Điều khiển hiển thị bảy đoạn bằng thanh ghi dịch chuyển Arduino và 74HC595: 6 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Này, có chuyện gì vậy, các bạn! Akarsh đây từ CETech.

Màn hình bảy phân đoạn rất đẹp và luôn là một công cụ tiện dụng để hiển thị dữ liệu dưới dạng chữ số nhưng có một nhược điểm trong đó là khi chúng ta điều khiển Màn hình bảy phân đoạn trong thực tế, chúng ta đang điều khiển 8 đèn LED khác nhau và để điều khiển mỗi người trong số chúng, chúng tôi yêu cầu các đầu ra khác nhau nhưng nếu chúng tôi sử dụng một chân GPIO riêng biệt cho từng đèn LED trên màn hình bảy đoạn, chúng tôi có thể đối mặt với sự thiếu hụt Chân trên bộ vi điều khiển của mình và cuối cùng chúng tôi sẽ không còn chỗ để thực hiện các kết nối quan trọng khác. Đây có vẻ là một vấn đề lớn đối với bạn nhưng giải pháp cho vấn đề này rất đơn giản. Chúng ta chỉ cần sử dụng IC thanh ghi dịch chuyển 74HC595. Một IC 74HC595 duy nhất có thể được sử dụng để cung cấp đầu ra cho 8 điểm khác nhau, ngoài ra chúng ta cũng có thể kết nối một số IC này và sử dụng chúng để điều khiển một số lượng lớn các thiết bị bằng cách chỉ sử dụng 3 chân GPIO của bộ vi điều khiển của bạn.

Vì vậy, trong dự án này, chúng tôi sẽ sử dụng IC thanh ghi dịch chuyển 74HC595 với Arduino để điều khiển màn hình Bảy phân đoạn chỉ bằng cách sử dụng 3 chân GPIO của Arduino và hiểu làm thế nào IC này có thể chứng minh là một công cụ tuyệt vời.

Bước 1: Nhận PCB cho các dự án của bạn được sản xuất

Bạn phải kiểm tra PCBWAY để đặt mua PCB trực tuyến với giá rẻ!

Bạn nhận được 10 PCB chất lượng tốt được sản xuất và vận chuyển đến tận nhà với giá rẻ. Bạn cũng sẽ được giảm giá vận chuyển cho đơn hàng đầu tiên của mình. Tải các tệp Gerber của bạn lên PCBWAY để chúng được sản xuất với chất lượng tốt và thời gian quay vòng nhanh chóng. Kiểm tra chức năng xem Gerber trực tuyến của họ. Với điểm thưởng, bạn có thể nhận được những thứ miễn phí từ cửa hàng quà tặng của họ.

Bước 2: Giới thiệu về Đăng ký Shift 74HC595

Thanh ghi Shift 74HC595 là một IC SIPO 16 chân. SIPO là viết tắt của Serial In and Parallel Out có nghĩa là nó nhận đầu vào nối tiếp từng bit một và cung cấp đầu ra song song hoặc đồng thời trên tất cả các chân đầu ra. Chúng ta biết rằng thanh ghi Shift thường được sử dụng cho mục đích lưu trữ và thuộc tính của thanh ghi được sử dụng ở đây. Dữ liệu trượt vào qua chân đầu vào nối tiếp và đi đến chân đầu ra đầu tiên và vẫn ở đó cho đến khi Đầu vào khác đi vào bên trong IC ngay khi nhận được đầu vào khác, đầu vào được lưu trữ trước đó sẽ chuyển sang đầu ra tiếp theo và dữ liệu mới được nhập sẽ đến vào ghim đầu tiên. Quá trình này tiếp tục cho đến khi bộ nhớ của IC không đầy tức là cho đến khi nhận được 8 đầu vào. Nhưng khi bộ lưu trữ IC trở nên đầy ngay sau khi nó nhận được đầu vào thứ 9, đầu vào đầu tiên sẽ đi ra ngoài qua chân QH 'nếu có một thanh ghi dịch chuyển khác được nối liền với thanh ghi hiện tại thông qua chân QH' thì dữ liệu sẽ chuyển sang đó đăng ký nếu không nó sẽ bị mất và dữ liệu đến tiếp tục đến bằng cách trượt dữ liệu đã lưu trước đó. Quá trình này được gọi là Quá trình tràn. IC này chỉ sử dụng 3 chân GPIO để kết nối với vi điều khiển và do đó chỉ cần sử dụng 3 chân GPIO của vi điều khiển, chúng ta có thể điều khiển vô số thiết bị bằng cách nối chuỗi một số IC này với nhau.

Một ví dụ trong thế giới thực sử dụng thanh ghi dịch chuyển là 'Bộ điều khiển Nintendo gốc'. Bộ điều khiển chính của Hệ thống Giải trí Nintendo cần thiết để thực hiện tất cả các lần nhấn nút theo thứ tự và nó sử dụng thanh ghi dịch chuyển để hoàn thành nhiệm vụ đó.

Bước 3: Sơ đồ chân của 74HC595

Mặc dù IC này có sẵn ở một số loại và kiểu máy, chúng ta sẽ thảo luận ở đây IC Pinout of Texas Instruments SN74HC595N. Để biết thêm thông tin chi tiết về vi mạch này, bạn có thể tham khảo biểu dữ liệu của nó từ đây.

IC thanh ghi dịch chuyển có các chân sau: -

1) GND - Chân này được kết nối với chân Đất của bộ vi điều khiển hoặc nguồn điện.

2) Vcc - Chân này được kết nối với Vcc của bộ vi điều khiển hoặc Nguồn điện vì nó là IC mức logic 5V. Nguồn điện 5V là thích hợp hơn cho nó.

3) SER - Đó là dữ liệu Pin đầu vào nối tiếp được nhập nối tiếp thông qua Pin này, tức là từng bit được nhập vào.

4) SRCLK - Nó là Chốt đồng hồ thanh ghi dịch chuyển. Chân này hoạt động như đồng hồ cho Thanh ghi Shift vì tín hiệu Đồng hồ được áp dụng thông qua chân này. Vì IC là một cạnh tích cực được kích hoạt nên để chuyển các bit vào thanh ghi Shift, xung nhịp này cần phải ở mức CAO.

5) RCLK - Nó là chân của Đồng hồ Đăng ký. Nó là một chân rất quan trọng vì để quan sát đầu ra trên các thiết bị kết nối với các IC này, chúng ta cần lưu các đầu vào vào chốt và với mục đích này, chân RCLK cần phải ở mức CAO.

6) SRCLR- Đó là Ghim rõ ràng của Thanh ghi Shift. Nó được sử dụng bất cứ khi nào chúng ta cần xóa lưu trữ của thanh ghi Shift. Nó đặt các phần tử được lưu trữ trong Sổ đăng ký thành 0 cùng một lúc. Nó là một chân logic âm do đó bất cứ khi nào chúng ta cần xóa thanh ghi, chúng ta cần áp dụng tín hiệu THẤP tại chân này nếu không nó nên được giữ ở mức CAO.

7) OE- Nó là Chân cho phép Đầu ra. Nó là một chân logic âm và bất cứ khi nào chân này được đặt ở mức CAO, thanh ghi sẽ được đặt ở trạng thái Trở kháng cao và Đầu ra không được truyền đi. Để có được Đầu ra, chúng ta cần đặt chân này ở mức thấp.

8) Q1-Q7 - Đây là các Chân đầu ra và cần được kết nối với một số loại Đầu ra như đèn LED và Màn hình bảy đoạn, v.v.

9) QH '- Chân này ở đó để chúng ta có thể nối chuỗi các IC này nếu chúng ta kết nối QH' này với chân SER của IC khác và cung cấp cho cả hai IC cùng một tín hiệu xung nhịp, chúng sẽ hoạt động giống như một IC đơn có 16 kết quả đầu ra. Tất nhiên, kỹ thuật này không giới hạn ở hai IC - bạn có thể tạo chuỗi liên kết bao nhiêu tùy thích nếu bạn có đủ năng lượng cho tất cả chúng.

Bước 4: Kết nối màn hình với Arduino thông qua 74HC595

Vì vậy, bây giờ chúng ta đã có đầy đủ kiến thức về IC thanh ghi dịch chuyển, do đó chúng ta sẽ chuyển sang phần Thực hiện. Trong bước này, chúng ta sẽ thực hiện các kết nối để điều khiển SSD với Arduino thông qua IC 74HC595.

Vật liệu yêu cầu: Arduino UNO, Màn hình bảy đoạn, IC thanh ghi dịch chuyển 74HC595, cáp Jumper.

1) Kết nối IC với SSD theo cách sau: -

• Chân IC số 1 (Q1) để hiển thị chân cho Phân đoạn B thông qua một điện trở.
• Chân IC số 2 (Q2) để hiển thị chân cho Phân đoạn C thông qua một điện trở.
• Chân IC số 3 (Q3) để hiển thị chân cho Phân đoạn D thông qua một điện trở.
• Chân IC số 4 (Q4) để hiển thị chân cho Phân đoạn E thông qua một điện trở.
• Chân IC số 5 (Q5) để hiển thị chân cho Phân đoạn F thông qua một điện trở.
• Chân IC số 6 (Q6) để hiển thị chân cho Phân đoạn G thông qua một điện trở.
• Chân IC số 7 (Q7) để hiển thị chân cho Phân đoạn Dp thông qua một điện trở.
• Chân chung trên Màn hình với đường sắt nguồn hoặc mặt đất. Nếu bạn có Màn hình cực dương chung, hãy kết nối chung với thanh nguồn, nếu không đối với Màn hình cực âm chung hãy kết nối với đường nối đất

2) Kết nối Chân số 10 (Ghim Xóa Ghim) của IC với thanh nguồn. Nó sẽ ngăn thanh ghi xóa vì nó là một chân thấp đang hoạt động.

3) Kết nối chân số 13 (Chân kích hoạt đầu ra) của IC với thanh nối đất. Nó là một chân cao hoạt động do đó khi được giữ ở mức thấp, nó sẽ cho phép IC đưa ra các đầu ra.

4) Kết nối Pin Arduino 2 với Pin12 (Chốt chốt) của IC.

5) Kết nối Arduino Pin 3 với Pin14 (Pin dữ liệu) của IC.

6) Kết nối Arduino Pin 4 với Pin11 (Pin Đồng hồ) của IC.

7) Kết nối Vcc và GND của IC với Arduino.

Sau khi thực hiện tất cả các Kết nối này, bạn sẽ kết thúc với một mạch tương tự như trong hình trên và sau tất cả các bước này, bạn cần chuyển sang phần Mã hóa.

Bước 5: Mã hóa Arduino để điều khiển hiển thị bảy đoạn

Trong bước này, chúng tôi sẽ viết mã Arduino UNO để hiển thị các chữ số khác nhau trên Màn hình bảy phân đoạn. Các bước cho nó như sau: -

1) Kết nối Arduino Uno với PC của bạn.

2) Đi tới kho Github của dự án này từ đây.

3) Trong kho lưu trữ, mở tệp "7segment_arduino.ino", tệp này sẽ mở mã cho dự án này.

4) Sao chép mã này và dán vào IDE Arduino của bạn và tải nó lên bảng.

Khi mã được tải lên, bạn sẽ có thể thấy các số từ 0 đến 9 xuất hiện trên Màn hình với độ trễ 1 giây.

Bước 6: Bạn có thể tự làm như thế này

Vì vậy, bằng cách làm theo tất cả các bước này, bạn có thể tạo dự án này của riêng mình, dự án sẽ giống như được hiển thị trong hình trên. Bạn cũng có thể thử cùng một dự án mà không có IC thanh ghi dịch chuyển và bạn sẽ biết IC này hữu ích như thế nào trong việc cung cấp đầu ra cho nhiều đối tượng cùng một lúc bằng cách sử dụng số lượng chân GPIO ít hơn. Bạn cũng có thể thử tạo chuỗi liên kết một số IC này và điều khiển một số lượng lớn các cảm biến hoặc thiết bị, v.v.

Hy vọng bạn thích hướng dẫn này.