Contrôle de l'affichage à sept segments à l'aide d'Arduino et du registre à décalage 74HC595 : 6 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:05

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Les affichages à sept segments sont agréables à regarder et sont toujours un outil pratique pour afficher des données sous forme de chiffres, mais ils présentent un inconvénient, à savoir que lorsque nous contrôlons un affichage à sept segments, nous contrôlons en réalité 8 LED différentes et contrôlons chacune d'entre elles nécessite des sorties différentes, mais si nous utilisons une broche GPIO distincte pour chacune des LED sur l'affichage à sept segments, nous pourrions être confrontés à une pénurie de broches sur notre microcontrôleur et, en fin de compte, nous n'aurons plus de place pour effectuer d'autres connexions importantes. Cela peut vous sembler un gros problème, mais la solution à ce problème est très simple. Nous avons juste besoin d'utiliser le CI de registre à décalage 74HC595. Un seul circuit intégré 74HC595 peut être utilisé pour fournir des sorties à 8 points différents. Nous pouvons également connecter un certain nombre de ces circuits intégrés et les utiliser pour contrôler un grand nombre d'appareils en consommant seulement 3 broches GPIO de votre microcontrôleur.

Ainsi, dans ce projet, nous utiliserons un CI de registre à décalage 74HC595 avec Arduino pour contrôler un affichage à sept segments simplement en utilisant 3 broches GPIO de l'Arduino et comprendre comment ce CI peut s'avérer être un excellent outil.

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Étape 2: À propos du registre à décalage 74HC595

Un registre à décalage 74HC595 est un circuit intégré SIPO à 16 broches. SIPO signifie Serial In et Parallel Out, ce qui signifie qu'il prend l'entrée en série un bit à la fois et fournit une sortie parallèlement ou simultanément sur toutes les broches de sortie. Nous savons que les registres à décalage sont généralement utilisés à des fins de stockage et que la propriété des registres est utilisée ici. Les données glissent à travers la broche d'entrée série et passent à la première broche de sortie et y restent jusqu'à ce qu'une autre entrée entre dans le circuit intégré dès qu'une autre entrée est reçue, l'entrée précédemment stockée passe à la sortie suivante et les données nouvellement entrées arrivent sur la première broche. Ce processus se poursuit jusqu'à ce que le stockage du CI ne soit pas plein, c'est-à-dire jusqu'à la réception de 8 entrées. Mais lorsque le stockage IC est plein dès qu'il reçoit la 9ème entrée, la première entrée sort par la broche QH' s'il y a un autre registre à décalage connecté en guirlande au registre actuel via la broche QH' puis les données passent à celle-ci enregistrer sinon il se perd et les données entrantes continuent d'entrer en faisant glisser les données précédemment stockées. Ce processus est connu sous le nom de débordement. Ce circuit intégré n'utilise que 3 broches GPIO pour se connecter au microcontrôleur et, par conséquent, en ne consommant que 3 broches GPIO du microcontrôleur, nous pouvons contrôler une infinité de périphériques en chaînant un certain nombre de ces circuits intégrés les uns aux autres.

Un exemple réel qui utilise le registre à décalage est le « contrôleur Nintendo d'origine ». Le contrôleur principal du système de divertissement Nintendo devait obtenir toutes les pressions sur les boutons en série, et il utilisait un registre à décalage pour accomplir cette tâche.

Étape 3: Schéma des broches de 74HC595

Bien que ce circuit intégré soit disponible dans un certain nombre de variétés et de modèles, nous discuterons ici du brochage du circuit intégré Texas Instruments SN74HC595N. Pour plus d'informations sur ce circuit intégré, vous pouvez vous référer à sa fiche technique à partir d'ici.

Le circuit intégré du registre à décalage a les broches suivantes: -

1) GND - Cette broche est connectée à la broche de masse du microcontrôleur ou de l'alimentation.

2) Vcc - Cette broche est connectée au Vcc du microcontrôleur ou de l'alimentation car il s'agit d'un circuit intégré de niveau logique 5V. Une alimentation 5V est préférable pour cela.

3) SER - Ce sont les données de la broche d'entrée série qui sont entrées en série via cette broche, c'est-à-dire qu'un bit à la fois est entré.

4) SRCLK - C'est la broche d'horloge du registre de décalage. Cette broche agit comme l'horloge du registre à décalage car le signal d'horloge est appliqué via cette broche. Comme le CI est déclenché par un front positif pour décaler des bits dans le registre à décalage, cette horloge doit être à l'état HAUT.

5) RCLK - C'est la broche de l'horloge de registre. C'est une broche très importante car pour observer les sorties sur les appareils connectés à ces circuits intégrés, nous devons stocker les entrées dans le verrou et à cette fin, la broche RCLK doit être HAUTE.

6) SRCLR - C'est la broche d'effacement du registre à décalage. Il est utilisé chaque fois que nous devons effacer le stockage du registre à décalage. Il met les éléments stockés dans le registre à 0 à la fois. Il s'agit d'une broche à logique négative. Par conséquent, chaque fois que nous devons effacer le registre, nous devons appliquer un signal BAS à cette broche, sinon il doit être maintenu à HAUT.

7) OE- C'est la broche d'activation de sortie. Il s'agit d'une broche à logique négative et chaque fois que cette broche est définie sur HAUT, le registre est défini dans un état d'impédance élevée et les sorties ne sont pas transmises. Pour obtenir les sorties, nous devons régler cette broche sur faible.

8) Q1-Q7 - Ce sont les broches de sortie et doivent être connectées à une sorte de sortie comme des LED et un affichage à sept segments, etc.

9) QH' - Cette broche est là pour que nous puissions chaîner ces circuits intégrés si nous connectons ce QH' à la broche SER d'un autre circuit intégré, et donnons aux deux circuits intégrés le même signal d'horloge, ils se comporteront comme un seul circuit intégré avec 16 les sorties. Bien sûr, cette technique n'est pas limitée à deux circuits intégrés - vous pouvez en connecter autant que vous le souhaitez si vous avez suffisamment de puissance pour chacun d'eux.

Étape 4: Connexion de l'écran avec Arduino via 74HC595

Alors maintenant, nous avons suffisamment de connaissances sur le circuit intégré de registre à décalage, nous allons donc passer à la partie Implémentation. Dans cette étape, nous allons effectuer les connexions afin de contrôler le SSD avec Arduino via 74HC595 IC.

Matériel requis: Arduino UNO, affichage à sept segments, circuit intégré de registre à décalage 74HC595, câbles de démarrage.

1) Connectez l'IC au SSD de la manière suivante: -

• Broche IC n° 1 (Q1) pour afficher la broche du segment B via une résistance.
• Broche IC n° 2 (Q2) pour afficher la broche du segment C via une résistance.
• Broche IC n° 3 (Q3) pour afficher la broche du segment D via une résistance.
• Broche IC n° 4 (Q4) pour afficher la broche du segment E via une résistance.
• Broche IC n° 5 (Q5) pour afficher la broche du segment F via une résistance.
• Broche IC n° 6 (Q6) pour afficher la broche du segment G via une résistance.
• Broche IC n° 7 (Q7) pour afficher la broche du segment Dp via une résistance.
• Broche commune sur l'écran au rail d'alimentation ou à la terre. Si vous avez un affichage à anode commune, connectez le commun au rail d'alimentation, sinon pour un affichage à cathode commune, connectez-le au rail de terre

2) Connectez la broche n° 10 (Register Clear Pin) du circuit intégré au rail d'alimentation. Cela empêchera le registre de s'effacer car il s'agit d'une broche basse active.

3) Connectez la broche n° 13 (Broche d'activation de la sortie) du circuit intégré au rail de terre. Il s'agit d'une broche active-haute, par conséquent, lorsqu'elle est maintenue à un niveau bas, elle permettra au circuit intégré de fournir des sorties.

4) Connectez la broche Arduino 2 à la broche 12 (broche de verrouillage) du circuit intégré.

5) Connectez la broche Arduino 3 à la broche 14 (broche de données) du circuit intégré.

6) Connectez la broche 4 de l'Arduino à la broche 11 (broche de l'horloge) du circuit intégré.

7) Connectez Vcc et GND du CI à celui de l'Arduino.

Après avoir effectué toutes ces connexions, vous vous retrouverez avec un circuit similaire à celui de l'image ci-dessus et après toutes ces étapes, vous devez vous diriger vers la partie Codage.

Étape 5: Codage d'Arduino pour contrôler l'affichage à sept segments

Dans cette étape, nous allons coder l'Arduino UNO pour afficher différents chiffres sur l'affichage à sept segments. Les étapes pour cela sont les suivantes: -

1) Connectez Arduino Uno à votre PC.

2) Dirigez-vous vers le référentiel Github de ce projet à partir d'ici.

3) Dans le référentiel, ouvrez le fichier "7segment_arduino.ino", cela ouvrira le code de ce projet.

4) Copiez ce code et collez-le dans votre IDE Arduino et téléchargez-le sur la carte.

Au fur et à mesure que le code est téléchargé, vous pourrez voir les chiffres de 0 à 9 apparaître sur l'écran avec un délai de 1 seconde.

Étape 6: Vous pouvez créer le vôtre comme ceci

Ainsi, en suivant toutes ces étapes, vous pouvez créer vous-même ce projet qui ressemblera à celui présenté dans l'image ci-dessus. Vous pouvez également essayer le même projet sans le circuit intégré Shift Register et vous saurez comment ce circuit intégré est utile pour fournir des sorties à plusieurs objets à la fois en utilisant également un nombre inférieur de broches GPIO. Vous pouvez également essayer de connecter en guirlande un certain nombre de ces circuits intégrés et contrôler un grand nombre de capteurs ou d'appareils, etc.

J'espère que vous avez aimé ce tutoriel.