Het besturen van een weergave met zeven segmenten met behulp van Arduino en 74HC595 Shift Register - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

Hé, wat is er, jongens! Akarsh hier van CETech.

Seven Segment Displays zijn goed om naar te kijken en zijn altijd een handig hulpmiddel om gegevens in de vorm van cijfers weer te geven, maar er is een nadeel aan hen, namelijk dat wanneer we een Seven Segment Display in werkelijkheid besturen, we 8 verschillende LED's aansturen en elk van hen hebben we verschillende uitgangen nodig, maar als we een afzonderlijke GPIO-pin gebruiken voor elk van de LED's op het zevensegmentendisplay, kunnen we te maken krijgen met een tekort aan pinnen op onze microcontroller en uiteindelijk zullen we geen plaats meer hebben om andere belangrijke verbindingen te maken. Dit lijkt u misschien een groot probleem, maar de oplossing voor dit probleem is heel eenvoudig. We hoeven alleen de 74HC595 Shift register IC te gebruiken. Een enkele 74HC595 IC kan worden gebruikt om uitgangen te leveren aan 8 verschillende punten. Daarnaast kunnen we ook een aantal van deze IC's aansluiten en ze gebruiken om een groot aantal apparaten te besturen, ook door slechts 3 GPIO-pinnen van uw microcontroller te verbruiken.

Dus in dit project zullen we een 74HC595 Shift-register-IC met Arduino gebruiken om een Seven Segment-display te besturen door gewoon 3 GPIO-pinnen van de Arduino te gebruiken en begrijpen hoe dit IC een geweldig hulpmiddel kan blijken te zijn.

Stap 1: laat PCB's voor uw projecten vervaardigen

U moet PCBWAY bekijken om goedkoop online PCB's te bestellen!

U krijgt 10 goedkope PCB's van goede kwaliteit die worden vervaardigd en naar uw voordeur worden verzonden. Ook krijg je korting op de verzendkosten op je eerste bestelling. Upload uw Gerber-bestanden naar PCBWAY om ze met een goede kwaliteit en een snelle doorlooptijd te laten vervaardigen. Bekijk hun online Gerber-viewerfunctie. Met beloningspunten kun je gratis spullen uit hun cadeauwinkel halen.

Stap 2: Ongeveer 74HC595 Shift Register

Een 74HC595 Shift Register is een 16 Pin SIPO IC. SIPO staat voor Serial In and Parallel Out, wat betekent dat het de invoer één bit tegelijk in serie neemt en parallel of gelijktijdig uitvoer op alle uitvoerpinnen levert. We weten dat Shift-registers over het algemeen worden gebruikt voor opslagdoeleinden en dat de eigenschap van de registers hier wordt gebruikt. De gegevens schuiven naar binnen via de seriële invoerpin en gaan naar de eerste uitvoerpin en blijven daar totdat een andere invoer in het IC komt zodra een andere invoer wordt ontvangen, de eerder opgeslagen invoer verschuift naar de volgende uitvoer en de nieuw ingevoerde gegevens komen op naar de eerste pin. Dit proces gaat door totdat de opslag van het IC niet vol is, d.w.z. totdat 8 ingangen worden ontvangen. Maar wanneer de IC-opslag vol raakt zodra deze de 9e ingang ontvangt, gaat de eerste ingang uit via de QH'-pin als er een ander schuifregister in serie is geschakeld met het huidige register via de QH'-pin, dan verschuiven de gegevens naar die registreer anders gaat het verloren en blijven de binnenkomende gegevens binnenkomen door de eerder opgeslagen gegevens te schuiven. Dit proces staat bekend als overlopen. Dit IC gebruikt slechts 3 GPIO-pinnen om verbinding te maken met de microcontroller en daarom kunnen we door slechts 3 GPIO-pinnen van de microcontroller te gebruiken oneindig veel apparaten aansturen door een aantal van deze IC's aan elkaar te koppelen.

Een praktijkvoorbeeld dat gebruik maakt van shift register is de ‘Original Nintendo Controller’. De hoofdcontroller van het Nintendo Entertainment System moest alle knopdrukken serieel krijgen, en het gebruikte een schuifregister om die taak te volbrengen.

Stap 3: Pin-diagram van 74HC595

Hoewel deze IC in een aantal varianten en modellen verkrijgbaar is, bespreken we hier de Pinout van Texas Instruments SN74HC595N IC. Voor meer gedetailleerde informatie over dit IC, kunt u vanaf hier de datasheet raadplegen.

De Shift Register IC heeft de volgende pinnen: -

1) GND - Deze pin is verbonden met de Ground-pin van de microcontroller of de voeding.

2) Vcc - Deze pin is verbonden met de Vcc van de microcontroller of voeding omdat het een 5V logisch niveau IC is. 5V voeding heeft hiervoor de voorkeur.

3) SER - Het is de seriële invoerpingegevens die serieel worden ingevoerd via deze pin, d.w.z. één bit per keer wordt ingevoerd.

4) SRCLK - Het is de Shift Register Clock Pin. Deze pin fungeert als de klok voor het schuifregister, aangezien het kloksignaal via deze pin wordt toegepast. Omdat de IC een positieve flank is die wordt getriggerd, moet deze klok HOOG zijn om bits in het Shift-register te verschuiven.

5) RCLK - Het is de registerklokpen. Het is een zeer belangrijke pin, want om de uitgangen op de apparaten die op deze IC's zijn aangesloten te observeren, moeten we de ingangen in de vergrendeling opslaan en voor dit doel moet de RCLK-pin HOOG zijn.

6) SRCLR- Het is de duidelijke pin van het schuifregister. Het wordt gebruikt wanneer we de opslag van het Shift-register moeten wissen. Het stelt de elementen die in het register zijn opgeslagen in één keer in op 0. Het is een negatieve logische pin, dus wanneer we het register moeten wissen, moeten we een LAAG signaal op deze pin toepassen, anders moet het op HOOG worden gehouden.

7) OE- Het is de uitvoerinschakelpin. Het is een negatieve logische pin en wanneer deze pin op HOOG wordt gezet, wordt het register in een hoge impedantiestatus gezet en worden er geen uitgangen verzonden. Om de uitgangen te krijgen, moeten we deze pin op laag zetten.

8) Q1-Q7 - Dit zijn de uitgangspinnen en moeten worden aangesloten op een soort uitgang zoals LED's en zevensegmentendisplay enz.

9) QH' - Deze pin is er zodat we deze IC's kunnen doorlussen als we deze QH' verbinden met de SER-pin van een ander IC, en beide IC's hetzelfde kloksignaal geven, ze zullen zich gedragen als een enkele IC met 16 uitgangen. Natuurlijk is deze techniek niet beperkt tot twee IC's - je kunt er zoveel als je wilt doorlussen als je genoeg stroom hebt voor allemaal.

Stap 4: Display aansluiten met Arduino via 74HC595

Dus nu hebben we voldoende kennis over de Shift Register IC, daarom gaan we naar het implementatiegedeelte. In deze stap zullen we de verbindingen maken om SSD te besturen met Arduino via 74HC595 IC.

Benodigde materialen: Arduino UNO, Seven Segment Display, 74HC595 Shift Register IC, startkabels.

1) Sluit de IC op de volgende manier aan op SSD: -

• IC-pen nr. 1 (Q1) om de pin voor segment B via een weerstand weer te geven.
• IC-pen nr. 2 (Q2) om de pin voor segment C via een weerstand weer te geven.
• IC-pen nr. 3 (Q3) om pin voor segment D weer te geven via een weerstand.
• IC-pen nr. 4(Q4) om de pin voor segment E weer te geven via een weerstand.
• IC-pen nr. 5(Q5) om de pin voor segment F weer te geven via een weerstand.
• IC-pen nr. 6 (Q6) om de pin voor segment G via een weerstand weer te geven.
• IC-pen nr. 7 (Q7) om de pin voor segment Dp via een weerstand weer te geven.
• Gemeenschappelijke pin op het display naar de stroom- of grondrail. Als u een gemeenschappelijke anodeweergave hebt, sluit u deze aan op de stroomrail, anders sluit u een gemeenschappelijke kathodeweergave aan op de grondrail

2) Sluit pin nr. 10 (Register Clear Pin) van het IC aan op de voedingsrail. Het voorkomt dat het register wordt gewist omdat het een actieve lage pin is.

3) Sluit pin nr. 13 (uitgangspin) van de IC aan op de grondrail. Het is een actief-hoge pin, dus als het op laag wordt gehouden, zal het de IC in staat stellen om uitgangen te geven.

4) Verbind Arduino Pin 2 met Pin12 (Latch Pin) van het IC.

5) Verbind Arduino Pin 3 met Pin14 (Data Pin) van het IC.

6) Verbind Arduino Pin 4 met Pin11 (Clock Pin) van het IC.

7) Verbind Vcc en GND van het IC met die van de Arduino.

Nadat je al deze verbindingen hebt gemaakt, krijg je een circuit dat lijkt op dat in de afbeelding hierboven en na al deze stappen moet je naar het gedeelte Codering gaan.

Stap 5: Arduino coderen om weergave met zeven segmenten te bedienen

In deze stap zullen we de Arduino UNO coderen om verschillende cijfers op het Seven Segment Display weer te geven. De stappen hiervoor zijn als volgt: -

1) Sluit Arduino Uno aan op uw pc.

2) Ga vanaf hier naar de Github-repository van dit project.

3) Open in de repository het bestand "7segment_arduino.ino" om de code voor dit project te openen.

4) Kopieer deze code en plak deze in je Arduino IDE en upload deze naar het bord.

Naarmate de code wordt geüpload, kunt u met een vertraging van 1 sec de cijfers van 0 tot 9 op het display zien verschijnen.

Stap 6: U kunt zo uw eigen maken

Dus door al deze stappen te volgen, kunt u dit project zelf maken, dat eruit zal zien als in de afbeelding hierboven. Je kunt hetzelfde project ook proberen zonder de Shift Register IC en je zult leren hoe dit IC nuttig is bij het leveren van outputs aan meerdere objecten tegelijk, ook met een kleiner aantal GPIO-pinnen. U kunt ook proberen een aantal van deze IC's in serie te schakelen en een groot aantal sensoren of apparaten enz.

Ik hoop dat je deze tutorial leuk vond.