Come utilizzare un microcontrollore per guidare la grafica a LED a 7 segmenti?

Come utilizzare un microcontrollore per guidare la grafica a LED a 7 segmenti?

Nel mondo dell'elettronica, la grafica a LED a 7 segmenti è un punto fermo per la visualizzazione di informazioni numeriche e alfabetiche in modo semplice ed efficiente. Come fornitore di7 grafica a LED., Ho assistito alla crescente domanda di questi componenti in varie applicazioni, dai semplici orologi digitali a complessi pannelli di controllo industriale. In questo post sul blog, ti guiderò attraverso il processo di utilizzo di un microcontrollore per guidare la grafica a LED a 7 segmenti, coprendo tutto, dalle basi dei LED a 7 segmenti agli aspetti di programmazione.

Comprensione della grafica a LED a 7 segmenti

Prima di immergerci nei dettagli della guida a 7 segmenti LED con un microcontrollore, è essenziale capire come funzionano questi display. Un display LED a 7 segmenti è costituito da sette singoli LED disposti in uno schema specifico per formare le cifre 0 - 9 e alcune lettere. I segmenti sono in genere etichettati come A, B, C, D, E, F e G e un segmento di punto decimale aggiuntivo (DP) è talvolta incluso.

Esistono due tipi principali di display LED a 7 segmenti: catodo comune e anodo comune. In un display di catodo comune, tutti i terminali catodici dei singoli LED sono collegati insieme e messi a terra, mentre in un display di anodo comune, tutti i terminali dell'anodo sono collegati insieme e forniti con una tensione positiva. La scelta tra questi due tipi dipende dall'applicazione specifica e dalle funzionalità di uscita del microcontrollore.

Selezione di un microcontrollore

Il primo passo per guidare la grafica a LED a 7 segmenti è selezionare un microcontrollore appropriato. Ci sono numerosi microcontrollori disponibili sul mercato, ognuno con il proprio set di funzionalità e capacità. Alcune scelte popolari per guidare i LED a 7 segmenti includono Arduino Uno, Raspberry Pi Pico e ATMEGA328P.

Quando si seleziona un microcontrollore, considera i seguenti fattori:

• Pin i/o: Assicurarsi che il microcontrollore abbia abbastanza pin di uscita digitale per controllare tutti i segmenti del display LED a 7 segmenti. Per un display a una cifra, avrai bisogno di almeno 7 pin (o 8 se si include il punto decimale).
• Potenza di elaborazione: Durante la guida di un display a LED a 7 segmenti non richiede un microcontrollore ad alte prestazioni, avere una potenza di elaborazione sufficiente può essere utile se si prevede di implementare funzionalità aggiuntive o eseguire attività più complesse.
• Linguaggio di programmazione: Scegli un microcontrollore che supporta un linguaggio di programmazione con cui hai familiarità. Ad esempio, Arduino utilizza una versione semplificata di C/C ++, che è facile da imparare e utilizzare per i principianti.

Collegamento del circuito

Dopo aver selezionato un microcontrollore, il passaggio successivo è collegare il display LED a 7 segmenti al microcontrollore. I seguenti passaggi delineano il processo generale per la connessione di un display LED del segmento Catodo 7 comune a un Arduino Uno:

1. Identifica i pin: Fare riferimento alla scheda tecnica del display LED a 7 segmenti per identificare i pin corrispondenti a ciascun segmento (A - G e DP) e il pin di catodo comune.
2. Collegare i segmenti: Collegare ogni segmento (A - G e DP) a un pin di uscita digitale sull'Arduino Uno usando resistori appropriati per limitare la corrente che scorre attraverso i LED. Un valore tipico per la resistenza è di circa 220 a 330 ohm.
3. Collegare il catodo comune: Collegare il pin di catodo comune del display LED a 7 segmenti al perno a terra (GND) sull'Arduino Uno.

Ecco un semplice diagramma a circuito che mostra la connessione tra un Arduino Uno e un display LED di segmento Catodo 7 comune:

Arduino UNO 7 Visualizza LED segmento Pin digitale 2 ------- Segmento un pin digitale 3 ------- Segmento B Pin digitale 4 ------- Segmento C Pin digitale 5 ------- Segmento D Pin digitale 6 ------- Segmento e Pin digitale 7 ------- Segmento F Pin digitale 8 ------- Segmento G Digital Pin 9 ------- DECIMAL POINT (DP) GND -----

Programmazione del microcontrollore

Dopo aver collegato il display LED a 7 segmenti al microcontrollore, il passaggio successivo è scrivere un programma per controllare il display. Quello che segue è un semplice esempio di un programma scritto in Arduino IDE per visualizzare le cifre 0 - 9 su un LED di segmento di catodo 7 comune: display:

// Definire i pin collegati a ciascun segmento const int segggmentPins [] = {2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}; // Define the patterns for each digit (0 - 9) const byte digitPatterns[] = { 0b00111111, // 0 0b00000110, // 1 0b01011011, // 2 0b01001111, // 3 0b01100110, // 4 0b01101101, // 5 0b01111101, // 6 0b00000111, // 7 0B01111111, // 8 0B01101111 // 9}; void setup () {// Imposta tutti i pin di segmento come output per (int i = 0; i <8; i ++) {pinMode (SegmentPins [i], output); }} void loop () {// Visualizza ogni cifra da 0 a 9 con un ritardo di 1 secondo tra ciascuna cifra per (int digit = 0; cifra <10; cifra ++) {displayDigit (cifra); ritardo (1000); }} void DisplayDigit (int digit) {byte pattern = digitPatterns [digit]; per (int i = 0; i <7; i ++) {digitalWrite (segmentPins [i], bitread (pattern, i)); } // Spegni il punto decimale DigitalWrite (SegmentPins [7], Low); }

In questo programma, definiamo innanzitutto i pin collegati a ciascun segmento del display LED a 7 segmenti e i motivi per ciascuna cifra (0 - 9). Nelimpostare()Funzione, impostiamo tutti i pin di segmento come output. Nelciclo continuo()funzione, iteliamo attraverso ogni cifra da 0 a 9 e chiamiamo ildisplayDigit ()funzione per visualizzare la cifra sul display LED a 7 segmenti. ILdisplayDigit ()La funzione prende un intero che rappresenta la cifra da visualizzare e imposta i pin appropriati in alto o in basso in base al modello di cifre.

Guida più cifre

Se è necessario visualizzare più cifre utilizzando display LED a 7 segmenti, è possibile utilizzare una tecnica chiamata multiplexing. Il multiplexing comporta rapidamente il passaggio tra le cifre ad alta frequenza in modo che l'occhio umano percepisca tutte le cifre come illuminate contemporaneamente.

Per implementare il multiplexing, sarà necessario utilizzare ulteriori pin sul microcontrollore per controllare i pin di catodo o anodo comuni di ciascuna cifra. Ad esempio, se si desidera guidare aLED a 7 segmenti a tre cifreVisualizza, avrai bisogno di 3 pin aggiuntivi per controllare i pin di catodo o anodo comuni di ciascuna cifra.

Ecco una versione modificata del programma precedente per guidare un display a LED di segmento Catodo 7 comune a tre cifre utilizzando il multiplexing:

// Definire i pin collegati a ciascun segmento const int segggmentPins [] = {2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}; // Definisci i pin collegati al catodo comune di ciascun const int digitpItpins [] = {10, 11, 12}; // Define the patterns for each digit (0 - 9) const byte digitPatterns[] = { 0b00111111, // 0 0b00000110, // 1 0b01011011, // 2 0b01001111, // 3 0b01100110, // 4 0b01101101, // 5 0b01111101, // 6 0b00000111, // 7 0B01111111, // 8 0B01101111 // 9}; void setup () {// Imposta tutti i pin di segmento come output per (int i = 0; i <8; i ++) {pinMode (SegmentPins [i], output); } // Imposta tutti i pin di cifre come output per (int i = 0; i <3; i ++) {pinMode (digitpins [i], output); }} void loop () {// Visualizza le cifre 123 int cifre [] = {1, 2, 3}; for (int digitIndex = 0; digitIndex <3; digitindex ++) {DisplayDigit (cifre [DigiTindex], DigiTindex); ritardo (2); // Regola il ritardo per controllare la velocità multiplexing}} void DisplayDigit (int cifre, int digitIndex) {// Spegni tutte le cifre per (int i = 0; i <3; i ++) {digitalWrite (digitpins [i], high); } byte pattern = digitPatterns [digit]; per (int i = 0; i <7; i ++) {digitalWrite (segmentPins [i], bitread (pattern, i)); } // Spegni il punto decimale DigitalWrite (SegmentPins [7], Low); // attiva la digitale digitale selezionata (DigitPins [DigiTindex], Low); }

In questo programma, aggiungiamo una serie di pin (digitpin) per controllare i pin di catodo comuni di ciascuna cifra. Nelciclo continuo()funzione, iteliamo attraverso ogni cifra e chiamiamo ildisplayDigit ()funzione per visualizzare la cifra sulla posizione della cifra corrispondente. ILdisplayDigit ()La funzione disattiva prima tutte le cifre, quindi imposta i pin del segmento appropriati in base al modello di cifra e infine accende la cifra selezionata.

Conclusione

Guidare la grafica a LED a 7 segmenti utilizzando un microcontrollore è un processo relativamente semplice che può essere facilmente realizzato con i giusti componenti e capacità di programmazione. Seguendo i passaggi descritti in questo post sul blog, è necessario essere in grado di collegare un display LED a 7 segmenti a un microcontrollore e visualizzare informazioni numeriche.

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Riferimenti

• Documentazione Arduino: https://www.arduino.cc/reference/en/
• 7 segmenti di schede dati di visualizzazione LED: siti Web di vari produttori