Έλεγχος επίδειξης επτά τμημάτων χρησιμοποιώντας Arduino και 74HC595 Shift Register: 6 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Γεια, τι συμβαίνει, παιδιά! Akarsh εδώ από το CETech.

Οι επτά οθόνες τμημάτων είναι καλές για να τις δούμε και είναι πάντα ένα εύχρηστο εργαλείο για την εμφάνιση δεδομένων με τη μορφή ψηφίων, αλλά υπάρχει ένα μειονέκτημα σε αυτά που είναι ότι όταν ελέγχουμε μια επίδειξη επτά τμημάτων στην πραγματικότητα ελέγχουμε 8 διαφορετικά LED και ελέγχουμε καθένα από αυτά απαιτούμε διαφορετικές εξόδους, αλλά αν χρησιμοποιήσουμε ξεχωριστό καρφίτσα GPIO για καθένα από τα LED σε οθόνη επτά τμημάτων, ενδέχεται να αντιμετωπίσουμε έλλειψη ακίδων στον μικροελεγκτή μας και τελικά δεν θα έχουμε χώρο για άλλες σημαντικές συνδέσεις. Αυτό μπορεί να σας φαίνεται ως μεγάλο πρόβλημα, αλλά η λύση σε αυτό το πρόβλημα είναι πολύ απλή. Απλώς πρέπει να χρησιμοποιήσουμε το 74HC595 Shift register IC. Ένα ενιαίο IC 74HC595 μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παροχή εξόδων σε 8 διαφορετικά σημεία, εκτός από το οποίο μπορούμε επίσης να συνδέσουμε έναν αριθμό από αυτά τα IC και να τα χρησιμοποιήσουμε για τον έλεγχο μεγάλου αριθμού συσκευών που καταναλώνουν μόνο 3 ακίδες GPIO του μικροελεγκτή σας.

Έτσι, σε αυτό το έργο, θα χρησιμοποιήσουμε ένα 74HC595 Shift register IC με Arduino για τον έλεγχο μιας οθόνης Seven Segment χρησιμοποιώντας μόνο 3 καρφίτσες GPIO του Arduino και θα καταλάβουμε πώς μπορεί αυτό το IC να αποδειχθεί ένα εξαιρετικό εργαλείο.

Βήμα 1: Αποκτήστε PCB για τα κατασκευασμένα έργα σας

Πρέπει να ελέγξετε το PCBWAY για να παραγγείλετε ηλεκτρονικά PCB φθηνά!

Παίρνετε 10 καλής ποιότητας PCB που κατασκευάζονται και αποστέλλονται στο κατώφλι σας φθηνά. Θα λάβετε επίσης έκπτωση στα μεταφορικά στην πρώτη σας παραγγελία. Ανεβάστε τα αρχεία Gerber στο PCBWAY για να τα κατασκευάσετε με καλή ποιότητα και γρήγορο χρόνο ολοκλήρωσης. Ελέγξτε τη διαδικτυακή λειτουργία Gerber viewer. Με πόντους ανταμοιβής, μπορείτε να λάβετε δωρεάν πράγματα από το κατάστημα δώρων τους.

Βήμα 2: Περίπου 74HC595 Shift Register

Το 74HC595 Shift Register είναι ένα SIPO IC 16 ακίδων. Το SIPO σημαίνει Serial In and Parallel Out που σημαίνει ότι λαμβάνει σειριακά την είσοδο ένα bit τη φορά και παρέχει έξοδο παράλληλα ή ταυτόχρονα σε όλες τις ακίδες εξόδου. Γνωρίζουμε ότι οι καταχωρητές Shift χρησιμοποιούνται γενικά για σκοπούς αποθήκευσης και ότι η ιδιότητα των καταχωρητών χρησιμοποιείται εδώ. Τα δεδομένα περνούν μέσα από τον σειριακό πείρο εισόδου και συνεχίζουν στον πρώτο πείρο εξόδου και παραμένουν εκεί έως ότου εισέλθει άλλη είσοδος στο IC μόλις ληφθεί άλλη είσοδος, η προηγούμενη αποθηκευμένη είσοδος μετατοπίζεται στην επόμενη έξοδο και έρχονται τα νέα δεδομένα στην πρώτη καρφίτσα. Αυτή η διαδικασία συνεχίζεται έως ότου η αποθήκευση του IC δεν είναι πλήρης, δηλαδή μέχρι τη λήψη 8 εισόδων. Αλλά όταν ο χώρος αποθήκευσης IC γεμίσει μόλις λάβει την 9η είσοδο, η πρώτη είσοδος εξέρχεται μέσω της ακίδας QH 'εάν υπάρχει άλλος καταχωρητής αλλαγής που είναι αλυσοδεμένος στον τρέχοντα καταχωρητή μέσω του pin QH', τότε τα δεδομένα μετατοπίζονται σε αυτό καταχωρήστε αλλιώς χάνεται και τα εισερχόμενα δεδομένα συνεχίζουν να εισέρχονται σύροντας τα προηγούμενα αποθηκευμένα δεδομένα. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως υπερχείλιση. Αυτό το IC χρησιμοποιεί μόνο 3 καρφίτσες GPIO για να συνδεθεί με τον μικροελεγκτή και ως εκ τούτου καταναλώνοντας μόνο 3 ακίδες GPIO του μικροελεγκτή μπορούμε να ελέγξουμε άπειρες συσκευές με αλυσίδα μαργαρίτας έναν αριθμό από αυτά τα IC μεταξύ τους.

Ένα πραγματικό παράδειγμα που χρησιμοποιεί shift register είναι το ‘Original Nintendo Controller’. Ο κύριος ελεγκτής του Nintendo Entertainment System χρειάστηκε να πάρει όλα τα κουμπιά σειριακά και χρησιμοποίησε έναν καταχωρητή αλλαγής για να ολοκληρώσει αυτό το έργο.

Βήμα 3: Διάγραμμα καρφιτσών 74HC595

Αν και αυτό το IC είναι διαθέσιμο σε πολλές ποικιλίες και μοντέλα, θα συζητήσουμε εδώ το Pinout of Texas Instruments SN74HC595N IC. Για πιο λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με αυτό το IC, μπορείτε να ανατρέξετε στο φύλλο δεδομένων του από εδώ.

Το IC Shift Register έχει τις ακόλουθες ακίδες:-

1) GND - Αυτός ο πείρος είναι συνδεδεμένος με τον πείρο γείωσης του μικροελεγκτή ή το τροφοδοτικό.

2) Vcc - Αυτός ο πείρος είναι συνδεδεμένος με το Vcc του μικροελεγκτή ή τροφοδοτικό, καθώς είναι ένα λογικό επίπεδο IC 5V. Η τροφοδοσία 5V είναι προτιμότερη γι 'αυτό.

3) SER - Είναι τα δεδομένα Serial Input Pin εισάγονται σειριακά μέσω αυτού του Pin, δηλαδή εισάγεται ένα bit κάθε φορά.

4) SRCLK - Είναι η καρφίτσα ρολογιού Shift Register. Αυτός ο πείρος λειτουργεί ως ρολόι για το Shift Register καθώς το σήμα ρολογιού εφαρμόζεται μέσω αυτού του πείρου. Καθώς το IC είναι ένα θετικό άκρο που ενεργοποιείται έτσι ώστε να μετατοπίζονται bits στον καταχωρητή Shift, αυτό το ρολόι πρέπει να είναι Υ HIGHΗΛΟ.

5) RCLK - Είναι η καρφίτσα ρολογιού καταχώρησης. Είναι ένα πολύ σημαντικό Pin επειδή για να παρατηρήσουμε τις εξόδους στις συσκευές που είναι συνδεδεμένες σε αυτά τα IC πρέπει να αποθηκεύσουμε τις εισόδους στο μάνταλο και για το σκοπό αυτό, ο πείρος RCLK πρέπει να είναι Υ HIGHΟΣ.

6) SRCLR- Είναι η καθαρή καρφίτσα Shift Register. Χρησιμοποιείται όποτε χρειαστεί να καθαρίσουμε την αποθήκευση του καταχωρητή Shift. Ορίζει τα στοιχεία που είναι αποθηκευμένα στο Μητρώο σε 0 ταυτόχρονα. Είναι μια αρνητική λογική Pin, επομένως κάθε φορά που πρέπει να καθαρίσουμε τον καταχωρητή πρέπει να εφαρμόσουμε ένα σήμα LOW σε αυτόν τον ακροδέκτη αλλιώς θα πρέπει να διατηρηθεί στο HIGH.

7) OE- Είναι η καρφίτσα ενεργοποίησης εξόδου. Είναι ένας αρνητικός λογικός πείρος και κάθε φορά που αυτός ο πείρος έχει οριστεί σε Υ HIGHΗΛΟΣ, ο καταχωρητής τίθεται σε κατάσταση υψηλής αντίστασης και οι έξοδοι δεν μεταδίδονται. Για να λάβουμε τις εξόδους, πρέπει να θέσουμε αυτό το pin σε χαμηλό.

8) Q1 -Q7 - Αυτοί είναι οι ακροδέκτες εξόδου και πρέπει να συνδεθούν με κάποιο είδος εξόδου, όπως LED και επίδειξης επτά τμημάτων κ.λπ.

9) QH ' - Αυτή η καρφίτσα είναι εκεί για να μπορέσουμε να αλυσοδέσουμε αυτά τα IC αν συνδέσουμε αυτό το QH' με την καρφίτσα SER ενός άλλου IC και δώσουμε και στα δύο IC το ίδιο σήμα ρολογιού, θα συμπεριφέρονται σαν ένα μόνο IC με 16 εξόδους. Φυσικά, αυτή η τεχνική δεν περιορίζεται σε δύο IC-μπορείτε να αλυσοδέσετε όσες θέλετε αν έχετε αρκετή ισχύ για όλα αυτά.

Βήμα 4: Σύνδεση οθόνης με Arduino μέσω 74HC595

Έτσι, τώρα έχουμε επαρκείς γνώσεις σχετικά με το Shift Register IC, επομένως θα μεταβούμε στο μέρος Implementation. Σε αυτό το βήμα, θα κάνουμε τις συνδέσεις για να ελέγξουμε SSD με Arduino μέσω 74HC595 IC.

Απαιτούμενα υλικά: Arduino UNO, Seven Segment Display, 74HC595 Shift Register IC, Jumper καλώδια.

1) Συνδέστε το IC στο SSD με τον ακόλουθο τρόπο:-

• IC Pin No. 1 (Q1) για να εμφανιστεί η καρφίτσα για το τμήμα Β μέσω αντίστασης.
• IC Pin No. 2 (Q2) για να εμφανιστεί η καρφίτσα για το τμήμα C μέσω αντίστασης.
• IC Pin No. 3 (Q3) για να εμφανίσετε τον πείρο για το τμήμα D μέσω αντίστασης.
• IC Pin No. 4 (Q4) για να εμφανιστεί η καρφίτσα για το τμήμα E μέσω αντίστασης.
• IC Pin No. 5 (Q5) για εμφάνιση καρφίτσας για το τμήμα F μέσω αντίστασης.
• IC Pin No. 6 (Q6) για εμφάνιση καρφιτσών για το τμήμα G μέσω αντίστασης.
• IC Pin No. 7 (Q7) για εμφάνιση καρφιτσών για το τμήμα Dp μέσω αντίστασης.
• Κοινή καρφίτσα στην οθόνη είτε στη ράγα ισχύος είτε στη γείωση. Εάν έχετε κοινή οθόνη ανόδου, συνδέστε την κοινή στη ράγα τροφοδοσίας, διαφορετικά για μια κοινή οθόνη καθόδου συνδέστε τη γείωση

2) Συνδέστε τον πείρο αρ. 10 (Register Clear Pin) του IC στη ράγα τροφοδοσίας. Θα εμποδίσει την εκκαθάριση του Μητρώου καθώς είναι μια ενεργή χαμηλή ακίδα.

3) Συνδέστε τον πείρο Νο. 13 (Καρφίτσα ενεργοποίησης εξόδου) του IC στη ράγα γείωσης. Είναι μια ενεργή-υψηλή καρφίτσα, επομένως όταν διατηρείται σε χαμηλά επίπεδα θα επιτρέψει στο IC να δίνει εξόδους.

4) Συνδέστε το Arduino Pin 2 στο Pin12 (Latch Pin) του IC.

5) Συνδέστε το Arduino Pin 3 στο Pin14 (Data Pin) του IC.

6) Συνδέστε το Arduino Pin 4 στο Pin11 (Clock Pin) του IC.

7) Συνδέστε το Vcc και το GND του IC με αυτό του Arduino.

Αφού κάνετε όλες αυτές τις συνδέσεις, θα καταλήξετε σε ένα κύκλωμα παρόμοιο με αυτό στην παραπάνω εικόνα και μετά από όλα αυτά τα βήματα θα πρέπει να προχωρήσετε στο τμήμα κωδικοποίησης.

Βήμα 5: Κωδικοποίηση Arduino για έλεγχο επτά τμημάτων οθόνης

Σε αυτό το βήμα, θα κωδικοποιήσουμε το Arduino UNO ώστε να εμφανίζονται διαφορετικά ψηφία στην οθόνη Seven Segment. Τα βήματα για αυτό είναι τα εξής:-

1) Συνδέστε το Arduino Uno στον υπολογιστή σας.

2) Προχωρήστε στο αποθετήριο Github αυτού του έργου από εδώ.

3) Στο αποθετήριο ανοίξτε το αρχείο "7segment_arduino.ino" αυτό θα ανοίξει τον κώδικα για αυτό το έργο.

4) Αντιγράψτε αυτόν τον κωδικό και επικολλήστε τον στο Arduino IDE και ανεβάστε τον στον πίνακα.

Καθώς ανεβαίνει ο κωδικός, θα μπορείτε να δείτε τους αριθμούς από το 0 έως το 9 να εμφανίζονται στην οθόνη με καθυστέρηση 1 δευτερολέπτου.

Βήμα 6: Μπορείτε να φτιάξετε το δικό σας όπως αυτό

Ακολουθώντας λοιπόν όλα αυτά τα βήματα μπορείτε να φτιάξετε μόνοι σας αυτό το έργο το οποίο θα μοιάζει με αυτό που φαίνεται στην παραπάνω εικόνα. Μπορείτε επίσης να δοκιμάσετε το ίδιο έργο χωρίς το IC Shift Register και θα μάθετε πώς αυτό το IC είναι χρήσιμο για την παροχή εξόδων σε πολλά αντικείμενα ταυτόχρονα, χρησιμοποιώντας επίσης μικρότερο αριθμό καρφιτσών GPIO. Μπορείτε επίσης να δοκιμάσετε την αλυσίδα μαργαρίτας σε έναν αριθμό από αυτά τα IC και να ελέγξετε έναν μεγάλο αριθμό αισθητήρων ή συσκευών κ.λπ.

Ελπίζω να σας άρεσε αυτό το σεμινάριο.