Controlando a exibição de sete segmentos usando Arduino e o registrador de deslocamento 74HC595: 6 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Ei, tudo bem, pessoal! Akarsh aqui da CETech.

Os monitores de sete segmentos são bons de se olhar e são sempre uma ferramenta útil para exibir dados na forma de dígitos, mas há uma desvantagem neles que é que quando controlamos um monitor de sete segmentos na realidade estamos controlando 8 LEDs diferentes e para controlar cada um deles exigimos saídas diferentes, mas se usarmos um pino GPIO separado para cada um dos LEDs na tela de sete segmentos, podemos enfrentar uma escassez de pinos em nosso microcontrolador e, por fim, não teremos lugar para fazer outras conexões importantes. Isso pode parecer um grande problema, mas a solução para esse problema é muito simples. Só precisamos usar o CI do registrador de deslocamento 74HC595. Um único IC 74HC595 pode ser usado para fornecer saídas para 8 pontos diferentes, além disso, também podemos conectar vários desses ICs e usá-los para controlar um grande número de dispositivos consumindo apenas 3 pinos GPIO do seu microcontrolador.

Portanto, neste projeto, usaremos um CI de registro de deslocamento 74HC595 com Arduino para controlar uma exibição de sete segmentos apenas usando 3 pinos GPIO do Arduino e entender como este CI pode provar ser uma ótima ferramenta.

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Etapa 2: Sobre o registro de turno 74HC595

Um registrador de deslocamento 74HC595 é um SIPO IC de 16 pinos. SIPO significa Serial In and Parallel Out, o que significa que recebe a entrada serialmente um bit por vez e fornece saída paralela ou simultaneamente em todos os pinos de saída. Sabemos que os registradores Shift são geralmente usados para fins de armazenamento e que a propriedade dos registradores é usada aqui. Os dados deslizam pelo pino de entrada serial e vão para o primeiro pino de saída e permanecem lá até que outra entrada entre no IC assim que outra entrada seja recebida, a entrada armazenada anteriormente muda para a próxima saída e os dados recém-inseridos chegam no primeiro pino. Este processo continua até que o armazenamento do IC não esteja completo, ou seja, até receber 8 entradas. Mas quando o armazenamento IC fica cheio assim que recebe a 9ª entrada, a primeira entrada sai através do pino QH 'se houver outro registro de deslocamento encadeado ao registro atual através do pino QH', então os dados mudam para aquele caso contrário, ele se perderá e os dados recebidos continuarão chegando, deslizando os dados armazenados anteriormente. Este processo é conhecido como Transbordamento. Este IC usa apenas 3 pinos GPIO para se conectar ao microcontrolador e, portanto, consumindo apenas 3 pinos GPIO do microcontrolador, podemos controlar dispositivos infinitos conectando vários desses ICs entre si.

Um exemplo do mundo real que usa shift register é o ‘Original Nintendo Controller’. O controlador principal do Nintendo Entertainment System precisava fazer todos os pressionamentos de botão em série e usava um registrador de deslocamento para realizar essa tarefa.

Etapa 3: Diagrama do pino de 74HC595

Embora este IC esteja disponível em várias variedades e modelos, discutiremos aqui o IC Pinout da Texas Instruments SN74HC595N. Para obter informações mais detalhadas sobre este IC, você pode consultar sua folha de dados aqui.

O Shift Register IC tem os seguintes pinos: -

1) GND - Este pino é conectado ao pino de aterramento do microcontrolador ou da fonte de alimentação.

2) Vcc - Este pino é conectado ao Vcc do microcontrolador ou fonte de alimentação, pois é um IC de nível lógico de 5V. Uma fonte de alimentação de 5 V é preferível para ele.

3) SER - É que os dados do pino de entrada serial são inseridos em série através deste pino, ou seja, um bit de cada vez é inserido.

4) SRCLK - É o pino do relógio de registro de deslocamento. Este pino atua como o relógio para o registrador de deslocamento, pois o sinal do relógio é aplicado por meio desse pino. Como o IC é uma borda positiva disparada para deslocar bits para o registrador Shift, esse clock precisa ser HIGH.

5) RCLK - É o pino Register Clock. É um pino muito importante porque, para observar as saídas nos dispositivos conectados a esses ICs, precisamos armazenar as entradas na trava e, para isso, o pino RCLK precisa estar ALTO.

6) SRCLR- É o pino claro do registrador de deslocamento. É usado sempre que precisamos limpar o armazenamento do registrador Shift. Ele define os elementos armazenados no Registro como 0 de uma vez. É um pino lógico negativo, portanto, sempre que precisarmos limpar o registro, precisamos aplicar um sinal LOW neste pino, caso contrário, ele deve ser mantido em HIGH.

7) OE- É o pino de habilitação de saída. É um pino lógico negativo e sempre que este pino é definido como HIGH, o registro é colocado em um estado de impedância alta e as saídas não são transmitidas. Para obter as saídas, precisamos definir este pino para baixo.

8) Q1-Q7 - Estes são os pinos de saída e precisam ser conectados a algum tipo de saída, como LEDs e display de sete segmentos, etc.

9) QH '- Este pino está lá para que possamos conectar esses ICs em cadeia se conectarmos este QH' ao pino SER de outro IC e dermos a ambos os ICs o mesmo sinal de clock, eles se comportarão como um único IC com 16 saídas. Claro, esta técnica não se limita a dois ICs - você pode conectar quantos quiser se tiver energia suficiente para todos eles.

Etapa 4: conectando o monitor com o Arduino por meio do 74HC595

Portanto, agora temos conhecimento suficiente sobre o CI do Shift Register, portanto, passaremos para a parte de implementação. Nesta etapa, faremos as conexões para controlar o SSD com Arduino através do IC 74HC595.

Materiais necessários: Arduino UNO, display de sete segmentos, IC 74HC595 Shift Register, cabos de jumper.

1) Conecte o IC ao SSD da seguinte maneira: -

• IC Pin No. 1 (Q1) para exibir o pino do Segmento B por meio de um resistor.
• Pino nº 2 do IC (Q2) para exibir o pino do segmento C por meio de um resistor.
• IC Pin No. 3 (Q3) para exibir o pino do Segmento D por meio de um resistor.
• Pino nº 4 do IC (Q4) para exibir o pino do Segmento E por meio de um resistor.
• Pino nº 5 do IC (Q5) para exibir o pino do segmento F por meio de um resistor.
• IC Pin No. 6 (Q6) para exibir o pino para o Segmento G através de um resistor.
• IC Pin nº 7 (Q7) para exibir o pino para o segmento Dp por meio de um resistor.
• Pino comum na tela para o trilho de alimentação ou de aterramento. Se você tiver um display de ânodo comum, conecte o comum ao barramento de alimentação, caso contrário, para um display de cátodo comum, conecte ao trilho de aterramento

2) Conecte o pino nº 10 (registro claro do pino) do IC ao barramento de alimentação. Isso impedirá o registro de limpar, pois é um pino baixo ativo.

3) Conecte o pino nº 13 (pino de habilitação de saída) do IC ao trilho de aterramento. É um pino ativo-alto, portanto, quando mantido em baixo, permitirá que o IC forneça saídas.

4) Conecte o pino 2 do Arduino ao pino 12 (pino da trava) do IC.

5) Conecte o pino 3 do Arduino ao pino 14 (pino de dados) do IC.

6) Conecte o pino 4 do Arduino ao pino 11 (pino do relógio) do IC.

7) Conecte o Vcc e o GND do IC ao do Arduino.

Depois de fazer todas essas conexões você vai acabar com um circuito semelhante ao da imagem acima e depois de todas essas etapas você precisa ir para a parte de codificação.

Etapa 5: codificando o Arduino para controlar a tela de sete segmentos

Nesta etapa, codificaremos o Arduino UNO para exibir dígitos diferentes no visor de sete segmentos. As etapas para isso são as seguintes: -

1) Conecte o Arduino Uno ao seu PC.

2) Vá para o repositório Github deste projeto a partir daqui.

3) No repositório, abra o arquivo "7segment_arduino.ino", isso abrirá o código para este projeto.

4) Copie este código e cole-o em seu IDE Arduino e carregue-o na placa.

À medida que o código é carregado, você poderá ver os números de 0 a 9 no visor com um atraso de 1 segundo.

Etapa 6: você pode fazer o seu próprio assim

Então, seguindo todos esses passos, você pode fazer este projeto por conta própria, que será semelhante ao mostrado na imagem acima. Você também pode tentar o mesmo projeto sem o IC Shift Register e saberá como esse IC é útil para fornecer saídas para vários objetos ao mesmo tempo, usando um número menor de pinos GPIO. Você também pode tentar encadear alguns desses ICs e controlar um grande número de sensores ou dispositivos, etc.

Espero que tenha gostado deste tutorial.