บ้านเสียง
นาฬิกาแสดงผล Arduino 7 Segment โดยการแสดงผลแบบมัลติเพล็กซ์สี่จอ 7 ส่วน
เสียง

นาฬิกาแสดงผล Arduino 7 Segment โดยการแสดงผลแบบมัลติเพล็กซ์สี่จอ 7 ส่วน

Anonim

นาฬิกาแขวนดิจิตอลกำลังได้รับความนิยมมากขึ้นในปัจจุบันและดีกว่านาฬิกาอะนาล็อกเนื่องจากให้เวลาที่แม่นยำเป็นชั่วโมงนาทีและวินาทีและอ่านค่าได้ง่าย นาฬิกาดิจิตอลบางรุ่นยังมีอุปกรณ์อำนวยความสะดวกมากมายเช่นการแสดงอุณหภูมิความชื้นการตั้งค่าการเตือนหลายจุดเป็นต้นนาฬิกาดิจิทัลส่วนใหญ่ใช้การแสดงเจ็ดส่วน

ก่อนหน้านี้เราได้สร้างวงจรนาฬิกาดิจิตอลจำนวนมากโดยใช้จอแสดงผล 7 ส่วนหรือใช้ LCD 16x2 คุณสามารถออกแบบ PCB ของนาฬิกาดิจิตอลที่ใช้ AVR ได้ที่นี่ บทช่วยสอนนี้เกี่ยวกับการสร้างนาฬิกาดิจิตอลโดยการแสดงผลแบบมัลติเพล็กซ์สี่ - 7 ส่วนโดยใช้ Arduino UNOและแสดงเวลาในรูปแบบ HH: MM

ส่วนประกอบที่จำเป็น

  • การแสดงผล 4 หลัก 7 ส่วน
  • 74HC595 IC
  • โมดูล DS3231 RTC
  • Arduino UNO
  • เขียงหั่นขนม
  • การเชื่อมต่อสายไฟ

การแสดงผล 4 หลัก 7 ส่วน

จอแสดงผล 7 Segment 4 หลักมีการแสดงผลเจ็ดส่วนสี่ส่วนรวมเข้าด้วยกันหรือเราสามารถพูดได้ว่ามัลติ ใช้เพื่อแสดงค่าตัวเลขและตัวอักษรบางตัวที่มีทศนิยมและโคลอน จอแสดงผลสามารถใช้ได้ทั้งสองทิศทาง ตัวเลขสี่หลักมีประโยชน์สำหรับการสร้างนาฬิกาดิจิทัลหรือเช่นการนับตัวเลขตั้งแต่ 0 ถึง 9999 ด้านล่างนี้คือแผนภาพภายในสำหรับการแสดงผล 4 หลัก 7 ส่วน

แต่ละส่วนมี LED หนึ่งดวงพร้อมการควบคุม LED แต่ละตัว มีสองประเภทของการแสดงส่วนเจ็ดเช่นแอโนดและแคโทดสามัญทั่วไปภาพด้านบนแสดงการแสดงส่วนแอโนดประเภท 7 ทั่วไป

แอโนดทั่วไป

ใน Common Anode ขั้วบวกทั้งหมด (Anodes) ของ LED ทั้ง 8 ดวงจะเชื่อมต่อเข้าด้วยกันโดยมีชื่อว่า COM และขั้วลบทั้งหมดจะเหลือเพียงอย่างเดียวหรือเชื่อมต่อกับหมุดไมโครคอนโทรลเลอร์ โดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์หากตั้งค่าลอจิก LOW เพื่อให้แสงสว่างเฉพาะส่วน LED และตั้งค่าลอจิกสูงเพื่อปิด LED

แคโทดทั่วไป

ในแคโทดทั่วไปขั้วลบ (แคโทด) ทั้งหมดของ LED ทั้ง 8 ดวงจะเชื่อมต่อเข้าด้วยกันโดยมีชื่อว่า COM และขั้วบวกทั้งหมดจะเหลือเพียงอย่างเดียวหรือเชื่อมต่อกับหมุดไมโครคอนโทรลเลอร์ โดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์หากตั้งค่าลอจิก HIGH เพื่อให้ LED สว่างและตั้งค่า LOW เพื่อปิด LED

เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการแสดง 7 ส่วนที่นี่และตรวจสอบว่าสามารถเชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์อื่น ๆ ได้อย่างไร:

  • การเชื่อมต่อการแสดงผล 7 ส่วนกับ Arduino
  • การแสดงผล 7 ส่วนเชื่อมต่อกับ Raspberry Pi
  • การเชื่อมต่อการแสดงผลเจ็ดส่วนกับ ARM7-LPC2148
  • 7 Segment Display Interfacing กับ PIC Microcontroller
  • การเชื่อมต่อการแสดงผล 7 ส่วนกับไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051

74HC595 Shift Register IC

IC 74HC595ยังเป็นที่รู้จัก 8 บิตใน Serial - ขนาน OUT กะสมัครสมาชิก IC นี้สามารถรับอินพุตข้อมูลแบบอนุกรมและสามารถควบคุม 8 พินเอาต์พุตแบบขนาน สิ่งนี้มีประโยชน์ในการลดพินที่ใช้จากไมโครคอนโทรลเลอร์ คุณสามารถค้นหาโครงการที่เกี่ยวข้องกับการลงทะเบียนกะ 74HC595 ทั้งหมดได้ที่นี่

การทำงานของ 74HC595 IC:

IC นี้ใช้สามพินเช่น Clock, Data & Latch พร้อมกับไมโครคอนโทรลเลอร์เพื่อควบคุม 8 พินเอาต์พุตของ IC นาฬิกาใช้เพื่อให้พัลส์จากไมโครคอนโทรลเลอร์อย่างต่อเนื่องและพินข้อมูลใช้ในการส่งข้อมูลเช่นเอาต์พุตใดที่ต้องเปิดหรือปิดตามเวลานาฬิกาตามลำดับ

Pinout:

หมายเลขพิน

ชื่อพิน

คำอธิบาย

1,2,3,4,5,6,7

พินเอาต์พุต (Q1 ถึง Q7)

74HC595 มีพินเอาต์พุต 8 พินซึ่ง 7 พินเหล่านี้ สามารถควบคุมได้ตามลำดับ

8

พื้น

เชื่อมต่อกับกราวด์ของไมโครคอนโทรลเลอร์

9

(Q7) เอาต์พุตอนุกรม

พินนี้ใช้เพื่อเชื่อมต่อ 74HC595 มากกว่าหนึ่งตัวเป็นแบบเรียงซ้อน

10

(MR) การรีเซ็ตต้นแบบ

รีเซ็ตเอาต์พุตทั้งหมดเป็นต่ำ ต้องถือไว้สูงสำหรับการทำงานปกติ

11

(SH_CP) นาฬิกา

นี่คือเข็มนาฬิกาที่ต้องให้สัญญาณนาฬิกาจาก MCU / MPU

12

(ST_CP) สลัก

สลักพินใช้เพื่ออัพเดตข้อมูลไปยังพินเอาต์พุต มีการใช้งานสูง

13

(OE) เปิดใช้งานเอาต์พุต

Output Enable ใช้เพื่อปิดเอาต์พุต ต้องถือไว้ต่ำสำหรับการทำงานปกติ

14

(DS) ข้อมูลอนุกรม

นี่คือพินที่ใช้ส่งข้อมูลโดยอิงจากเอาต์พุต 8 ตัวที่ควบคุม

15

(Q0) เอาต์พุต

พินเอาต์พุตแรก

16

Vcc

พินนี้จ่ายไฟให้กับ IC โดยทั่วไปจะใช้ + 5V

โมดูล DS3231 RTC

DS3231 เป็นโมดูล RTC ย่อมาจาก Real Time Clock โมดูลนี้ใช้เพื่อจดจำเวลาและวันที่แม้ว่าวงจรจะไม่ได้ทำงานก็ตาม มีแบตเตอรี่สำรอง CR2032 เพื่อเรียกใช้โมดูลในกรณีที่ไม่มีพลังงานภายนอก โมดูลนี้ยังมีเซ็นเซอร์อุณหภูมิ โมดูลนี้สามารถใช้ในโครงการฝังตัวเช่นการสร้างนาฬิกาดิจิตอลพร้อมตัวบอกอุณหภูมิเป็นต้นโครงการที่มีประโยชน์บางส่วนในการใช้งานมีดังนี้

  • เครื่องป้อนสัตว์เลี้ยงอัตโนมัติโดยใช้ Arduino
  • การเชื่อมต่อโมดูล RTC (DS3231) กับไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC: นาฬิกาดิจิตอล
  • การเชื่อมต่อโมดูล RTC (DS3231) กับ MSP430: นาฬิกาดิจิตอล
  • นาฬิกาเรียลไทม์ ESP32 โดยใช้โมดูล DS3231
  • นาฬิกาแขวนดิจิตอลบน PCB โดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ AVR Atmega16 และ DS3231 RTC

Pinout ของ DS3231:

ชื่อพิน

ใช้

VCC

เชื่อมต่อกับขั้วบวกของแหล่งพลังงาน

GND

เชื่อมต่อกับพื้นดิน

SDA

พินข้อมูลอนุกรม (I2C)

SCL

พินนาฬิกาอนุกรม (I2C)

SQW

ขาเอาท์พุท Square Wave

32K

เอาต์พุตออสซิลเลเตอร์ 32K

คุณสมบัติและข้อมูลจำเพาะ:

  • RTC นับวินาทีนาทีชั่วโมงและปี
  • เซ็นเซอร์อุณหภูมิดิจิตอลที่มีความแม่นยำ±3ºC
  • ลงทะเบียนสำหรับ Aging trim
  • 400Khz I2C อินเทอร์เฟซ
  • การใช้พลังงานต่ำ
  • แบตเตอรี่สำรอง CR2032 มีอายุการใช้งานสองถึงสามปี
  • แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งาน: 2.3 ถึง 5.5V

แผนภูมิวงจรรวม

การเชื่อมต่อวงจรระหว่าง DS3231 RTC และ Arduino UNO:

DS3231

Arduino UNO

VCC

5V

GND

GND

SDA

A4

SCL

A4

การเชื่อมต่อวงจรระหว่าง 74HC595 IC และ Arduino Uno:

74HC595 IC

Arduino UNO

11-SH_CP (SRCLK)

6

12-ST_CP (RCLK)

5

14-DS (ข้อมูล)

4

13-OE (สลัก)

GND

8-GND

GND

10- นาย (SRCLR)

+ 5V

16-VCC

+ 5V

การเชื่อมต่อวงจรระหว่าง IC 74HC595 และ 4-Digit Seven Segment และ Arduino UNO:

4-DigitSevenSegment

IC 74HC595

Arduino UNO

ก

คำถาม 0

-

ข

คำถามที่ 1

-

ค

คำถามที่ 2

-

ง

ไตรมาสที่ 3

-

จ

Q4

-

ฉ

คำถามที่ 5

-

ช

คำถาม 6

-

D1

-

10

D2

-

11

D3

-

12

D4

-

9

การเขียนโปรแกรม Arduino UNO สำหรับ Multiplexing Seven Segment Display

โค้ดที่สมบูรณ์และวิดีโอการใช้งานแนบท้ายบทช่วยสอนนี้ ในส่วนการเขียนโปรแกรมจะมีการอธิบายเวลา (ชั่วโมงและนาที) จากโมดูล RTC ในรูปแบบ 24 ชั่วโมงจากนั้นจะแปลงเป็นรูปแบบตามลำดับสำหรับการแสดงผลในการแสดงผล 7 Segment 4 หลัก

ในการเชื่อมต่อโมดูล DS3231 RTC กับ Arduino UNO จะใช้บัส I2C ของ Arduino UNO ห้องสมุดเรียกว่า รวมอยู่ในโปรแกรมเพื่อเข้าถึงฟังก์ชั่นต่างๆเช่นการตั้งค่าและเวลาอ่านวันที่ข้อมูลอุณหภูมิเป็นต้นดาวน์โหลด Arduino Library ของโมดูล DS3231 RTC เนื่องจากโมดูล RTC ใช้อินเทอร์เฟซ I2C ไฟล์ ยังใช้ไลบรารีในโปรแกรม

ในแนวคิดนี้ชั่วโมงและนาทีจะถูกนำมาก่อนจาก RTC และรวมเข้าด้วยกันเช่น 0930 (21:30 น.) จากนั้นตัวเลขแต่ละหลักจะถูกแยกออกเช่นพัน, ร้อย, สิบ, หน่วยและแต่ละหลักที่แปลงเป็นรูปแบบไบนารีเช่น 0 กลายเป็น 63 (0111111) รหัสไบนารีนี้ถูกส่งไปยังshift registerจากนั้นจาก shift register ไปยังเจ็ดส่วนแสดงผล Digit 0 ในการแสดงผลเจ็ดส่วน ด้วยวิธีนี้ตัวเลขสี่หลักจะถูกมัลติเพล็กซ์และชั่วโมงและนาทีจะปรากฏขึ้น

ในขั้นต้นไลบรารีที่จำเป็นจะรวมไว้เช่นไลบรารี DS3231 และไลบรารี Wire (ไลบรารี I2C)

# รวม # รวม

หมุดถูกกำหนดไว้สำหรับการควบคุมเจ็ดส่วน การควบคุมเหล่านี้จะมีบทบาทสำคัญในการแสดงผลแบบมัลติเพล็กซ์

# กำหนดสลักพิน 5 # กำหนดนาฬิกาพิน 6 # กำหนดข้อมูลพิน 4 # กำหนดจุด 2

ตัวแปรถูกประกาศเพื่อเก็บผลลัพธ์ที่แปลงแล้วหรือดิบที่นำมาจาก RTC

int h; // ประกาศตัวแปรสำหรับชั่วโมง int m; // ประกาศตัวแปรสำหรับนาที int หลายพัน; int หลายร้อย; int หมื่น; หน่วย int; บูล h24; บูลน.

ถัดไปวัตถุสำหรับคลาส DS3231 จะประกาศเป็น RTC เพื่อลดความซับซ้อนในการใช้งานในบรรทัดต่อไป

DS3231 RTC;

เนื่องจากโมดูล RTC เชื่อมต่อกับ Arduino โดยใช้การสื่อสารแบบ I2C ดังนั้น wire.begin () จึงถูกใช้เพื่อเริ่มการสื่อสาร I2C ในที่อยู่เริ่มต้นของ RTC เนื่องจากไม่มีโมดูล I2C อื่น ๆ

Wire.begin ();

โหมดขามีการกำหนดไว้ไม่ว่าจะเป็น GPIO จะทำงานเป็นผลผลิตหรือการป้อนข้อมูล

PinMode (9, เอาท์พุท); PinMode (10, เอาท์พุท); pinMode (11, เอาท์พุท); pinMode (12, เอาท์พุท); pinMode (latchPin, เอาท์พุท); PinMode (clockPin, เอาท์พุท); pinMode (dataPin, เอาท์พุท); pinMode (จุดเอาท์พุท);

ลูปทำงานอย่างไม่มีที่สิ้นสุดและใช้เวลาเป็นชั่วโมงและนาทีจากโมดูล RTC DS3231 'h24' ระบุตัวแปรรูปแบบ 24 ชั่วโมง

int h = RTC.getHour (ชั่วโมง 24, PM); int m = RTC.getMinute ();

จากนั้นชั่วโมงและนาทีจะรวมกันเป็นตัวเลขเดียว (เช่นถ้าชั่วโมงคือ 10 และต่ำสุดคือ 60 แล้วตัวเลขคือ 10 * 100 = 1000 + 60 = 1060)

จำนวน int = h * 100 + m;

ได้รับตัวเลขแต่ละหลักจากตัวเลข (ตัวอย่างเช่น 1,060-1 คือพัน, 0 คือ hundered, 1 คือสิบและ 0 คือหลักสุดท้าย) ในการแยกตัวเลขจะใช้ตัวดำเนินการโมดูลัส ตัวอย่างเช่นใน 1060 จะได้ 1 แล้ว 1060/1000 = 1.06% 10 = 1) ดังนั้นตัวเลขที่แยกจากกันจะถูกเก็บไว้ในตัวแปรแยกกัน

int พัน = จำนวน / 1000% 10; int ร้อย = จำนวน / 100% 10; int นับ = จำนวน / 10% 10; หน่วย int = หมายเลข% 10;

หลังจากนั้นจะมีการกำหนดคำสั่ง switch case สำหรับแต่ละหลักสำหรับการแปลงเป็นรูปแบบตามลำดับ (รูปแบบไบนารี) และส่งออกทาง shift register เพื่อแสดงใน 7-segment ตัวอย่างเช่น (สำหรับ 1 หลักจะเปลี่ยนเป็น 06 (0000 0110)) เพื่อให้ส่งออกทาง shift และ 1 หลักจะแสดงเป็น 7 ส่วน (0 สำหรับ LOW, 1 สำหรับ HIGH)

สวิตช์ (t) { case 0: unit = 63; หยุดพัก; กรณีที่ 1: หน่วย = 06; หยุดพัก; กรณีที่ 2: หน่วย = 91; หยุดพัก; กรณีที่ 3: หน่วย = 79; หยุดพัก; กรณีที่ 4: หน่วย = 102; หยุดพัก; กรณีที่ 5: หน่วย = 109; หยุดพัก; กรณีที่ 6: หน่วย = 125; กรณีที่ 7: หน่วย = 07; หยุดพัก; กรณีที่ 8: หน่วย = 127; หยุดพัก; กรณีที่ 9: หน่วย = 103; หยุดพัก; }

จากนั้นตัวเลขแต่ละหลักในรูปแบบไบนารีจะถูกส่งออกผ่านฟังก์ชัน 'shiftout' ด้วย MSB ก่อนจากนั้นพินหลักตามลำดับจะถูกสร้างเป็น HIGH และสลักพินจะถูกสร้างขึ้น

digitalWrite (9, ต่ำ); digitalWrite (latchPin, LOW); shiftOut (dataPin, clockPin, MSBFIRST พัน); digitalWrite (latchPin, สูง); digitalWrite (9, สูง); ล่าช้า (5);

นี่เป็นการเสร็จสิ้นรหัสที่สมบูรณ์ คำอธิบายฟังก์ชั่นส่วนใหญ่มีให้ในส่วนความคิดเห็นของโค้ดข้างบรรทัดรหัส ความถี่ของนาฬิกาจะเป็นตัวกำหนดมุมมองของเวลาและคุณภาพของการมัลติเพล็กซ์กล่าวคือหากใช้นาฬิกาต่ำจะสามารถมองเห็นการกะพริบได้โดยที่ราวกับว่าความเร็วนาฬิกาสูงจะไม่มีการกะพริบและสามารถมองเห็นเวลาที่คงที่ได้.

โปรดทราบว่าในการเข้าถึงโมดูล RTC จะต้องรักษาแรงดันบัส I2C ไว้ เพื่อให้ข้อเสนอแนะใด ๆ หรือหากมีข้อสงสัยกรุณาแสดงความคิดเห็นด้านล่าง

เสียง

ตัวเลือกของบรรณาธิการ

เรียนรู้เกี่ยวกับสวิตช์ประเภทต่างๆและการใช้งาน

ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าในรถยนต์ไฟฟ้า

ระบบจัดการแบตเตอรี่ (bms) สำหรับรถยนต์ไฟฟ้า

แบตเตอรี่ประเภทต่างๆและการใช้งาน

การสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์สองเครื่องโดยใช้โมดูล xbee

โทรศัพท์มือถือควบคุมโดรนกล้องราสเบอร์รี่ pi