使用ATmega328的七段顯示驅動(dòng)程序

描述

該項目涉及使用 ATmega328 設計七段顯示 (SSD) I2C 驅動(dòng)程序。

七段顯示器通常采用十針?lè )庋b。雖然八個(gè)引腳對應于八個(gè) LED，但其余兩個(gè)引腳（中間）是公共的并且內部短路。因此，當使用微控制器操作七段 LED 顯示屏時(shí)，需要 8 個(gè)引腳來(lái)控制顯示屏中的各個(gè) LED，使用解碼器可以將其減少到 4 個(gè)。隨著(zhù)越來(lái)越多的 SSD 添加到顯示器中，這個(gè)數字會(huì )增加。

共陽(yáng)極 SSD [來(lái)源：http://www.circuitstoday.com/7-segment-display-to-avr-atmega32-using-cd4511b]

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然而，在大多數應用中，使用單個(gè)數字七段顯示器 (SSD) 可能不足以顯示全部信息，因此多個(gè) SSD 單元并聯(lián)連接。為了顯示不同的字符、符號或數字，每個(gè) SSD 上顯示的數據必須不同。但是，要同時(shí)驅動(dòng)多個(gè)此類(lèi) SSD，控制它們所需的引腳數乘以正在使用的 SSD 數量。由于微控制器或驅動(dòng)器上可用的 I/O 引腳數量有限，這將成為一個(gè)重大問(wèn)題。該問(wèn)題最廣泛使用的解決方案是 SSD 數據的時(shí)分復用。在任何時(shí)刻，控制器或 SSD 解碼器僅在單個(gè) SSD 上運行，而不是同時(shí)在多個(gè) SSD 上運行。這必須以足夠快的速度完成以避開(kāi)人類(lèi)的視覺(jué)暫留，但必須足夠慢以使顯示屏上的 LED 有足夠的時(shí)間來(lái)執行切換動(dòng)作。使用通常由晶體管作為開(kāi)關(guān)組成的另一個(gè)電路來(lái)選擇單個(gè) SSD。

與微控制器接口 [來(lái)源：https://www.electronicshub.org/interfacing-7-segment-display-8051/]

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除了在 SSD 顯示屏上顯示信息外，微控制器可能還需要執行其他功能，這可能需要也可能不需要使用 I/O 線(xiàn)。但是，這可能會(huì )影響 SSD 的顯示時(shí)序，并可能導致不必要的暫?；蜿P(guān)閉顯示，直到 CPU 完成執行相應的指令集。

在將微控制器與 SSD 顯示器連接的情況下，使用另一個(gè)微控制器作為驅動(dòng)程序作為主微控制器的外圍設備會(huì )非常有幫助。它還可以使顯示系統隔離，并且可以使主微控制器自由執行其他指令。駕駛員必須注意顯示系統中適當組件的時(shí)序和切換。主控制器和 I2C 驅動(dòng)控制器之間的接口可以使用各種通信協(xié)議來(lái)完成，例如 SPI（串行外設接口）、UART（通用異步接收器發(fā)送器）、I2C（內部集成電路）等。其中，UART 是不可擴展，僅適用于固定的設備到設備通信，并且像 SPI 一樣，不保證驗證數據是否已正確發(fā)送。I2C 提供了所有這些優(yōu)勢，并且只需 2 條時(shí)鐘 (SCL) 線(xiàn)和數據 (SDA) 線(xiàn)即可實(shí)現成本更低。I2C 還允許同一總線(xiàn)上的多個(gè)主機和從機，因此多個(gè)設備可以訪(fǎng)問(wèn)同一資源（SSD 顯示器）。

設置：

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用作主機的設備：Arduino UNO R3

用于驅動(dòng)的??微控制器：Atmel ATMEGA328（啟動(dòng)加載）

使用的編程器：FTDI R232RL（USB轉串口TTL邏輯）

使用的編程平臺：Arduino IDE 1.8.9

顯示類(lèi)型：6x1 SSD LED共陽(yáng)極顯示

SSD顯示器與驅動(dòng)的連接如下：

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1 / 2 ?電路 1（上半場(chǎng)）

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I2C 主設備（主控制器）從連接到其 ADC 引腳 A0 的 LDR 收集數據，并使用從地址將數據傳輸到 I2C 從設備（SSD 驅動(dòng)器）。驅動(dòng)程序在復位時(shí)在 SSD 顯示屏上顯示從地址。當它從主設備接收到數據時(shí)，它會(huì )一次更改數據緩沖區上的一個(gè)數字的數據，并繼續將緩沖區上的數據顯示到 SSD 顯示器上。

LUT（查找表）將被寫(xiě)入主設備以獲得更大的靈活性。段的數據被認為是二進(jìn)制 1 表示 LED 亮，但是，使用的設備是共陽(yáng)極類(lèi)型的，因此，在顯示之前，驅動(dòng)程序將邏輯反轉。主機首先發(fā)送數字位置的地址，然后是要由段顯示的數據。該地址應在 1-6 范圍內，如硬件中使用的那樣。驅動(dòng)程序拒絕此范圍之外的任何地址。

編程：

鏈接以下載從屬固件。

從站：SSD_Driver.ino

#include //library;

int flag=1,m=0,n=0;                       //preset conditions;
byte arr[6]={0,0,0,0,0,0};                //initial buffer;
int segment[8]={0,1,2,3,4,5,6,7};         //segment/LED a,b,c,d,e,f,g,h;               
int select[6]={13,12,11,10,9,8};          //digit number 1,2,3,4,5,6;
byte LUTmap=B11111111;                    //initial state – all LEDs off;

void setup() {
    for(int i=0;i<=13;i++)
        pinMode(i,OUTPUT);                //all pins are output;
    callforsegment(B00000000); flag++;    //select digit 1;
    callforsegment(B11111100); flag++;    //display 0;
    callforsegment(B00000010); flag++;    //select digit 3;
    callforsegment(B11110010); flag++;    //display 3;
    callforsegment(B00000011); flag++;    //select digit 4;
    callforsegment(B11111110); flag++;    //display 8;
    callforsegment(B00000100); flag++;    //select digit 5;
    callforsegment(B01101110); flag++;    //display H(hex address);
    Wire.begin(0x38);                 //i2c slave address for the driver;
    Wire.onReceive(receiveEvent);     //action on receiving data via i2c bus;
}

void segWrite(byte a) {
    LUTmap=~a;                        //convert to common anode logic;
    for(int i=0;i<8;i++)
        //display to each segment in a digit;
        digitalWrite(segment[i],bitRead(LUTmap,7-i));  
}

void loop() {
    for(int i=0;i<6;i++) {
        digitalWrite(select[i],HIGH);   //selecting one of the digits;
        segWrite((byte)arr[i]);         //writing data to the digit;
        delay(5);                       //ON time;
        digitalWrite(select[i],LOW);    //deactivating the selected digit;
    }
}

void callforsegment(int a) {
    if(flag%2==1 && a<=7 && a>=0)
        m=a;                        //first byte about digit location;
    else {
        n=a;                        //second byte about data for the digit;
        flag=0;
    }
    arr[m]=(byte)n;                 //store data to the buffer space;
}

void receiveEvent(int howMany) {
    while (1 < Wire.available())    //loop through all except last;
    char c = Wire.read();           //receive byte as a character;
    int x = Wire.read();            //receive byte as an integer;
    callforsegment(x);
    flag++;
}

主：ADC_master.ino

鏈接下載庫。

#include 
#include //include library;
SSDmaster device(0x38);                       //address of slave driver;
void setup() {
    Wire.begin();
}
void loop() {    
    int ldrval=analogRead(A0);                //variable to store ADC data;                     
    device.ssdDisplay(1,B00011100);           //display L;
    device.ssdDisplay(2,B01111010);           //display D;
    device.ssdDisplay(3,B00001010);           //display R;
    device.ssdDisplaynum(4,(byte)ldrval);     //display ADC value;
    delay(250);                               //rate of updation;
}

結果：

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1 / 2 ?主站開(kāi)始通信之前

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上電驅動(dòng)顯示 I2C 從地址。當與識別其從地址的適當 I2C 主設備連接時(shí)，從主設備發(fā)送的數據（在這種情況下為光強度）會(huì )打印到顯示器上。

尾注：

使用 SSD_Driver 庫構建所需的系統。