Controlar la pantalla de siete segmentos con Arduino y 74HC595 Shift Register: 6 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

¡Hey, qué pasa, chicos! Akarsh aquí de CETech.

Las pantallas de siete segmentos son buenas para ver y siempre son una herramienta útil para mostrar datos en forma de dígitos, pero tienen un inconveniente que es que cuando controlamos una pantalla de siete segmentos en realidad estamos controlando 8 LED diferentes y para controlar cada uno de ellos requiere diferentes salidas, pero si usamos un pin GPIO separado para cada uno de los LED en la pantalla de siete segmentos, podríamos enfrentar una escasez de pines en nuestro microcontrolador y, en última instancia, no tendremos lugar para hacer otras conexiones importantes. Esto puede parecerle un gran problema, pero la solución a este problema es muy simple. Solo necesitamos usar el IC de registro de cambio 74HC595. Se puede usar un solo IC 74HC595 para proporcionar salidas a 8 puntos diferentes, además de que también podemos conectar varios de estos IC y usarlos para controlar una gran cantidad de dispositivos consumiendo solo 3 pines GPIO de su microcontrolador.

Entonces, en este proyecto, usaremos un IC de registro de cambio 74HC595 con Arduino para controlar una pantalla de siete segmentos con solo usar 3 pines GPIO del Arduino y comprender cómo puede este IC demostrar ser una gran herramienta.

Paso 1: Obtenga PCB para sus proyectos fabricados

¡Debe consultar PCBWAY para solicitar PCB en línea a bajo precio!

Obtiene 10 PCB de buena calidad fabricados y enviados a su puerta a bajo precio. También obtendrá un descuento en el envío de su primer pedido. Cargue sus archivos Gerber en PCBWAY para que se fabriquen con buena calidad y un tiempo de respuesta rápido. Consulte su función de visor Gerber en línea. Con los puntos de recompensa, puede obtener cosas gratis en su tienda de regalos.

Paso 2: Acerca del registro de cambios 74HC595

Un 74HC595 Shift Register es un SIPO IC de 16 pines. SIPO significa Serial In y Parallel Out, lo que significa que toma la entrada en serie un bit a la vez y proporciona salida en paralelo o simultáneamente en todos los pines de salida. Sabemos que los registros Shift se utilizan generalmente con fines de almacenamiento y que la propiedad de los registros se utiliza aquí. Los datos se deslizan a través del pin de entrada en serie y pasan al primer pin de salida y permanecen allí hasta que otra entrada ingresa al IC tan pronto como se recibe otra entrada, la entrada almacenada previamente se desplaza a la siguiente salida y llegan los datos recién ingresados. en el primer pin. Este proceso continúa hasta que el almacenamiento del IC no está completo, es decir, hasta recibir 8 entradas. Pero cuando el almacenamiento de IC se llena tan pronto como recibe la novena entrada, la primera entrada sale a través del pin QH 'si hay otro registro de desplazamiento conectado en cadena al registro actual a través del pin QH', entonces los datos cambian a ese Regístrese, de lo contrario, se perderá y los datos entrantes seguirán ingresando deslizando los datos almacenados previamente. Este proceso se conoce como desbordamiento. Este IC usa solo 3 pines GPIO para conectarse al microcontrolador y, por lo tanto, al consumir solo 3 pines GPIO del microcontrolador, podemos controlar infinitos dispositivos conectando en cadena varios de estos IC entre sí.

Un ejemplo del mundo real que utiliza el registro de desplazamiento es el "Mando original de Nintendo". El controlador principal del Nintendo Entertainment System necesitaba presionar todos los botones en serie, y usaba un registro de cambios para realizar esa tarea.

Paso 3: Diagrama de pines del 74HC595

Aunque este IC está disponible en varias variedades y modelos, discutiremos aquí el Pinout de Texas Instruments SN74HC595N IC. Para obtener información más detallada sobre este IC, puede consultar su hoja de datos desde aquí.

El Shift Register IC tiene los siguientes pines: -

1) GND: este pin está conectado al pin de tierra del microcontrolador o la fuente de alimentación.

2) Vcc: este pin está conectado al Vcc del microcontrolador o fuente de alimentación, ya que es un IC de nivel lógico de 5 V. Es preferible una fuente de alimentación de 5V.

3) SER: los datos del Pin de entrada serial se ingresan en serie a través de este Pin, es decir, se ingresa un bit a la vez.

4) SRCLK: es el pin del reloj del registro de cambios. Este pin actúa como el reloj para el registro de cambio ya que la señal del reloj se aplica a través de este pin. Como el IC es un flanco positivo activado, para cambiar bits al registro Shift, este reloj debe ser ALTO.

5) RCLK: es el pin de registro del reloj. Es un pin muy importante porque para observar las salidas en los dispositivos conectados a estos circuitos integrados, necesitamos almacenar las entradas en el pestillo y, para ello, el pin RCLK debe estar ALTO.

6) SRCLR: es el pin de borrado del registro de cambios. Se usa siempre que necesitamos borrar el almacenamiento del registro Shift. Establece los elementos almacenados en el Registro en 0 a la vez. Es un pin de lógica negativa, por lo tanto, siempre que necesitemos borrar el registro, debemos aplicar una señal BAJA en este pin, de lo contrario, debe mantenerse en ALTO.

7) OE: es el pin de habilitación de salida. Es un pin de lógica negativa y siempre que este pin se establece en ALTO, el registro se establece en un estado de alta impedancia y las salidas no se transmiten. Para obtener las salidas, debemos configurar este pin en bajo.

8) Q1-Q7: estos son los pines de salida y deben conectarse a algún tipo de salida como LED y pantalla de siete segmentos, etc.

9) QH ': este pin está ahí para que podamos conectar en cadena estos circuitos integrados si conectamos este QH' al pin SER de otro circuito integrado, y le damos a ambos circuitos integrados la misma señal de reloj, se comportarán como un solo circuito integrado con 16 salidas. Por supuesto, esta técnica no se limita a dos circuitos integrados: puede conectar en cadena tantos como desee si tiene suficiente energía para todos ellos.

Paso 4: Conexión de la pantalla con Arduino a través de 74HC595

Entonces, ahora tenemos suficiente conocimiento sobre el Shift Register IC, por lo tanto, nos dirigiremos a la parte de Implementación. En este paso haremos las conexiones para poder controlar SSD con Arduino a través de 74HC595 IC.

Materiales necesarios: Arduino UNO, pantalla de siete segmentos, IC de registro de cambios 74HC595, cables de puente.

1) Conecte el IC al SSD de la siguiente manera: -

• IC Pin No. 1 (Q1) para mostrar el pin para el segmento B a través de una resistencia.
• IC Pin No. 2 (Q2) para mostrar el pin para el segmento C a través de una resistencia.
• IC Pin No. 3 (Q3) para mostrar el pin para el segmento D a través de una resistencia.
• IC Pin No. 4 (Q4) para mostrar el pin para el segmento E a través de una resistencia.
• IC Pin No. 5 (Q5) para mostrar el pin para el segmento F a través de una resistencia.
• IC Pin No. 6 (Q6) para mostrar el pin para el segmento G a través de una resistencia.
• IC Pin No. 7 (Q7) para mostrar el pin para el segmento Dp a través de una resistencia.
• Pin común en la pantalla al riel de alimentación o de tierra. Si tiene una pantalla de ánodo común, conecte el común al riel de alimentación; de lo contrario, para una pantalla de cátodo común conéctelo al riel de tierra

2) Conecte el Pin No. 10 (Pin Clear de Registro) del IC a la línea de alimentación. Evitará que el Registro se borre ya que es un pin bajo activo.

3) Conecte el Pin No. 13 (Pin de habilitación de salida) del IC al riel de tierra. Es un pin activo-alto, por lo tanto, cuando se mantiene bajo, permitirá que el IC dé salidas.

4) Conecte Arduino Pin 2 a Pin12 (Latch Pin) del IC.

5) Conecte Arduino Pin 3 a Pin14 (Pin de datos) del IC.

6) Conecte el pin 4 de Arduino al pin 11 (pin de reloj) del IC.

7) Conecte Vcc y GND del IC al del Arduino.

Después de hacer todas estas conexiones, terminará con un circuito similar al de la imagen de arriba y, después de todos estos pasos, debe dirigirse a la parte de Codificación.

Paso 5: codificación de Arduino para controlar la pantalla de siete segmentos

En este paso, codificaremos el Arduino UNO para mostrar diferentes dígitos en la pantalla de siete segmentos. Los pasos para ello son los siguientes: -

1) Conecte Arduino Uno a su PC.

2) Dirígete al repositorio de Github de este proyecto desde aquí.

3) En el repositorio abra el archivo "7segment_arduino.ino", esto abrirá el código para este proyecto.

4) Copie este código y péguelo en su Arduino IDE y cárguelo en la placa.

A medida que se cargue el código, podrá ver que los números del 0 al 9 aparecen en la pantalla con un retraso de 1 segundo.

Paso 6: puedes hacer el tuyo así

Entonces, siguiendo todos estos pasos, puede hacer este proyecto por su cuenta, que se verá como el que se muestra en la imagen de arriba. También puede probar el mismo proyecto sin el Shift Register IC y conocerá cómo este IC es útil para proporcionar salidas a varios objetos a la vez que también utilizando un número menor de pines GPIO. También puede intentar conectar en cadena varios de estos circuitos integrados y controlar una gran cantidad de sensores o dispositivos, etc.

Espero que les haya gustado este tutorial.