Display 7 segmentos com 74HC595

Em um post remoto vimos como sequenciar o acendimento de 8 LEDs com o driver 74HC595, através de um código bastante simples e prático que escrevi para acendimento sequencial. Dessa vez vamos por em prática esse controlador para exibir números em um display 7 segmentos, de forma a utilizar apenas os pinos 8,9 e 10 do Arduino. Sobre multiplexação, recomendo esse meu post bem mais atual.

Na imagem acima, está bem clara a conexão. Vamos relembrar que o acendimento do primeiro LED se dá pelo segundo pino da direita, os demais sequencialmente a partir do pino 1 da esquerda até o pino 7, completando assim os 8 LEDs possíveis por controlador.

No pino 8 da esquerda e no pino 4 da direita estão os aterramentos. No pino 1 e 7 da direita liga-se os +5v. No 3, 5 e 6 da direita ligam-se os pinos 8,9 e 10, sendo SER, RCLK e SRCKL respectivamente:

O código que escrevi como exemplo foi esse:

//display 7 segmentos
//Define os pinos de saida
int SER   = 8;
int RCLK  = 9;
int SRCLK = 10;
//array dos pinos, iniciando em LOW
int regis[] = {0,0,0,0,0,0,0,0};
//contador para fazer acender os LEDs em sequencia
int counter = 0;

//função para efetivar a modificação após mudança dos pinos
void changeValues(int val){
  clear();
  if (val <8){
    regis[val] = 1;
  }
  digitalWrite(RCLK, LOW);
  for(int i=7; i >=  0; i--){
    digitalWrite(SRCLK, LOW);
    int PIN = regis[i];
    digitalWrite(SER, PIN);
    digitalWrite(SRCLK, HIGH);
  }
  digitalWrite(RCLK, HIGH);
}

//Baixa todos os pinos do 74HC595
void clear(){
  for(int i=7; i >=  0; i--){
     regis[i] = LOW;
  }
} 


void setup(){
  //configurando pinos como saida
  pinMode(SER,OUTPUT);
  pinMode(RCLK,OUTPUT);
  pinMode(SRCLK,OUTPUT);
  //Parametro 9 indica que deve zerar os pinos do 74HC595
  changeValues(9);
}

void loop(){
  changeValues(counter);
  counter += 1;
//Apos aplicar a mudança, faz um delay
  delay(100);
  if (counter >7){counter =0;}
}

Para esse código o resultado é este:

Display 7 segmentos - a prova de conceito

Para controlarmos um display de 7 segmentos é bastante simples, baseando-se no código de exemplo acima. Repare que a variável regis (que é um array de inteiros) é a matriz de LEDs, onde cada posição do array representa um LED, portanto, basta acender o conjunto correspondente ao número a ser formado. Mas ainda como prova de conceito, vamos acender o LED anterior ou posterior ao posicional da variável val. Para isso na função changeValues adicione a seguinte linha abaixo de regis[val] = 1:

par = val < 7 ? val+1 : val-1;

E na primeira linha adicione:

int par;

Troque o delay para 1000ms para que seja perceptível o acendimento em pares. No link, o resultado dessa mudança.

Agora vamos ao próximo passo...

Display 7 segmentos

Existem 2 tipos de display  7 seguimentos; o de Anodo comum e o de Catodo comum. Nesse exemplo estou utilizando um display de Catodo comum. A imagem abaixo deixa claro sua conexão:

Se chama "catodo comum" porque o positivo entra em cada um dos segmentos e o aterramento é comum a todos eles, sendo o aterramento o pino central de ambos os lados do display.

O que precisamos fazer aqui é basicamente ordenar a sequencia de ligação dos LEDs de forma a corresponder à sequência do esquemático do display. Posteriormente, criaremos os arrays de inteiros cada qual correspondendo ao número que deve aparecer no display. Só um alerta: J A M A I S ligue o LED desse display sem resistor, porque vai queimar na hora, não é como um LED comum que suporta um tempo de carga direta.
Os resistores utilizados serão os mesmos dos LEDs exemplificados nos videos acima, o que o deixará um bocado luminoso.

No display que estamos utilizando tem um ponto no canto inferior direito. O primeiro pino da base, logo abaixo do ponto lhe é correspondente.

Pinos 2, 4 e 5 da base correspondem a C,D e E respectivamente. Os pinos 1, 2, 4 e 5 correspondem a G,F,A,B respectivamente. A má notícia é que só tenho um display catodo comum e adivinha? Queimei o segmento A acendendo o teste do lado errado do resistor, ou seja, minha recomendação acima: NÃO ligue +5v diretamente aos pinos do display senão já era.

Matrizes para números

A primeira coisa a fazer é sempre limprar os registros, de forma a apagar todos os seguimentos. Para isso, utilizei a função clear() do código de exemplo anterior. Mas a meneira mais limpa é utilizar o pino do 74HC595 que tem justamente essa funcionalidade. Vamos criar a matriz do número 1. Para tal é necessário acender o segmento B e C, ou pino 5 do lado superior e pino 5 do lado inferior. Como ligamos o driver na sequencia correta, basta ativar o pino 2 e 3 do driver:

int um[1,1,0,0,0,0,0,0];

Para o número 2, os segmentos A,B,G,E e D devem ser ligados. Considerando que queimei o segmento A, a exibição aqui já parecerá falha, mas a matriz deve ficar assim:

int dois[1,0,1,1,0,1,0,0];

E assim por diante. O código completo fica assim:

int um[]     = {0,1,1,0,0,0,0,0};
int dois[]   = {1,1,0,1,1,0,1,0};
int tres[]   = {1,1,1,1,0,0,1,0};
int quatro[] = {0,1,1,0,0,1,1,0};
int cinco[]  = {1,0,1,1,0,1,1,0};
int seis[]   = {1,0,1,1,1,1,1,0};
int sete[]   = {1,1,1,0,0,0,0,0};
int oito[]   = {1,1,1,1,1,1,1,0};
int nove[]   = {1,1,1,1,0,1,1,0};
int zero[]   = {1,1,1,1,1,1,0,0};

//array dos numeros
int *number[] = {zero,um,dois,tres,quatro,cinco,seis,sete,oito,nove};

//Define os pinos de saida
int SER   = 8;
int RCLK  = 9;
int SRCLK = 10;

int counter = 0;

void changeValues(int *val[]){
    for (int j=0;j<10;j++){
        for(int i=7; i >  -1; i--){
            //SRCLK deslocamento
            digitalWrite(SRCLK, LOW);
            //HIGH logo apos deslocar, setar o clock
            digitalWrite(RCLK, HIGH);
            int PIN = val[j][i];
            //pino a deslocar
            digitalWrite(SER, PIN);
            //HIGH para ativar
            digitalWrite(SRCLK, HIGH);
        }
        digitalWrite(RCLK, LOW);
        delay(1000);
    }
}

void setup(){
  //configurando pinos como saida
  pinMode(SER,OUTPUT);
  pinMode(RCLK,OUTPUT);
  pinMode(SRCLK,OUTPUT);
}

void loop(){
  changeValues(number);
  counter += 1;
  if (counter >7){counter =0;}
}

E a exibição dos números fica assim.

Nesse post discorro sobre multiplexação, com display de 4 dígitos de 7 segmentos. Recomendo a leitura.

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Próximo post a caminho!