Управление семисегментным отображением с помощью Arduino и регистра сдвига 74HC595: 6 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

Привет, как дела, ребята! Акарш здесь из CETech.

Семисегментные дисплеи хороши на вид и всегда являются удобным инструментом для отображения данных в виде цифр, но у них есть недостаток, заключающийся в том, что когда мы управляем семисегментным дисплеем, на самом деле мы управляем 8 различными светодиодами и для каждого из них нам требуются разные выходы, но если мы используем отдельный вывод GPIO для каждого из светодиодов на семисегментном дисплее, мы можем столкнуться с нехваткой выводов на нашем микроконтроллере, и в конечном итоге нам не останется места для других важных подключений. Это может показаться вам большой проблемой, но решение этой проблемы очень простое. Нам просто нужно использовать регистр сдвига 74HC595 IC. Одна микросхема 74HC595 может использоваться для обеспечения выходов на 8 различных точек, кроме того, мы также можем подключить несколько этих микросхем и использовать их для управления большим количеством устройств, которые тоже потребляют всего 3 контакта GPIO вашего микроконтроллера.

Итак, в этом проекте мы будем использовать ИС сдвигового регистра 74HC595 с Arduino для управления семисегментным дисплеем, просто используя 3 контакта GPIO Arduino, и поймем, как эта ИС может оказаться отличным инструментом.

Шаг 1. Получите печатные платы для ваших проектов

Вы должны проверить PCBWAY, чтобы дешево заказать печатные платы в Интернете!

Вы получаете 10 печатных плат хорошего качества, изготовленных и отправленных к вашему порогу по дешевке. Вы также получите скидку на доставку первого заказа. Загрузите свои файлы Gerber на PCBWAY, чтобы они были изготовлены с хорошим качеством и в короткие сроки. Ознакомьтесь с их функцией онлайн-просмотра Gerber. С помощью бонусных баллов вы можете получить бесплатные вещи в их сувенирном магазине.

Шаг 2: О регистре сдвига 74HC595

Регистр сдвига 74HC595 представляет собой 16-контактную микросхему SIPO. SIPO расшифровывается как Serial In и Parallel Out, что означает, что он принимает ввод последовательно по одному биту за раз и обеспечивает вывод параллельно или одновременно на всех выходных контактах. Мы знаем, что регистры сдвига обычно используются для целей хранения, и здесь используется это свойство регистров. Данные проходят через вывод последовательного ввода и переходят к первому выводу вывода и остаются там до тех пор, пока другой ввод не войдет в ИС, как только будет получен другой ввод, ранее сохраненный ввод перейдет к следующему выводу и появятся вновь введенные данные. на первый штифт. Этот процесс продолжается до тех пор, пока память ИС не будет заполнена, то есть до получения 8 входов. Но когда память IC заполняется, как только она получает 9-й вход, первый вход выходит через вывод QH ', если есть другой сдвиговый регистр, последовательно подключенный к текущему регистру через вывод QH', тогда данные переходят на этот register, иначе он теряется, и входящие данные продолжают поступать, перемещая ранее сохраненные данные. Этот процесс известен как переполнение. Эта ИС использует только 3 контакта GPIO для подключения к микроконтроллеру, и, следовательно, потребляя только 3 контакта GPIO микроконтроллера, мы можем управлять бесконечным количеством устройств, подключая несколько этих ИС друг к другу.

Реальным примером использования регистра сдвига является «Оригинальный контроллер Nintendo». Главный контроллер Nintendo Entertainment System должен был последовательно нажимать все кнопки, и для выполнения этой задачи он использовал регистр сдвига.

Шаг 3: Схема выводов 74HC595

Хотя эта микросхема доступна в нескольких вариантах и моделях, мы будем обсуждать здесь распиновку микросхемы Texas Instruments SN74HC595N. Для получения более подробной информации об этой микросхеме вы можете обратиться к ее техническому описанию здесь.

ИС сдвигового регистра имеет следующие контакты:

1) GND - этот вывод подключен к выводу заземления микроконтроллера или источника питания.

2) Vcc - этот вывод подключен к Vcc микроконтроллера или источника питания, поскольку это ИС логического уровня 5 В. Для него предпочтительнее питание 5В.

3) SER - это данные последовательного ввода, которые вводятся последовательно через этот вывод, т.е. вводится по одному биту за раз.

4) SRCLK - это тактовый вывод регистра сдвига. Этот вывод действует как часы для регистра сдвига, поскольку через этот вывод подается тактовый сигнал. Поскольку IC запускается по положительному фронту, поэтому для сдвига битов в регистр сдвига этот тактовый сигнал должен быть ВЫСОКИМ.

5) RCLK - это вывод часов регистрации. Это очень важный вывод, потому что для наблюдения за выходами на устройствах, подключенных к этим микросхемам, нам необходимо сохранить входы в защелке, и для этой цели контакт RCLK должен быть ВЫСОКИМ.

6) SRCLR - это вывод сброса регистра сдвига. Он используется всякий раз, когда нам нужно очистить память сдвигового регистра. Он сразу устанавливает для элементов, хранящихся в регистре, значение 0. Это вывод с отрицательной логикой, поэтому всякий раз, когда нам нужно очистить регистр, нам нужно подать сигнал LOW на этот вывод, в противном случае он должен оставаться на HIGH.

7) OE - это вывод включения выхода. Это вывод с отрицательной логикой, и всякий раз, когда этот вывод установлен на ВЫСОКИЙ, регистр устанавливается в состояние высокого импеданса, и выходы не передаются. Чтобы получить выходы, нам нужно установить этот вывод на низкий уровень.

8) Q1-Q7 - это выводы вывода, которые необходимо подключить к какому-либо выводу, например к светодиодам, семисегментному дисплею и т. Д.

9) QH '- этот вывод используется для того, чтобы мы могли последовательно подключить эти микросхемы, если мы подключим этот QH' к выводу SER другой микросхемы и дадим обеим микросхемам один и тот же тактовый сигнал, они будут вести себя как одна микросхема с 16 выходы. Конечно, этот метод не ограничивается двумя микросхемами - вы можете последовательно подключить столько, сколько захотите, если у вас достаточно энергии для всех из них.

Шаг 4: Подключение дисплея к Arduino через 74HC595

Итак, теперь у нас есть достаточные знания об ИС сдвигового регистра, поэтому мы перейдем к части реализации. На этом этапе мы выполним подключения для управления SSD с помощью Arduino через 74HC595 IC.

Необходимые материалы: Arduino UNO, семисегментный дисплей, микросхема регистра сдвига 74HC595, соединительные кабели.

1) Подключите ИС к SSD следующим образом: -

• Вывод IC № 1 (Q1) для отображения вывода сегмента B через резистор.
• Вывод IC № 2 (Q2) для отображения вывода сегмента C через резистор.
• Вывод IC № 3 (Q3) для отображения вывода сегмента D через резистор.
• Вывод IC № 4 (Q4) для отображения вывода сегмента E через резистор.
• Вывод IC № 5 (Q5) для отображения вывода сегмента F через резистор.
• Вывод IC № 6 (Q6) для отображения вывода сегмента G через резистор.
• Вывод IC № 7 (Q7) для отображения вывода для сегмента Dp через резистор.
• Общий вывод на дисплее либо на шину питания, либо на шину заземления. Если у вас есть дисплей с общим анодом, подключите общий дисплей к шине питания, в противном случае для дисплея с общим катодом подключите к шине заземления.

2) Подключите контакт № 10 (контакт сброса регистра) ИС к шине питания. Это предотвратит очистку регистра, так как это активный нижний вывод.

3) Подключите контакт № 13 (вывод разрешения выхода) ИС к шине заземления. Это вывод с активным высоким уровнем, поэтому, когда он удерживается на низком уровне, он позволяет ИС выдавать выходные сигналы.

4) Подключите вывод 2 Arduino к выводу 12 (фиксатор) ИС.

5) Подключите вывод 3 Arduino к выводу 14 (вывод данных) ИС.

6) Подключите вывод 4 Arduino к выводу 11 (тактовый вывод) микросхемы.

7) Подключите Vcc и GND IC к Arduino.

После выполнения всех этих подключений вы получите схему, аналогичную изображенной на изображении выше, и после всех этих шагов вам нужно перейти к части «Кодирование».

Шаг 5: Кодирование Arduino для управления семисегментным дисплеем

На этом этапе мы закодируем Arduino UNO для отображения разных цифр на семисегментном дисплее. Шаги для этого следующие: -

1) Подключите Arduino Uno к вашему ПК.

2) Перейдите отсюда в репозиторий Github этого проекта.

3) В репозитории откройте файл «7segment_arduino.ino», это откроет код этого проекта.

4) Скопируйте этот код, вставьте его в IDE Arduino и загрузите на плату.

По мере загрузки кода вы сможете увидеть, как числа от 0 до 9 появляются на дисплее с задержкой в 1 секунду.

Шаг 6: вы можете сделать свой собственный вот так

Итак, выполнив все эти шаги, вы можете самостоятельно создать этот проект, который будет выглядеть так, как показано на изображении выше. Вы также можете попробовать тот же проект без ИС сдвигового регистра, и вы узнаете, как эта ИС полезна для предоставления выходов сразу нескольким объектам, также используя меньшее количество контактов GPIO. Вы также можете попробовать подключить несколько таких микросхем в цепочку и управлять большим количеством датчиков или устройств и т. Д.

Надеюсь, вам понравился этот урок.