Controllo del display a sette segmenti utilizzando Arduino e il registro a scorrimento 74HC595: 6 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

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I display a sette segmenti sono belli da vedere e sono sempre uno strumento utile per visualizzare i dati sotto forma di cifre, ma hanno uno svantaggio che è che quando controlliamo un display a sette segmenti in realtà stiamo controllando 8 LED diversi e per controllare ognuno di essi richiede uscite diverse ma se usiamo un pin GPIO separato per ciascuno dei LED sul display a sette segmenti potremmo trovarci di fronte a una carenza di pin sul nostro microcontrollore e alla fine non saremo lasciati senza spazio per fare altre connessioni importanti. Questo può sembrarti un grosso problema, ma la soluzione a questo problema è molto semplice. Abbiamo solo bisogno di usare il registro a scorrimento 74HC595 IC. Un singolo IC 74HC595 può essere utilizzato per fornire uscite a 8 punti diversi oltre a quello che possiamo anche collegare un numero di questi IC e usarli per controllare un gran numero di dispositivi anche consumando solo 3 pin GPIO del tuo microcontrollore.

Quindi, in questo progetto, utilizzeremo un IC con registro a scorrimento 74HC595 con Arduino per controllare un display a sette segmenti semplicemente utilizzando 3 pin GPIO dell'Arduino e capire come questo IC può rivelarsi un ottimo strumento.

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Passaggio 2: informazioni su 74HC595 Shift Register

Un registro a scorrimento 74HC595 è un circuito integrato SIPO a 16 pin. SIPO sta per Serial In e Parallel Out, il che significa che accetta l'input in modo seriale un bit alla volta e fornisce l'output in parallelo o contemporaneamente su tutti i pin di output. Sappiamo che i registri a scorrimento sono generalmente utilizzati per scopi di archiviazione e che qui viene utilizzata la proprietà dei registri. I dati passano attraverso il pin di input seriale e vanno al primo pin di output e vi rimangono fino a quando un altro Input non arriva all'interno dell'IC non appena viene ricevuto un altro input, l'input precedentemente memorizzato si sposta all'output successivo e arrivano i dati appena inseriti sul primo perno. Questo processo continua fino a quando la memoria dell'IC non è piena, cioè fino a quando non si ricevono 8 ingressi. Ma quando la memoria IC si riempie non appena riceve il nono ingresso, il primo ingresso esce attraverso il pin QH' se c'è un altro registro a scorrimento collegato a margherita al registro corrente attraverso il pin QH', allora i dati si spostano su quello registrati altrimenti si perde e i dati in entrata continuano ad arrivare facendo scorrere i dati precedentemente memorizzati. Questo processo è noto come traboccamento. Questo IC utilizza solo 3 pin GPIO per connettersi al microcontrollore e quindi consumando solo 3 pin GPIO del microcontrollore possiamo controllare infiniti dispositivi collegando a margherita un numero di questi IC tra loro.

Un esempio reale che utilizza il registro a scorrimento è il "Controller Nintendo originale". Il controller principale del Nintendo Entertainment System aveva bisogno di tutte le pressioni dei pulsanti in serie e utilizzava un registro a scorrimento per svolgere tale compito.

Passaggio 3: diagramma dei pin di 74HC595

Sebbene questo circuito integrato sia disponibile in una serie di varietà e modelli, discuteremo qui il pinout del circuito integrato SN74HC595N di Texas Instruments. Per informazioni più dettagliate su questo IC, è possibile fare riferimento alla sua scheda tecnica da qui.

Lo Shift Register IC ha i seguenti pin: -

1) GND - Questo pin è collegato al pin Ground del microcontrollore o dell'alimentatore.

2) Vcc - Questo pin è collegato al Vcc del microcontrollore o dell'alimentatore in quanto è un IC a livello logico 5V. Per questo è preferibile l'alimentazione a 5 V.

3) SER - I dati del Pin di ingresso seriale vengono inseriti in serie tramite questo Pin, ovvero viene inserito un bit alla volta.

4) SRCLK - È il pin dell'orologio del registro di spostamento. Questo pin funge da clock per lo Shift Register poiché il segnale di clock viene applicato tramite questo pin. Poiché l'IC è un fronte positivo attivato in modo da spostare i bit nel registro Shift, questo clock deve essere ALTO.

5) RCLK - È il pin dell'orologio del registro. È un Pin molto importante perché per osservare le uscite sui dispositivi collegati a questi circuiti integrati è necessario memorizzare gli ingressi nel latch e per questo scopo il pin RCLK deve essere ALTO.

6) SRCLR- E' il Pin chiaro Shift Register. Viene utilizzato ogni volta che è necessario cancellare la memorizzazione del registro Shift. Imposta gli elementi memorizzati nel Registro a 0 in una volta. È un Pin a logica negativa quindi ogni volta che abbiamo bisogno di cancellare il registro dobbiamo applicare un segnale LOW a questo pin altrimenti dovrebbe essere mantenuto su HIGH.

7) OE- È il pin di abilitazione dell'uscita. È un pin a logica negativa e ogni volta che questo pin è impostato su HIGH il registro viene impostato in uno stato di alta impedenza e le uscite non vengono trasmesse. Per ottenere le uscite dobbiamo impostare questo pin su basso.

8) Q1-Q7 - Questi sono i pin di uscita e devono essere collegati a una sorta di uscita come LED e display a sette segmenti, ecc.

9) QH' - Questo Pin è lì in modo che possiamo collegare a margherita questi IC se colleghiamo questo QH' al pin SER di un altro IC e diamo a entrambi i IC lo stesso segnale di clock, si comporteranno come un singolo IC con 16 uscite. Ovviamente, questa tecnica non è limitata a due circuiti integrati: puoi collegare a margherita quanti ne vuoi se hai abbastanza potenza per tutti loro.

Passaggio 4: collegamento del display con Arduino tramite 74HC595

Quindi ora abbiamo una conoscenza sufficiente dell'IC del registro di spostamento, quindi andremo alla parte di implementazione. In questo passaggio, faremo le connessioni per controllare SSD con Arduino tramite 74HC595 IC.

Materiali richiesti: Arduino UNO, display a sette segmenti, circuito integrato di registro a scorrimento 74HC595, cavi jumper.

1) Collegare l'IC all'SSD nel modo seguente:-

• Pin IC n. 1 (Q1) per visualizzare il pin per il segmento B attraverso un resistore.
• Pin IC n. 2 (Q2) per visualizzare il pin per il segmento C attraverso un resistore.
• Pin IC n. 3 (Q3) per visualizzare il pin per il segmento D attraverso un resistore.
• Pin IC n. 4 (Q4) per visualizzare il pin per il segmento E attraverso un resistore.
• Pin IC n. 5 (Q5) per visualizzare il pin per il segmento F attraverso un resistore.
• Pin IC n. 6 (Q6) per visualizzare il pin per il segmento G attraverso un resistore.
• Pin IC n. 7 (Q7) per visualizzare il pin per il segmento Dp attraverso un resistore.
• Pin comune sul display alla linea di alimentazione o di terra. Se si dispone di un display ad anodo comune, collegare il comune alla barra di alimentazione, altrimenti per un display a catodo comune collegare alla barra di terra

2) Collegare il pin n. 10 (Register Clear Pin) dell'IC alla barra di alimentazione. Impedisce la cancellazione del registro in quanto è un pin basso attivo.

3) Collegare il pin n. 13 (pin di abilitazione uscita) dell'IC al binario di terra. È un pin attivo-alto, quindi se mantenuto su un livello basso consentirà all'IC di fornire uscite.

4) Collegare Arduino Pin 2 a Pin12 (Latch Pin) dell'IC.

5) Collegare il pin 3 di Arduino al pin14 (pin dati) dell'IC.

6) Collegare Arduino Pin 4 a Pin11 (Clock Pin) dell'IC.

7) Collegare Vcc e GND dell'IC a quello dell'Arduino.

Dopo aver eseguito tutte queste connessioni ti ritroverai con un circuito simile a quello nell'immagine sopra e dopo tutti questi passaggi devi andare alla parte di codifica.

Passaggio 5: codifica di Arduino per controllare il display a sette segmenti

In questo passaggio, codificheremo Arduino UNO per visualizzare cifre diverse sul display a sette segmenti. I passaggi per questo sono i seguenti: -

1) Collega Arduino Uno al tuo PC.

2) Vai al repository Github di questo progetto da qui.

3) Nel repository apri il file "7segment_arduino.ino" questo aprirà il codice per questo progetto.

4) Copia questo codice e incollalo nel tuo IDE Arduino e caricalo sulla scheda.

Man mano che il codice viene caricato, sarai in grado di vedere i numeri da 0 a 9 apparire sul display con un ritardo di 1 sec.

Passaggio 6: puoi crearne uno tuo in questo modo

Quindi, seguendo tutti questi passaggi, puoi realizzare questo progetto da solo che assomiglierà a quello mostrato nell'immagine sopra. Puoi anche provare lo stesso progetto senza lo Shift Register IC e imparerai come questo IC è utile nel fornire output a più oggetti contemporaneamente anche usando un numero inferiore di pin GPIO. Puoi anche provare a collegare a margherita un certo numero di questi circuiti integrati e controllare un gran numero di sensori o dispositivi, ecc.

Spero ti sia piaciuto questo tutorial.