Семисегментный индикатор и динамическая индикация на AVR микроконтроллере ATmega8

vakula — Fri, 24 Sep 2010 16:11:40 +0000

В разных конструкциях бывает оправдано использовать семисегментные светодиодные индикаторы, дешево и сердито по сравнению с символьными ЖКИ. Светодиодный индикатор представляет собой восемь светодиодов (7 для представления цифры и 1 для точки) расположенные в виде слегка наклоненной цифры:
В разных конструкциях бывает оправдано использовать семисегментные светодиодные индикаторы, дешево и сердито по сравнению с символьными ЖКИ. Светодиодный индикатор представляет собой восемь светодиодов (7 для представления цифры и 1 для точки) расположенные в виде слегка наклоненной цифры:

Светодиоды внутри имеют общий анод (ОА) или общий катод (ОК). То есть, для управления одной цифрой нужно 8 выводов микроконтроллера. А что же делать, когда нужно управлять, например, четырьмя цифрами? Использовать микроконтроллер с 4*8=32 выводами? Не экономично.

Для такого случая придумали динамическую индикацию. Для этого соединяем выводы, которые отвечают за включение сегментов в общую шину, а общими анодами (катодами) будем управлять через транзисторы. В отдельный момент времени горит только одна цифра. Таким образом быстро перебирая цифры на дисплее (как кадры в фильме) мы получим эффект постоянно горящего изображения. В замедленном варианте, как это происходит, можно посмотреть на картинке:

А вот ускоренная в 25 раз картинка, уже начинают вырисовываться контуры «12.34»:

Используя принцип динамической индикации мы сможем управлять четырьмя цифрами при помощи 8+4=12 выводов. Использование же 2-х сдвиговых регистров HC595 может сократить это число до 4. Рассмотрим схему подключения к микроконтроллеру:

Управлять же индикатором будем с помощью микроконтроллера ATmega8. Резисторы R5-R13 – ограничительные на 470 Ом. R1-R4 – по 1кОм. Транзисторы Q1-Q4 – любые PNP типа, я использовал BC807 в планарном исполнении. Конденсаторы С5,С7 – электролиты по 100 и 200мкф соответственно, С4,С6 – керамика по 0,1мкф. Так как индикатор с общим анодом, то соответственно включение разряда/сегмента производиться низким уровнем.

Для индикаторов с общим катодом схема аналогична, только транзисторы следует взять NPN структуры, и управляться индикатор будет высоким уровнем.
Продемонстрируем сказанное, напишем программу, которая будет перебирать числа от 0 до 9999 и выводить их на семисегментный индикатор.

#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
//                              0    1    2    3    4    5    6    7    8    9 
const unsigned char codes[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
 
unsigned char data[4]={0x00,0x00,0x00,0x00};
unsigned char counter=0;
 
void pause (unsigned int a)				
{ unsigned int i;  for (i=a;i>0;i--); }
 
void init_timer (void)
{ TIMSK=(1<<TOIE0);			//Enable timer overflow interrupt
  TCCR0=(0<<CS00)|(1<<CS01)|(0<<CS02);	//Prescaller = /1
}
 
void convert_data (unsigned int x)
{unsigned int temp,res;
 temp=x;
 res=temp/1000;			//Calculate 1000-s
 data[3]=codes[res];
 temp=temp-res*1000;
 
 res=temp/100;			//Calculate 100-s
 data[2]=codes[res];
 temp=temp-res*100;
 
 res=temp/10;			//Calculaate 10-s
 data[1]=codes[res];
 temp=temp-res*10;
 
 data[0]=codes[temp];		//Calculate 1-s
}
 
ISR (TIMER0_OVF_vect)
{PORTD=0xff;
 PORTB=~_BV(counter);		//Enable digit
 PORTD=~data[counter];		//Write code
 counter=(counter+1)%4;		//Increment digit counter
 
TCNT0=0x00;		        //Clear timer
}
 
int main(void)
{ unsigned int x=0;
DDRD=0xff;				
PORTD=0x00;
DDRB=0x0f;
PORTB=0x0f;				
 
pause(1000);			//Settle pause
init_timer(); 			//Init timer
sei();				//Interrupt enable
while(1)
{convert_data(x);		//Conver data to codes
 if (x<9999) x=x+1;		//Increment data
 else x=0;
 pause(30000);
}
return 1;
}

Код очень простой. В массиве codes находятся коды, которые следует выводить на порт, чтобы получить желаемую цифру. Смена активной цифры производиться по прерыванию от переполнения таймера 0. А функция convert_data(int x) раскладывает число х по разрядам, и записывает соответствующие коды в массив data, данные из которого выводятся непосредственно на индикатор, при срабатывание прерывания.
Что из этого вышло, можно глянуть на рисунках:

Исходный код можно скачать в виде проекта под AVR Studio 4
Также, может кому пригодиться, платка для моего табло в формате .lay для программы Sprint Layout 5

РУССКИЙ ВОЕННЫЙ КОРАБЛЬ, ИДИ НАХУЙ! - динамическая индикация

Семисегментный индикатор и динамическая индикация на AVR микроконтроллере ATmega8