Physical Address
304 North Cardinal St.
Dorchester Center, MA 02124
Wprowadzenie do wyświetlaczy 7-segmentowych
Wyświetlacze 7-segmentowe są powszechnie używane do wyświetlania cyfr w różnego rodzaju urządzeniach elektronicznych.
Dzięki swojej prostocie i łatwości użycia, stały się one popularnym wyborem w projektach z Arduino. Każdy segment w wyświetlaczu 7-segmentowym może być kontrolowany indywidualnie, co pozwala na wyświetlanie cyfr od 0 do 9.
Wyświetlacz 7-segmentowy składa się z siedmiu diod LED ułożonych w kształcie liczby „8″ oraz dodatkowej diody LED dla punktu dziesiętnego. Każda z tych diod może być sterowana osobno, co umożliwia wyświetlanie różnych cyfr. Sterowanie takim wyświetlaczem za pomocą Arduino jest stosunkowo proste i nie wymaga zaawansowanej wiedzy elektronicznej.
W niniejszym artykule omówimy, jak podłączyć wyświetlacz 7-segmentowy do Arduino oraz jak napisać kod, który pozwoli na wyświetlanie cyfr. Przedstawimy również kilka przykładów, które pomogą lepiej zrozumieć działanie wyświetlacza 7-segmentowego.
Podłączanie wyświetlacza 7-segmentowego do arduino
Podłączenie wyświetlacza 7-segmentowego do Arduino jest pierwszym krokiem do rozpoczęcia pracy z tym komponentem. Wyświetlacze te mogą mieć różne konfiguracje pinów, ale zazwyczaj mają 10 lub 12 pinów. Siedem z tych pinów kontroluje poszczególne segmenty, a pozostałe są używane do kontroli wspólnej anody lub katody.
Aby podłączyć wyświetlacz 7-segmentowy do Arduino, będziemy potrzebować rezystorów, które ograniczą prąd płynący przez diody LED, chroniąc je przed uszkodzeniem. Typowo używa się rezystorów o wartości 220 Ω lub 330 Ω. Każdy segment wyświetlacza podłączamy do jednego z pinów cyfrowych Arduino poprzez rezystor.
Po podłączeniu wszystkich segmentów do odpowiednich pinów Arduino, musimy również podłączyć wspólną anodę lub katodę do odpowiedniego pinu zasilania. W przypadku wyświetlacza z wspólną anodą, podłączamy ją do 5V, a katody do pinów cyfrowych przez rezystory. W przypadku wyświetlacza z wspólną katodą, podłączamy ją do GND, a anody do pinów cyfrowych przez rezystory.
Podstawowy kod do sterowania wyświetlaczem 7-segmentowym
Po poprawnym podłączeniu wyświetlacza 7-segmentowego do Arduino, możemy przystąpić do napisania kodu, który będzie sterował wyświetlaniem cyfr. Podstawowym zadaniem jest włączenie odpowiednich segmentów, aby wyświetlić pożądaną cyfrę. Każda cyfra ma unikalną kombinację segmentów, które muszą być zapalone.
W kodzie Arduino, najpierw definiujemy piny, do których podłączone są poszczególne segmenty wyświetlacza. Następnie, w funkcji setup(), ustawiamy te piny jako wyjścia. W funkcji loop(), możemy napisać instrukcje, które będą włączać i wyłączać odpowiednie segmenty, aby wyświetlić daną cyfrę.
Przykładowo, aby wyświetlić cyfrę 1, musimy włączyć segmenty B i C, a wyłączyć pozostałe. W kodzie Arduino można to zrobić za pomocą komend digitalWrite(pin, HIGH) lub digitalWrite(pin, LOW), gdzie pin to numer pinu podłączonego do segmentu, a HIGH lub LOW oznacza włączenie lub wyłączenie segmentu.
Optymalizacja kodu dla wyświetlacza 7-segmentowego
Pisanie kodu dla każdej cyfry osobno może być czasochłonne i nieefektywne. Dlatego warto zdefiniować tablicę, która będzie przechowywać kombinacje segmentów dla każdej cyfry. W ten sposób możemy znacznie uprościć kod i uczynić go bardziej przejrzystym. Tablica ta będzie zawierać stany poszczególnych segmentów dla cyfr od 0 do 9.
Każdy element tablicy będzie reprezentować jedną cyfrę i będzie zawierać informacje, które segmenty mają być włączone. W funkcji loop(), możemy wtedy łatwo wybrać odpowiednią kombinację z tablicy i zastosować ją do wyświetlacza. Taki sposób kodowania jest bardziej modularny i pozwala na łatwiejsze modyfikacje w przyszłości.
Przykładowa tablica może wyglądać następująco: int digits[10][7] = {};, gdzie każda cyfra ma przypisane wartości HIGH lub LOW dla siedmiu segmentów. Następnie, za pomocą pętli, możemy przeliterować przez segmenty i ustawić odpowiednie piny zgodnie z wartościami w tablicy.
Wyświetlanie liczb wielocyfrowych
Wyświetlanie liczb wielocyfrowych na jednym wyświetlaczu 7-segmentowym jest niemożliwe, ale można to zrobić za pomocą kilku wyświetlaczy. Najczęściej stosowaną metodą jest użycie multipleksowania, które pozwala na kontrolowanie kilku wyświetlaczy przy użyciu mniejszej liczby pinów Arduino. W tej technice wyświetlacze są włączane i wyłączane bardzo szybko, co sprawia, że dla ludzkiego oka wygląda to jakby wszystkie były włączone jednocześnie.
Multipleksowanie polega na włączaniu jednego wyświetlacza na raz i wyświetlaniu na nim odpowiedniej cyfry. Następnie wyświetlacz jest wyłączany, a włączany jest kolejny z kolejną cyfrą. Proces ten jest powtarzany bardzo szybko, co daje wrażenie, że wszystkie wyświetlacze są aktywne w tym samym czasie.
Aby zrealizować multipleksowanie, potrzebujemy dodatkowych pinów kontrolujących wspólne anody lub katody każdego wyświetlacza. Kod Arduino będzie zawierał pętle, które będą włączać i wyłączać wyświetlacze oraz ustawiać odpowiednie cyfry. Technika ta wymaga nieco bardziej skomplikowanego kodu, ale pozwala na efektywne wyświetlanie liczb wielocyfrowych.
Zaawansowane funkcje i efekty
Oprócz podstawowego wyświetlania cyfr, wyświetlacz 7-segmentowy może być używany do wyświetlania różnych efektów świetlnych i animacji. Na przykład, można zaprogramować efekty takie jak przewijanie cyfr, miganie lub tworzenie różnych wzorów. Tego typu efekty są szczególnie przydatne w projektach, gdzie chcemy przyciągnąć uwagę użytkownika lub wizualnie zobrazować pewne procesy.
Tworzenie animacji na wyświetlaczu 7-segmentowym wymaga napisania sekwencji, które będą włączać i wyłączać segmenty w odpowiedniej kolejności i z odpowiednim opóźnieniem. Możemy używać funkcji delay()` w kodzie Arduino, aby kontrolować czas między zmianami segmentów. Ważne jest, aby pamiętać o efekcie persystencji wzroku, który sprawia, że bardzo szybkie zmiany są postrzegane jako płynny ruch.
Przykłady takich efektów mogą obejmować płynne przejścia między cyframi, symulację odliczania lub wyświetlanie niestandardowych symboli. Możliwości są praktycznie nieograniczone i zależą jedynie od naszej kreatywności oraz umiejętności programowania. Wyświetlacz 7-segmentowy może więc służyć nie tylko jako prosty wskaźnik, ale również jako element interaktywnej wizualizacji.
Wyświetlacz 7-segmentowy w połączeniu z Arduino to potężne narzędzie, które można wykorzystać w wielu projektach elektronicznych. Od podstawowego wyświetlania cyfr, przez wyświetlanie liczb wielocyfrowych, aż po tworzenie zaawansowanych efektów świetlnych i animacji
