego za każdym razem, gdy musimy wyczyścić rejestr, musimy zastosować sygnał NISKI na tym pinie, w przeciwnym razie powinien być utrzymywany na poziomie WYSOKI.

7) OE-Jest to pin umożliwiający wyjście. Jest to ujemny pin logiczny i ilekroć ten pin jest ustawiony na WYSOKI, rejestr jest ustawiany w stan wysokiej impedancji, a wyjścia nie są przesyłane. Aby uzyskać wyjścia, musimy ustawić ten pin na niski.

8) Q1-Q7 - Są to styki wyjściowe i muszą być podłączone do jakiegoś wyjścia, takiego jak diody LED i wyświetlacz siedmiosegmentowy itp.

9) QH' - Ten pin jest tam, abyśmy mogli połączyć te układy scalone, jeśli połączymy to QH' z pinem SER innego układu scalonego i damy obu układom scalonym ten sam sygnał zegarowy, będą zachowywać się jak pojedynczy układ scalony z 16 wyjścia. Oczywiście ta technika nie ogranicza się do dwóch układów scalonych – możesz połączyć szeregowo tyle, ile chcesz, jeśli masz wystarczającą moc dla wszystkich z nich.

Krok 4: Łączenie wyświetlacza z Arduino przez 74HC595

Więc teraz mamy wystarczającą wiedzę na temat IC rejestru zmianowego, więc przejdziemy do części Implementacja. W tym kroku wykonamy połączenia w celu sterowania SSD z Arduino poprzez układ 74HC595.

Wymagane materiały: Arduino UNO, wyświetlacz siedmiosegmentowy, układ scalony rejestru przesuwnego 74HC595, kable połączeniowe.

1) Podłącz układ scalony do dysku SSD w następujący sposób:-

• IC Pin nr 1 (Q1) do wyświetlania pinu Segmentu B przez rezystor.
• IC Pin nr 2 (Q2) do wyświetlania pinu dla segmentu C przez rezystor.
• IC Pin nr 3 (Q3) do wyświetlania pinu dla Segmentu D przez rezystor.
• IC Pin nr 4 (Q4) do wyświetlania pinu Segmentu E przez rezystor.
• IC Pin nr 5 (Q5) do wyświetlania pinu dla Segmentu F przez rezystor.
• IC Pin nr 6 (Q6) do wyświetlania pinu dla segmentu G przez rezystor.
• IC Pin nr 7 (Q7) do wyświetlania pinu dla Segmentu Dp przez rezystor.
• Wspólny pin na wyświetlaczu do szyny zasilającej lub uziemiającej. Jeśli masz wyświetlacz ze wspólną anodą, podłącz wspólne do szyny zasilającej, w przeciwnym razie wyświetlacz ze wspólną katodą podłącz do szyny uziemiającej

2) Podłącz pin nr 10 (rejestruj czysty pin) układu scalonego do szyny zasilającej. Uniemożliwi to wyczyszczenie rejestru, ponieważ jest to aktywny niski pin.

3) Podłącz pin nr 13 (styk włączania wyjścia) układu scalonego do szyny uziemiającej. Jest to pin aktywny o wysokim poziomie, dlatego gdy jest utrzymywany na niskim poziomie, umożliwi układowi scalonemu generowanie wyjść.

4) Podłącz pin 2 Arduino do pinu 12 (styk zatrzaskowy) układu scalonego.

5) Podłącz pin 3 Arduino do Pin14 (Pin danych) układu scalonego.

6) Podłącz pin 4 Arduino do pinu 11 (styk zegara) układu scalonego.

7) Podłącz Vcc i GND IC do Arduino.

Po wykonaniu wszystkich tych połączeń otrzymasz obwód podobny do tego na powyższym obrazku i po wszystkich tych krokach musisz przejść do części Kodowanie.

Krok 5: Kodowanie Arduino do sterowania siedmiosegmentowym wyświetlaczem

W tym kroku zakodujemy Arduino UNO, aby wyświetlał różne cyfry na siedmiosegmentowym wyświetlaczu. Kroki do tego są następujące:-

1) Podłącz Arduino Uno do komputera.

2) Udaj się stąd do repozytorium Github tego projektu.

3) W repozytorium otwórz plik „7segment_arduino.ino”, co otworzy kod dla tego projektu.

4) Skopiuj ten kod i wklej go do swojego Arduino IDE i prześlij na płytę.

Po przesłaniu kodu będziesz mógł zobaczyć cyfry od 0 do 9 pojawiające się na wyświetlaczu z opóźnieniem 1 sekundy.

Krok 6: Możesz zrobić własne w ten sposób

Wykonując wszystkie te kroki, możesz samodzielnie wykonać ten projekt, który będzie wyglądał jak ten pokazany na powyższym obrazku. Możesz również wypróbować ten sam projekt bez układu scalonego rejestru przesuwnego, a dowiesz się, w jaki sposób ten układ scalony jest pomocny w dostarczaniu wyjść do wielu obiektów jednocześnie, przy użyciu mniejszej liczby pinów GPIO. Możesz także spróbować połączyć szeregowo wiele z tych układów scalonych i sterować dużą liczbą czujników lub urządzeń itp.

Mam nadzieję, że podobał Ci się ten samouczek.