معرفی کتابخانه SevSeg جهت راه اندازی سون سگمنت با آردوینو

کاربرد و ویژگی های سون سگمنت

در بسیاری از پروژه ها نیاز داریم تا برای نمایش داده ها در قالب اعداد از سون سگمنت (Seven Segment) استفاده کنیم، به عنوان مثال در اکثر دستگاه های اندازه گیری برای نمایش میزان ولتاژ و یا جریان از سون سگمنت ها استفاده می شود. امروزه با وجود انواع نمایشگرها در بازار هنوز شرکت های زیادی در دنیا برای تولید محصولات خود از سون سگمنت ها استفاده می کنند که دلیل این موضوع می تواند یک یا چند مورد از موارد زیر باشد:

1- قیمت بسیار پایین سون سگمنت ها در مقایسه با LCD ها.

2- برای راه اندازی Seven Segment نیاز به مدار و یا تراشه خاصی نیست (راه اندازی آسان).

3- در محیط بیرون یا روزهای آفتابی اعداد نمایش داده شده بر روی سون سگمنت ها به راحتی قابل مشاهده هستند.

4- سون سگمنت ها را می توان بدون میکروکنترلرها نیز راه اندازی نمود، در نتیجه برای راه اندازی آن تسلط به دانش برنامه نویسی اجباری نیست.

5- سون سگمنت ها را می توان در ابعاد متنوع و بسیار بزرگ در بازار یافت و یا آنرا ساخت.

6- اطلاعات نمایش داده شده بر روی سون سگمنت ها را می توان در طول روز و شب از فاصله های طولانی تری مشاهده نمود.

لیست قطعات مورد نیاز

برد آردوینو Arduino UNO R3 مدل DIP	1 عدد
سون سگمنت مالتی پلکس 4 رقمه آند یا کاتد مشترک	1 عدد
برد بورد (پروجکت برد) مدل GL	1 عدد
سیم جامپر برد بوردی مدل دو سر نری (سری 40تایی)	1 عدد

ساختمان سون سگمنت

یک Seven Segment از 7 عدد لامپ LED تشکیل شده است. لامپ های ال.ای.دی به گونه ای کنار یکدیگر چیده شده اند که می توان با خاموش روشن کردن لامپ های LED اعداد 0 الی 9 را نمایش داد. تصویر زیر نحوه چیدمان 7 لامپ LED برای ساخت یک سون سگمنت تک رقمی را نشان می دهد در استاندارد ساخت یک سون سگمنت هر لامپ ال.ای.دی بسته به موقعیت خود با یک حرف انگلیسی که شامل حروف “A / B / C / D/ E / F / G” است، نامگذاری می شود.

سون سگمنت آند مشترک (Common Anode) = در این سون سگمنت پایه آند تمام لامپ های LED با یکدیگر مشترک شده اند.

سون سگمنت کاتد مشترک (Common Cathode) = در این سون سگمنت پایه کاتد تمام لامپ های LED با یکدیگر مشترک شده اند.

سون سگمنت مالتی پلکس

در این نوع سون سگمنت (اعم از اینکه از هر تعداد تشکیل شده باشد که بستگی به ارقامی خواهد داشت که قرار است نشان دهد) پایه های مربوط به سگمنت های a,b,c,d,e,f,g,dp تمامی آن ها به هم متصل شده اند. به عبارت دیگر اگر فرض کنیم که مولتی پلکس ما چهار رقمی باشد , با اعمال ولتاژ تغذیه به سیم مشترک و سیم مربوط به ال ای دی a خواهیم دید که سگمنت a در هر چهار رقم سون سگمنت مولتی پلکس روشن خواهند شد.

در این سگمنت ها, سیم های مشترک نقش اساسی را بازی می کنند, بدین معنی که ابتدا Data یعنی معادل باینری عددی که قرار است دیده شود بر روی پورتی که به اتصالات هشت گانه : A,B,C,D,E,F,G,DP وصل است, فرستاده می شود و همزمان با این کار برای روشن شدن رقم مورد نظر, ولتاژ سیم مشترک مربوط به آن انتخاب و اعمال می شود.

نحوه اتصال سون سگمنت به برد آردوینو

در نقشه شماتیک زیر نحوه اتصال یک سون سگمنت مالتی پلکس چهار رقمه به برد آردوینو Arduino را مشاهده می کنید. شما می توانید همانند نقشه شماتیک زیر هر تعداد سون سگمنت را به برد آردوینو در صورت آزاد بودن پایه بر روی آن متصل کنید. همچنین توجه داشته باشید آند یا کاتد مشترک بودن سون سگمنتی که می خواهید به برد آردوینو متصل کنید اصلا مهم نیست، چراکه این موضوع را می توانید در هنگام برنامه نویسی تعیین کنید.

معرفی کتابخانه SevSeg

کتابخانه SevSeg.h یکی از کتابخانه های بسیار کامل و البته بهینه برای آردوینو جهت راه اندازی سون سگمنت می باشد. با استفاده از کتابخانه SevSeg.h شما می توانید بدون اینکه خودتان را درگیر برنامه نویسی پیچیده جهت راه اندازی و نمایش اعداد بر روی سون سگمنت کنید، به راحتی می توانید با نوشتن یک خط دستور عدد مورد نظرتان را بر روی هر سون سگمنتی چه آند مشترک و چه کاتد مشترک با هر تعداد رقم نمایش دهید.

فراخوانی کتابخانه SevSeg.h

برای استفاده از کتابخانه SevSeg.h ابتدا باید آنرا از انتهای همین مطلب دانلود کنید و سپس کتابخانه را در قسمت libraries نزم افزار آردوینو خود اضافه کنید. برای این منظور می توانید مسیر زیر را از طریق منوی نوار ابزار در نرم افزار آردوینو طی کنید و سپس در پنجره نهایی فایل کتابخانه SevSeg را که دانلود کرده اید، جهت افزودن انتخاب کنید.

Sketch > Include Library > Add .ZIP Library…

پس از افزودن کتابخانه SevSeg.h به نرم افزار آردوینو، حال می توانید جهت استفاده از امکانات آن در برنامه خود از طریق کد دستوری زیر کتابخانه را در برنامه خود فراخوانی کنید.

#include "SevSeg.h"

1	#include "SevSeg.h"

تعریف آبجکت

پس از فراخوانی کتابخانه SevSeg.h جهت ارتباط با آن و ارسال عدد مورد نظر جهت نمایش بر روی سون سگمنت نیاز به تعریف یک آبجکت با نام دلخواه داریم، تا در طول برنامه با آن نام آبجکت را فراخوانی کنیم. برای این منظور می توانیم از دستور زیر استفاده کنیم.

توجه : دستور زیر حتما باید قبل از زیر برنامه setup() نوشته شود.

SevSeg Seven_Segment;

1	SevSeg Seven_Segment;

Seven_Segment : در صورت تمایل به جای این کلمه می توانید از نام دلخواه مورد نظر خود استفاده کنید.

تعیین تعداد ارقام سون سگمنت متصل به آردوینو

برای اینکه کتابخانه SevSeg بتواند عدد مورد نظر شما را توسط برد آردوینو به درستی بر روی سون سگمنت نمایش دهد باید در برنامه توسط دستور زیر تعریف کنید که سون سگمنت متصل شده به برد آردوینو چند رقمه است.

توجه : دستور زیر حتما باید در زیر برنامه setup() نوشته شود.

void setup() {
  byte numDigits = 4;
}

void setup() {

byte numDigits = 4;

}

4 : شما باید به جای این عدد، تعداد ارقام سون سگمنت متصل به برد آردوینو خود را وارد کنید.

معرفی پایه های مشترک سون سگمنت

همانطور که پیشتر گفته شده بود در هر سون سگمنت تکی یک پایه مشترک داریم که بسته به اینکه آن سگمنت آند مشترک باشد یا کاتد مشترک، پایه مثبت یا منفی 7 لامپ LED موجود در آن سون سگمنت با هم مشترک شده اند. پس زمانیکه می گویم یک سون سگمنت 4 رقمه داریم یعنی این سون سگمنت دارای 4 پایه مشترک آند یا کاتد است، که هر پایه مربوط به یک سون سگمنت است. حال باید توسط دستور زیر (دستور خط 3) به برد آردوینو بگویم که هر پایه مشترک به کدام پایه از برد آردوینو متصل شده است.

توجه : دستور زیر حتما باید در زیر برنامه setup() نوشته شود.

void setup() {
  byte numDigits = 4;
  byte digitPins[] = {S1, S2, S3, S4 , Sn};
}

void setup() {

byte numDigits = 4;

byte digitPins[] = {S1, S2, S3, S4 , Sn};

}

S1 : پایه مشترک سون سگمنت اول یا سون سگمنتی که وظیفه نمایش رقم اول را دارد.

S2 : پایه مشترک سون سگمنت دوم یا سون سگمنتی که وظیفه نمایش رقم دوم را دارد.

S3 : پایه مشترک سون سگمنت سوم یا سون سگمنتی که وظیفه نمایش رقم سوم را دارد.

S4 : پایه مشترک سون سگمنت چهارم یا سون سگمنتی که وظیفه نمایش رقم چهارم را دارد.

Sn : و به همین ترتیب تا سون سگمنت آخر پایه مورد نظر را در برنامه تعریف می کنیم.

معرفی پایه های سون سگمنت

بعد از معرفی پایه های مشترک سون سگمنت که در دستور قبلی گفته شد، نوبت به معرفی هشت پایه اصلی یک سون سگمنت یعنی پایه های A,B,C,D,E,F,G,DP در برنامه می رسد. برای این منظور توسط دستور زیر (دستور خط 4) به برد آردوینو می گوید هر لامپ ال.ای.دی سون سگمنت به کدام پایه از برد آردوینو متصل شده است.

توجه : دستور زیر حتما باید در زیر برنامه setup() نوشته شود.

void setup() {
  byte numDigits = 4;
  byte digitPins[] = {S1, S2, S3, S4 , Sn};
  byte segmentPins[] = {a, b, c, d, e, f, g, dp};
}

void setup() {

byte numDigits = 4;

byte digitPins[] = {S1, S2, S3, S4 , Sn};

byte segmentPins[] = {a, b, c, d, e, f, g, dp};

}

توجه : در دستور بالا به جای حروف a,b,c,d,e,f,g,dp شماره پایه برد آردوینو که به LED مربوطه در سون سگمنت متصل گردیده را وارد نمائید.

پیکربندی سون سگمنت

توسط دستور زیر (دستور خط 5) با توجه به دستورات قبلی سون سگمنت های متصل به برد آردوینو را در برنامه پیکربندی می کنیم.

توجه : دستور زیر حتما باید در زیر برنامه setup() نوشته شود.

void setup() {
  byte numDigits = 4;
  byte digitPins[] = {S1, S2, S3, S4 , Sn};
  byte segmentPins[] = {a, b, c, d, e, f, g, dp};
  Seven_Segment.begin(COMMON, numDigits, digitPins, segmentPins);
}

void setup() {

byte numDigits = 4;

byte digitPins[] = {S1, S2, S3, S4 , Sn};

byte segmentPins[] = {a, b, c, d, e, f, g, dp};

Seven_Segment.begin(COMMON, numDigits, digitPins, segmentPins);

}

توجه : در صورتیکه سون سگمنت متصل به برد آردوینو از نوع آند مشترک است، باید به جای کلمه COMMON دستور COMMON_ANODE را بنویسید، و در صورتیکه سون سگمنت متصل به برد آردوینو از نوع کاتد مشترک است، باید به جای کلمه COMMON دستور COMMON_CATHODE را بنویسید.

تعیین میزان روشنایی سون سگمنت

با استفاده از دستور زیر می توانید میزان شدت روشنایی سون سگمنت ها را تعیین کنید. این مقدار می تواند بین 1 الی 100 درصد تنظیم شود.

توجه : دستور زیر حتما باید در زیر برنامه setup() نوشته شود.

void setup() {
  Seven_Segment.setBrightness(num);
}

void setup() {

Seven_Segment.setBrightness(num);

}

num: به جای این کلمه باید مقدار نور مورد نظر خود را که می خواهید سون سگمنت ها با آن شدت نور روشن شوند را در بازه عدد 1 الی 100 وارد نمائید.

تعیین عدد مورد نظر برای نمایش بر روی سون سگمنت

توسط دستور زیر می توانیم عدد مورد نظرمان را برای نمایش بر روی سون سگمنت تعیین کنیم.

Seven_Segment.setNumber(num, Dp);

1	Seven_Segment.setNumber(num, Dp);

num: به جای این کلمه باید عدد مورد نظر خود را که می خواهید بر روی سون سگمنت نمایش دهید را وارد کنید.

Dp : در صورتیکه عدد انتخابی شما یک عدد اعشاری است، به جای این کلمه تعداد رقم اعشار را تعیین کنید، همچنین اگر عدد شما هیچ اعشاری ندارد می توانید به جای این کلمه عدد 0 را وارد کنید.

مثال : تعیین عدد اعشاری 12/34 جهت نمایش بر روی سون سگمنت.

Seven_Segment.setNumber(1234, 2);

1	Seven_Segment.setNumber(1234, 2);

مثال : تعیین عدد 5678 جهت نمایش بر روی سون سگمنت.

Seven_Segment.setNumber(5678, 0);

1	Seven_Segment.setNumber(5678, 0);

اجرای عملیات نمایش بر روی سون سگمنت

بعد از تعیین عدد مورد نظر جهت نمایش بر روی سون سگمنت که در دستور قبلی بیان شد، حال برای اجرای عملیات نمایش و نشان دادن عدد تعیین شده بر روی سون سگمنت ها باید از دستور زیر در برنامه استفاده کنیم.

Seven_Segment.refreshDisplay();

1	Seven_Segment.refreshDisplay();

مثال :

Seven_Segment.setNumber(5678, 0);
Seven_Segment.refreshDisplay();

1 2	Seven_Segment.setNumber(5678, 0); Seven_Segment.refreshDisplay();

پروژه ساخت شمارنده با سون سگمنت و آردوینو

بعد قبل

نمونه برنامه ساخت شمارنده با سون سگمنت توسط برد آردوینو

#include "SevSeg.h"
SevSeg Seven_Segment;

void setup() {
  byte numDigits = 4;
  byte digitPins[] = {A1, A2, A3, A4};
  byte segmentPins[] = {2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
  Seven_Segment.begin(COMMON_ANODE, numDigits, digitPins, segmentPins);
  Seven_Segment.setBrightness(90);
}

void loop() {
  static unsigned long timer = millis();
  static int deciSeconds = 0;
  if (millis() >= timer) {
    deciSeconds++;
    timer += 100;
    if (deciSeconds == 10000) {
      deciSeconds = 0;
    }
    Seven_Segment.setNumber(deciSeconds, 1);
  }
  Seven_Segment.refreshDisplay();
}

#include "SevSeg.h"

SevSeg Seven_Segment;

void setup() {

byte numDigits = 4;

byte digitPins[] = {A1, A2, A3, A4};

byte segmentPins[] = {2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};

Seven_Segment.begin(COMMON_ANODE, numDigits, digitPins, segmentPins);

Seven_Segment.setBrightness(90);

}

void loop() {

static unsigned long timer = millis();

static int deciSeconds = 0;

if (millis() >= timer) {

deciSeconds++;

timer += 100;

if (deciSeconds == 10000) {

deciSeconds = 0;

}

Seven_Segment.setNumber(deciSeconds, 1);

}

Seven_Segment.refreshDisplay();

}

ویدیو ضبط شده از نحوه عملکرد پروژه

دانلود ویدئو با لینک مستقیم از سرورهای پرقدرت الکترونیک 98

الکترونیک 98 آموزش الکترونیک-رباتیک-برق-برنامه نویسی میکروکنترلرها، رسپبری پای و آردوینو

معرفی کتابخانه SevSeg جهت راه اندازی سون سگمنت با آردوینو

کاربرد و ویژگی های سون سگمنت

لیست قطعات مورد نیاز

ساختمان سون سگمنت

سون سگمنت مالتی پلکس

نحوه اتصال سون سگمنت به برد آردوینو

معرفی کتابخانه SevSeg

فراخوانی کتابخانه SevSeg.h

تعریف آبجکت

تعیین تعداد ارقام سون سگمنت متصل به آردوینو

معرفی پایه های مشترک سون سگمنت

معرفی پایه های سون سگمنت

پیکربندی سون سگمنت

تعیین میزان روشنایی سون سگمنت

تعیین عدد مورد نظر برای نمایش بر روی سون سگمنت

اجرای عملیات نمایش بر روی سون سگمنت

پروژه ساخت شمارنده با سون سگمنت و آردوینو

نمونه برنامه ساخت شمارنده با سون سگمنت توسط برد آردوینو

ویدیو ضبط شده از نحوه عملکرد پروژه

یک دیدگاه