¡Buenos días! Después de mi largo y obligado parón, seguiremos dominando el curso de Programación Arduino. En uno de nuestros tutoriales anteriores, ya hemos trabajado con una secuencia de LED, ahora es el momento de pasar al siguiente paso de aprendizaje. El tema del artículo de hoy será un indicador de 7 segmentos.
La introducción al indicador de 7 segmentos constará de dos partes. En la primera parte, “repasaremos” superficialmente el componente teórico, trabajaremos con el hardware y escribiremos programas simples.
La última vez que trabajamos con una secuencia de 8 LED, hoy también habrá 8 de ellos (7 - tiras de LED y 1 punto). A diferencia de la secuencia anterior, los elementos de este conjunto no están alineados (uno tras otro), sino que están dispuestos en un orden determinado. Gracias a esto, usando solo un componente, puede mostrar 10 dígitos (del 0 al 9).
Otra diferencia significativa que distingue a este indicador del fondo de los LED simples. Tiene un cátodo común (o más bien, dos patas equivalentes 3 y 8, en las que se conecta el cátodo). Basta con conectar uno de los cátodos a tierra ( TIERRA). Los ánodos de todos los elementos indicadores son individuales.
Una pequeña digresión. Todo lo anterior se aplica a los indicadores de 7 segmentos con un cátodo común. Sin embargo, hay indicadores con un ánodo común. La conexión de tales indicadores tiene diferencias significativas, así que no confundas "pecador con justo". ¡Es necesario comprender claramente qué tipo de siete segmentos tiene en sus manos!
Además de las diferencias entre los LED simples y las pantallas de 7 segmentos, también existen similitudes. Por ejemplo: los indicadores, como los LED, se pueden montar en una fila (secuencia) para mostrar números de dos, tres o cuatro dígitos (dígitos). Sin embargo, no le aconsejo que se preocupe demasiado por el autoensamblaje de los kits de segmentos. A la venta "cerca" con indicadores de un solo dígito, también se venden los de varios dígitos.
Espero que no haya olvidado la necesidad de usar resistencias limitadoras de corriente al conectar los LED. Lo mismo se aplica a los indicadores: cada elemento del indicador debe tener su propia resistencia conectada. 8 elementos (7 + 1) - 8 resistencias.
Tenía a mano un siete segmentos marcado como 5161AS (cátodo común). Pinout de contactos:
diagrama de circuito
Como dije anteriormente, para encender el segmento "A", conectamos "tierra" a cualquier contacto común (3 u 8) y suministramos energía de 5V al pin 7. Si el indicador tiene un ánodo común, ¡suministramos 5 V al ánodo y a la salida del segmento "tierra"!
Instalemos un banco de pruebas. Conectamos los cables en orden, empezando por el primer tramo, que va a la 2ª salida de la placa Arduino. Conectamos la tierra a la salida 8 del indicador.
Después de ensamblar el soporte, puede comenzar a escribir el firmware.
Ejecutemos el programa escrito para comprobar el indicador. Seleccionemos el elemento "A" y hagamos un guiño.
Ahora parpadeemos el número 2. Para hacer esto, activemos algunos elementos más.
Para mostrar un dígito, debe escribir n número de líneas de código. Difícil, no encontrar.
Hay otra manera. Para mostrar cualquier número en el indicador, primero debe representarse como una secuencia específica de bits.
Tabla de correspondencia.
Si la pantalla tiene un ánodo común, entonces 1 debe reemplazarse por 0 y 0 por 1.
La columna hexadecimal es una representación de un dígito en forma de byte (hablaremos de esto con más detalle en la segunda parte).
Un número en el sistema binario se escribe de la siguiente manera: 0b00000000. 0b- sistema binario. Los ceros significan que todos los LED están apagados.
Al conectar, usamos los pines 2 a 9. Para encender el pin 2, le escribimos uno = 0b00000001. El cuarto bit desde la derecha es responsable del punto. El último bit es responsable del guión en el medio del indicador.
Escribamos un ejemplo de salida del número 0.
Para reducir el número de cadenas escritas, usamos un bucle que le permite "enumerar" los 8 bits. variable habilitar_segmento se asigna el valor del bit que se lee. Después de eso, la salida actual se establece en el modo apropiado ( la presencia o ausencia de una señal).
Nota: La función bitRead() lee el estado del bit especificado y devuelve el valor del estado (0 o 1).lectura de bits (x, n)donde, x es el número cuyo bit debe leerse; n es el número del bit cuyo estado debe leerse. La numeración comienza desde el bit menos significativo (más a la derecha) con el número 0.
Y al final de la primera parte, escribiremos un pequeño contador.
Hay parámetros para los que sería más conveniente dar información objetiva que una simple indicación. Por ejemplo, la temperatura del aire exterior o la hora del despertador. Sí, todo esto podría hacerse con bombillas incandescentes o LED. Un grado: un LED encendido o una bombilla, y así sucesivamente. Pero para contar estas luciérnagas, ¡bueno, no! Pero, como dicen, las soluciones más simples son las más confiables. Por lo tanto, sin pensar durante mucho tiempo, los desarrolladores tomaron tiras de LED simples y las colocaron en el orden correcto.
A principios del siglo XX, con la llegada de los tubos de vacío, aparecieron los primeros indicadores de descarga de gas.
Con la ayuda de dichos indicadores, fue posible mostrar información digital en números arábigos. Anteriormente, fue en tales lámparas que se hicieron varias indicaciones para instrumentos y otros dispositivos electrónicos. En la actualidad, los elementos de descarga de gas casi nunca se utilizan en ninguna parte. Pero lo retro siempre está de moda, por lo tanto, muchos radioaficionados coleccionan excelentes relojes para ellos y sus seres queridos con indicadores de descarga de gas.
La desventaja de las lámparas de descarga de gas es que consumen mucha electricidad. La durabilidad es discutible. En nuestra universidad, todavía se utilizan contadores de frecuencia en los indicadores de descarga de gas en las salas de laboratorio.
Con la llegada de los LED, la situación ha cambiado dramáticamente para mejor. Los propios LED consumen poca corriente. Si los coloca en la posición correcta, puede mostrar absolutamente cualquier información. Para resaltar todos los números arábigos, solo son suficientes siete tiras de LED luminosas, segmentos configurados de cierta manera:
A casi todos estos indicadores de siete segmentos, también se agrega un octavo segmento: un punto, para poder mostrar el valor entero y fraccionario de cualquier parámetro.
En teoría, obtenemos un indicador de ocho segmentos, pero a la antigua también se le llama indicador de siete segmentos.
Cual es el resultado? Cada franja de la pantalla de siete segmentos está iluminada por un LED o grupo de LED. Como resultado, al resaltar ciertos segmentos, podemos mostrar un número del 0 al 9, así como letras y símbolos.
Hay indicadores de siete segmentos de un solo dígito, dos dígitos, tres dígitos y cuatro dígitos. Nunca he visto más de cuatro filas.
En los diagramas, un indicador de siete segmentos se parece a esto:
En realidad, además de las principales conclusiones, cada indicador de siete segmentos también tiene un terminal común con un ánodo común (OA) o un cátodo común (OK)
El circuito interno de un indicador de siete segmentos con un ánodo común se verá así:
y con un cátodo común como este:
Si tenemos un indicador de siete segmentos con un ánodo común (OA), entonces en el circuito debemos suministrar energía "más" a esta salida, y si con un cátodo común (OK), entonces "menos" o tierra.
Disponemos de los siguientes indicadores:
Para verificar un indicador moderno de siete segmentos, un multímetro con función de continuidad de diodo es suficiente para nosotros. Para empezar, estamos buscando una conclusión general: puede ser OA o OK. Aquí solo al azar. Bueno, luego verificamos el rendimiento de los segmentos restantes del indicador de acuerdo con los esquemas anteriores.
Como puede ver en la foto a continuación, el segmento probado se incendió. Verificamos otros segmentos de la misma manera. Si todos los segmentos están encendidos, dicho indicador está intacto y puede usarse en sus desarrollos.
A veces, el voltaje en el multímetro no es suficiente para probar el segmento. Por lo tanto, tomamos la fuente de alimentación y la configuramos a 5 voltios. Para limitar la corriente a través del segmento, verificamos a través de una resistencia de 1-2 Kiloom.
De la misma manera, verificamos el indicador del receptor chino.
En los circuitos, los indicadores de siete segmentos están conectados a resistencias en cada salida.
En nuestro mundo moderno, los indicadores de siete segmentos están siendo reemplazados por indicadores de cristal líquido que pueden mostrar absolutamente cualquier información.
pero para usarlos, necesita ciertas habilidades en el circuito de dichos dispositivos. Por lo tanto, los indicadores de siete segmentos todavía se utilizan hoy en día, debido a su bajo costo y facilidad de uso.
Los indicadores de siete segmentos a veces se denominan "numéricos" (ing. "pantalla numérica"), dado que están diseñados principalmente para mostrar números arábigos 0 ... 9. Sin embargo, se pueden utilizar para mostrar letras mayúsculas y minúsculas estilizadas de los alfabetos ruso y latino, por ejemplo, "E", "P", "C", "F", "c", "d", etc.
Se obtienen imágenes más claras en pantallas alfanuméricas (ing. "pantalla alfanumérica"), que tienen segmentos radiales adicionales y, en consecuencia, una mayor cantidad de pines (Fig. 2.27, a ... c). Como resultado, dichos indicadores muestran casi todas las letras del alfabeto latino, cirílico y algunos caracteres especiales.
Arroz. 2.27. Disposición de segmentos en alfanumérico Indicadores LED: a) 9 segmentos; b) 14 segmentos; c) 16 segmentos.
Desafortunadamente, no existe una estandarización armoniosa en la designación de segmentos para indicadores alfanuméricos, cada fabricante "ejercicio" a su manera. Lo único es que los puntos decimales se marcan constantemente con dos, y no con una, letras "DP" (punto decimal).
La única diferencia entre las pantallas de 16 segmentos es que la pantalla de 16 segmentos divide los segmentos superior e inferior en dos partes, lo que mejora apariencia algunas letras y símbolos (Fig. 2.28).
Arroz. 2.28. Formación de letras y símbolos en un display de 16 segmentos.
Dado que hay muchas salidas para dichos indicadores y es posible que no estén dispuestas en orden, es recomendable sonarlas con un probador o una batería galvánica de 4,5 V con una resistencia en serie de 300 ... 390 Ohm antes de instalarlos en el tablero.
En la jerga de los radioaficionados, las pantallas de 116 segmentos se denominan "asteriscos" o "copos de nieve" por su extraña forma. Otra versión del nombre es "Indicadores ingleses" por la similitud del contorno con la bandera nacional de Gran Bretaña.
En general, el circuito para conectar indicadores alfanuméricos a MK es el mismo que se usa en los indicadores de siete segmentos. La principal diferencia es el doble del número de pines (Fig. 2.29, a, b).
Arroz. 2.29. Diagramas de conexión para indicadores MK de 14 segmentos:
a) las resistencias R1 ... R14 limitan las corrientes que fluyen a través de los segmentos del indicador HG1. La resistencia R15 está incluida en el circuito de control de brillo automático. Por la acción del negativo. retroalimentación, esta resistencia, cuando el indicador HG1 está completamente "iluminado", reduce el voltaje aplicado a los segmentos (y por lo tanto reduce la corriente y el brillo);
b) DA1 es un controlador especializado con una interfaz SCK, SDI, SDO de tres hilos. La resistencia R1 regula el brillo, más precisamente, la corriente estabilizada a través de todos los cambios de segmentos. En lugar de indicadores individuales Yab7…#b! 6 puede usar "pares" de indicadores de 14 segmentos con un punto decimal, por ejemplo, LTP-3786G de Lite-OnTechnology.
