семисегментный индикатор коды символов

Семисегментный индикатор

Семисегментный светодиодный индикатор
Схема подключения одноразрядного семисегментного индикатора
Схема подключения многоразрядного семисегментного индикатора

Семисегментный светодиодный индикатор — устройство отображения цифровой информации. Это — наиболее простая реализация индикатора, который может отображать арабские цифры. Для отображения букв используются более сложные многосегментные и матричные индикаторы.

Семисегментные светодиодные индикаторы бывают разных цветов, обычно это белый, красный, зеленый, желтый и голубой цвета. Кроме того, они могут быть разных размеров.

Также, светодиодный индикатор может быть одноразрядным (как на рисунке выше) и многоразрядным. В основном в практике используются одно-, двух-, трех- и четырехразрядные светодиодные индикаторы:

Кроме десяти цифр, семисегментные индикаторы способны отображать буквы. Но лишь немногие из букв имеют интуитивно понятное семисегментное представление.
В латинице : заглавные A, B, C, E, F, G, H, I, J, L, N, O, P, S, U, Y, Z, строчные a, b, c, d, e, g, h, i, n, o, q, r, t, u.
В кириллице : А, Б, В, Г, г, Е, и, Н, О, о, П, п, Р, С, с, У, Ч, Ы (два разряда), Ь, Э/З.
Поэтому семисегментные индикаторы используют только для отображения простейших сообщений.

Всего семисегментный светодиодный индикатор может отобразить 128 символов:

В обычном светодиодном индикаторе девять выводов: один идёт к катодам всех сегментов, а остальные восемь — к аноду каждого из сегментов. Эта схема называется «схема с общим катодом», существуют также схемы с общим анодом (тогда все наоборот). Часто делают не один, а два общих вывода на разных концах цоколя — это упрощает разводку, не увеличивая габаритов. Есть еще, так называемые «универсальные», но я лично с такими не сталкивался. Кроме того существуют индикаторы со встроенным сдвиговым регистром, благодаря чему намного уменьшается количество задействованных выводов портов микроконтроллера, но они намного дороже и в практике применяются редко. А так как необъятное не объять, то такие индикаторы мы пока рассматривать не будем (а ведь есть еще индикаторы с гораздо большим количеством сегментов, матричные).

Многоразрядные светодиодные индикаторы часто работают по динамическому принципу: выводы одноимённых сегментов всех разрядов соединены вместе. Чтобы выводить информацию на такой индикатор, управляющая микросхема должна циклически подавать ток на общие выводы всех разрядов, в то время как на выводы сегментов ток подаётся в зависимости от того, зажжён ли данный сегмент в данном разряде.

Подключение одноразрядного семисегментного индикатора к микроконтроллеру

Подключение многоразрядного семисегментного индикатора к микроконтроллеру

Схема подключения многоразрядного семисегментного светодиодного индикатора в основном та-же, что и при подключении одноразрядного индикатора. Единственное, добавляются управляющие транзисторы в катодах (анодах) индикаторов:

На схеме не показано, но между базами транзисторов и выводами порта микроконтроллера необходимо включать резисторы, сопротивление которых зависит от типа транзистора (номиналы резисторов рассчитываются, но можно и попробовать применить резисторы номиналом 5-10 кОм).

(24 голосов, оценка: 4,92 из 5)

Источник

Введение

Для отображения цифровой информации в системах на базе микроконтроллеров используются светодиодные семисегментные индикаторы. Они просты в управлении, имеет высокую яркость, широкий диапазон рабочих температур и низкую стоимость. К недостаткам светодиодных индикаторов относятся – высокое энергопотребление, отсутствие управляющего контроллера и скудные возможности по выводу буквенной информации.
Светодиодный семисегментный индикатор представляет собой группу светодиодов расположенных в определенном порядке и объединенных конструктивно. Зажигая одновременно несколько светодиодов можно формировать на индикаторе символы цифр. Индикаторы различаются по типу соединения светодиодов – общий анод, общий катод, по количеству отображаемых разрядов – однораразрядные, двух разрядные и т.д. и по цвету – красные, зеленые, желтые и т.д.

Динамическое управление (динамическая индикация) подразумевает поочередное зажигание разрядов индикатора с частотой, не воспринимаемой человеческим глазом. Схема подключения индикатора в этом случае на порядок экономичнее благодаря тому, что одинаковые сегменты разрядов индикатора объединены.

Эксперименты с семисегментным индикатором

Чтобы зажечь на индикаторе какую-то цифру нужно настроить порты, к которым подключен индикатор, в режим выхода, “открыть” транзистор (в данном случае подать на базу “единицу”) и установить в порту микроконтроллера её код.
В зависимости от того, куда подключены сегменты индикатора – коды могут быть разные. Для нашего случая коды цифр будут выглядеть так.

unsigned char number[] =
<
0x3f, //0
0x06, //1
0x5b, //2
0x4f, //3
0x66, //4
0x6d, //5
0x7d, //6
0x07, //7
0x7f, //8
0x6f //9
>;

Используя десятичные цифры от 0 до 9 в качестве индекса массива, легко выводить в порт нужные коды.

Пример 1. Вывод цифр от 0 до 9
#include
#include

unsigned char number[] =
<
0x3f, //0
0x06, //1
0x5b, //2
0x4f, //3
0x66, //4
0x6d, //5
0x7d, //6
0x07, //7
0x7f, //8
0x6f //9
>;

unsigned char count = 0;
int main( void )
<
//порт, к которому подкл. сегменты
PORTB = 0xff;
DDRB = 0xff;

Идем дальше – вывод двух цифр. Настройка портов и коды цифр остаются без изменений, но теперь нам нужно добавить кусок кода, который будет зажигать разряды индикатора по очереди. Частота смены разрядов должна быть достаточно высокой, чтобы свечение индикатора воспринималось без мерцания.

Пример2. Вывод цифр от 0 до 99
#include
#include

unsigned char number[] =
<
0x3f, //0
0x06, //1
0x5b, //2
0x4f, //3
0x66, //4
0x6d, //5
0x7d, //6
0x07, //7
0x7f, //8
0x6f //9
>;

unsigned char count = 0;

//числа для вывода на индикатор
unsigned char data1 = 2;
unsigned char data2 = 5;

int main( void )
<
//порт, к которому подкл. сегменты
PORTB = 0xff;
DDRB = 0xff;

//порт, к которому подкл. катод
PORTD = 0;
DDRD = (1 while (1)<

//гасим оба разряда
PORTD &=

((1 //выводим в порт код цифры
//и зажигаем следующий разряд
if (count == 0) <
PORTB = number[data2];
PORTD |= (1 if (count == 1) <
PORTB = number[data1];
PORTD |= (1 if (count == 2) count = 0;

//частота смены разрядов будет 100 Гц при кварце 8МГц
__delay_cycles (800000);
>
return 0;
>
Эта программа просто выводит любое поразрядно заданное число от 0 до 99.
Частота смены разрядов семисегментного индикатора задается с помощью программной задержки __delay_cycles(). Это не самое удачное решение, потому что добавление каких-нибудь других задач в цикл while будет мешать выводу на индикатор. Давайте организуем смену разрядов индикатора с помощью аппаратного таймера/счетчика Т0

Пример3. Вывод цифр от 0 до 99. Смена разрядов выполняется в прерывании таймера
#include
#include

unsigned char number[] =
<
0x3f, //0
0x06, //1
0x5b, //2
0x4f, //3
0x66, //4
0x6d, //5
0x7d, //6
0x07, //7
0x7f, //8
0x6f //9
>;

//числа для вывода на индикатор
volatile unsigned char data1 = 0;
volatile unsigned char data2 = 0;

int main( void )
<
//порт, к которому подкл. сегменты
PORTB = 0xff;
DDRB = 0xff;

//порт, к которому подкл. катод
PORTD = 0;
DDRD |= (1 //инициализация таймера Т0
//частота прерываний 100Гц при кварце 8МГц
TIMSK = (1 __enable_interrupt ();
while (1) <
//программный счетчик секунд
data1++;
if (data1 == 10) <
data1 = 0;
data2++;
if (data2 == 10) data2 = 0;
>
__delay_cycles (8000000);
>
return 0;
>

//гасим оба разряда
PORTD &=

((1 //выводим в порт код цифры
//и зажигаем следующий разряд
if (count == 0) <
PORTB = number[data2];
PORTD |= (1 if (count == 1) <
PORTB = number[data1];
PORTD |= (1 if (count == 2) count = 0;
>
Переменные data1, data2 объявлены с ключевым словом volatile, потому что они используются и в основном коде и в прерывании. В проекте под GCC я забыл поставить его поставить, и компилятор выкинул обе переменные, посчитав их ненужными!

Прерывания таймера происходят параллельно выполнению цикла while. Это позволяет выполнять в цикле какую-нибудь полезную задачу. В данном примере с помощью двух переменных в цикле организован программный счетчик от 0 до 99.
Использовать две восьмиразрядные переменные для организации счетчика от 0 до 99 неудобно и расточительно, ведь такой счетчик можно сделать и на одной переменной типа unsigned char. Хорошо, счетчик мы сделаем, а как вывести его значение на семисегментный индикатор? Нужен код “разбивающий” десятичное число на отдельные разряды и вот как он выглядит:

//программный счетчик
unsigned char counterProg = 35;

//”разбиваем” значение счетчика на отдельные разряды
data1 = counterProg % 10;
data2 = counterProg/10;

data1 = counterProg % 10 – это операция деления по модулю 10 (деление с остатком). Результатом этого выражения будет остаток от деления переменной counterProg на 10, то есть для нашего случая 5.

counterProg/10 – это целочисленное деление на 10. Результатом этого выражения будет число 3.

Таким образом, в переменные data2, data1 будут записаны числа 3 и 5 соответственно, значение счетчика counterProg при этом не изменится.

Пример 4. Вывод цифр от 0 до 99.
Преобразование двоичных чисел в двоично-десятичные (BCD)
#include
#include

unsigned char number[] =
<
0x3f, //0
0x06, //1
0x5b, //2
0x4f, //3
0x66, //4
0x6d, //5
0x7d, //6
0x07, //7
0x7f, //8
0x6f //9
>;

//числа для вывода на индикатор
volatile unsigned char data1 = 0;
volatile unsigned char data2 = 0;

//программный счетчик секунд
unsigned char counterProg = 0;

int main( void )
<
//порт, к которому подкл. сегменты
PORTB = 0xff;
DDRB = 0xff;

//порт, к которому подкл. катод
PORTD = 0;
DDRD |= (1 //инициализация таймера Т0
TIMSK = (1 __enable_interrupt ();
while (1) <
//программный счетчик секунд
counterProg++;
if (counterProg == 100) counterProg = 0;
data1 = counterProg % 10;
data2 = counterProg/10;
__delay_cycles (8000000);
>
return 0;
>

//гасим оба разряда
PORTD &=

((1 //выводим код цифры в порт
//и зажигаем следующий разряд
if (count == 0) <
PORTB = number[data2];
PORTD |= (1 if (count == 1) <
PORTB = number[data1];
PORTD |= (1 if (count == 2) count = 0;
>
Следующий этап работы над программой – выделение кода обслуживающего светодиодный семисегментный индикатор в отдельные функции. Какой минимальный набор функций нам необходим? Функция инициализации, функция вывода на индикатор и функция преобразования чисел и записи их в буфер.

Функция инициализации

#define PORT_IND PORTB
#define DDR_IND DDRB
#define PORT_K PORTD
#define DDR_K DDRD
#define KAT1 0
#define KAT2 1

volatile unsigned char data[2];

void IND_Init( void )
<
//порт к которому подкл. сегменты
PORT_IND = 0xff;
DDR_IND = 0xff;

//порт, к которому подкл. катоды
PORT_K &=

((1 //очистка буфера
data[0] = 0;
data[1] = 0;
>

Порты, к которым подключен семисегментный индикатор, определены с помощью директивы #define – в будущем это позволит быстро править код. Вместо двух переменных data1, data2 удобнее использовать массив unsigned char data[2].

Функция преобразования

void IND_Conv( unsigned char value)
<
unsigned char tmp;
tmp = value % 10;
data[0] = number[tmp];
tmp = value/10;
data[1] = number[tmp];
>

Процедура преобразования чисел аналогична описанной выше. Единственное отличие – в буфере (data[]) мы теперь сохраняем не результат преобразования, а коды цифр. Зачем делать в прерывании то, что можно сделать в основном цикле программы?

Функция вывода на индикатор

void IND_Update( void )
<
static unsigned char count = 0;

//гасим оба разряда
PORT_K &=

((1 //выводим в порт код цифры
PORT_IND = data[count];

//зажигаем нужный разряд
if (count == 0) PORT_K |= (1 if (count == 1) PORT_K |= (1 if (count == 2) count = 0;
>

Эта функция будет вызываться в прерывании таймера. В принципе, для экономии ресурсов ее можно было бы сделать встраиваемой.

Пример 5. Код программы с использованием этих функций //программный счетчик секунд
unsigned char counterProg = 0;

int main( void )
<
IND_Init();

//инициализация таймера Т0
TIMSK = (1 __enable_interrupt ();
while (1) <
counterProg++;
if (counterProg == 100) counterProg = 0;
IND_Conv(counterProg);
__delay_cycles (8000000);
>
return 0;
>

//прерывания таймера Т0 – вывод на индикатор
#pragma vector = TIMER0_OVF_vect
__interrupt void Timer0_Ovf( void )
<
TCNT0 = 0xb2;
IND_Update();
>
И, наконец – разбиение программы на модули.

Создаем два файла – indicator.h и indicator.c. Сохраняем их в папке проекта.
В хидер файле у нас будут директивы условной компиляции, макроопределения и прототипы функций.

#ifndef INDICATOR_H
#define INDICATOR_H

#define PORT_IND PORTB
#define DDR_IND DDRB
#define PORT_K PORTD
#define DDR_K DDRD
#define KAT1 0
#define KAT2 1

void IND_Init( void );
void IND_Conv( unsigned char value);
void IND_Update( void );

#endif //INDICATOR_H

В сишном файле – #include “indicator.h”, объявления переменных и реализация трех функций. Функции описаны выше, поэтому здесь их не привожу.

Все. Теперь мы можем использовать функции для работы с индикатором в файле main.
Полный код драйвера смотрите в проектах.

Источник

Семисегментный индикатор | Программирование микроконтроллеров

Семисегментный индикатор ввиду своей красочности часто применяется для отображения информации, например значения температуры, величины напряжения либо тока. В этой статье мы продолжаем изучать программирование микроконтроллеров и уже научимся подключать к микроконтроллеру ATmega8 простейший одноразрядный семисегментный индикатор, и будем отображать на нем цифры.

Давайте начнем все по порядку. Для начала рассмотрим, что собою представляет семисегментный индикатор. Внешне он имеет различные размеры. Главным идентификатором служит высота цифры, которая в справочниках приводится в дюймах. Высота цифры имеет стандартный ряд значений, который приводится в дюймах.

По количеству разрядов различают одно-, двух-, трех-, и четырехразрядные индикаторы. Бывает и более разрядов, но они встречаются довольно редко.

Семисегментный индикатор. Принцип работы семисегментного индикатора

Любой семисегментный индикатор обязательно состоит из семи сегментов. Отсюда и происходит его название. Каждый сегмент – это обычный отдельный светодиод. Мощные семисегментники могут содержать в одном сегменте несколько, как правило, последовательно соединенных светодиодов.

Кроме того в корпусе помимо сегментов находится еще и точка или запятая или другой символ.

С помощью семи сегментов можно изобразить десять цифр: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 и некоторые буквы, как латиницы, так и кириллицы.

Светодиоды всех элементов соединяются одноименными выводпми между собой или анодами, или катодами. Поэтому разделяют семисегментные индикаторы с общим анодом и общим катодом.

Вне зависимости от количества разрядов и размеров цифр каждый сегмент имеет название в виде одной из первых букв английского алфавита: a, b, c, d, e, f, g. Точка обозначается dp.

Для того чтобы засветить один из светодиодов семисегментного индикатора с общим анодом следует на общий вывод (анод) подать «+», а на соответствующий отдельный вывод – «-» источника питания.

Если применяется общий катод, – то наоборот – минус подается на общий, а плюс на отдельный вывод.

Чтобы отобразить на индикаторе цифру или букву следует засветить несколько сегментов. Например, для отображения единицы 1 задействуются сегменты b и c. При отображении восьмерки 8 задействуются все символы от a до g. Пятерка получается из таких символов: a, c, d, f, g.

Как подключить семисегментный индикатор к микроконтроллеру

Теперь рассмотрим, как подключить семисегментный индикатор к микроконтроллеру ATmega8. Подключим его к порту D. Данные порт имеет все восемь бит, что очень удобно сочетается с количеством выводов одноразрядного семисегментного индикатора, у которого их также восемь с учетом вывода для точки.

Схемы подключения с общим анодом ОА и общим катодом ОК аналогичны, только общий вывод подключается соответственно к плюсу или минусу источника питания.

Все светодиоды подключаются к выводам микроконтроллера через отдельные резисторы сопротивлением 220…330 Ом.

Не стоит экономить на резисторах и подключать все элементы через один общий резистор. Поскольку в таком случае с изменением числа задействованных сегментов будет изменяться величина тока, протекающего через них. Поэтому цифра 1 будет светиться ярче, чем 8.

Чтобы знать какой из выводов отвечает тому или иному сегменту нам понадобится распиновка семисегментного индикатора. Отсчет выводов, как и у микросхем, начинается с левого нижнего и продолжается против часовой стрелки. При этом лицевая сторона индикатора должна быть направлена вверх, а выводы вниз.

Теперь создадим модель в Протеусе и соберем схему на макетной плате. Далее по мере написания кода будем проверять работу микроконтроллера на модели и на реальном устройстве.

Семисегментный индикатор в Proteus находится в категории (Category) Optoelectronics (Оптоэлектроника). Ниже в подкатегории (Sub-category) следует кликнуть по строке 7-Segment Displays. После этого в окне результатов (Results) выбираем одноразрядный семисегментный индикатор 7SEG-MPX1-CC.

Код для микроконтроллера ATmega8

Теперь пишем код. Сначала настраиваем порт D полностью на выход. Для отображения единицы 1 задействуются сегменты b и c, выводы которых подключены к PD1 и PD2. Поэтому соответствующие биты регистр PORTD нужно установить в единицу.

PORTD = 0b00000110; //1

После компиляции кода и прошивки кода результаты мы видим в Proteus и на макетной плате.

Аналогичным образом формируются все цифры.

Давайте сделаем программу более интересной, так, чтобы цифры изменялись в порядке нарастания от нуля до девяти с паузой 0,3 секунды.

#define F_CPU 1000000L

PORTD = 0b00111111; //0

PORTD = 0b00000110; //1

PORTD = 0b01011011; //2

PORTD = 0b01001111; //3

PORTD = 0b01100110; //4

PORTD = 0b01101101; //5

PORTD = 0b01111101; //6

PORTD = 0b00000111; //7

PORTD = 0b01111111; //8

PORTD = 0b01101111; //9

Данный код можно значительно упорядочить и этим мы займемся в последующих статьях по программированию микроконтроллера ATmega8. На этом заканчиваем наше первое знакомство с семисегментными индикаторами.

Еще статьи по данной теме

Тут такая засада.
На Atiny2323 все работает нормально, на Atmega8 семисегментный индикатор постоянно мерцает. Правда схема такая же как и на Atiny2323 т.е. без кварца. Не подскажите в чем дело?

Дело в том, что по-умолчанию частота работы встроенного генератора (RC-цепочки) Atiny2323 4 МГц, а ATmega8 – 1 МГц, поэтому на меге заметна частота мерцания.

Дмитрий,
Поизучал даташит, правильно понимаю что для установки 4Мгц нужно установить CKSEL3..0 в 0011?

Дмитрий, и еще вопрос в догонку.
Какие кварцы (частоты, типы, кол-во) стоит прикупить для изучения микроконтроллеров?

Сначало зажги светодиод,потом помигай им,потом подключи кнупку,чтоб программа заработал когда нажал кнопку и т.д.кварц для этого не нужен.От простого к сложному.

Автору большое спасибо. После видео уроков на ютубе появился интерес к МК.
Большая просьба автору. Вы собирались сделать материал по динамической индикации –
семи-сегментного индикатора. Возможно, вы бы, могли бы сделать материал, сегменты индикатора к разным портам. Например к двум портам МК.

#define F_CPU 1000000UL
#include
#include
#include
//—————————————————————
#define SetBit(reg, bit) reg |= (1 29.11.2018 Ответить

Относительно просто динамическую индикацию подключать, применяя оператор switch case.

Да, просто, но как быть с сегментами на разных портах? да еще и так чтоб начинающий смог понять. То что что я видел, с кучей подключаемых библиотек, где хрен разберешь последовательность и что откуда берется, выглядит (как для начинающего) уж очень муторно. Если у Вас будет свободное время, сделайте урок по динамической индикации с сегментами на разных портах, это будет единственное видео на ютубе и единственный урок с комментариями (если будет конечно;) )

Это нужно быть совсем нубом в прерывании тратить время на перебор 13ти кейсов в свитче.
Все делается одним сдвигом N влево в зависимости от размера кейса и джамп на кейс по получившимся смещению после сдвига N. 2 инструкции чтобы попасть в кейс. Но для этого нужно уметь на ассемблере написать.
Еще гасится весь дисплей, потом куча кода проходит до момента отображения сегмента. Все это время дисплей не горит. Лажа полная, а не пример.
У меня даже на убогом нувотоне, где одна инструкция по 3 такта,а не один как у avr обновление дисплея занимает 4.7микросекунды. То есть я могу его обновлять с частотой аж 200 кГц. И каждая нога тоже отдельно дергается, а не просто в порт кинуть. И между моментом когда все гасится и отображается новый сегмент вообще нет пробела, следующей же ассемблерной инструкцией начинает зажигаться.
Так что хочешь сделать быстро и качественно динамическую индикацию без ассемблера не обойтись.

Что-то не весь код с копировался, напиши почту я сброшу.

Источник