Arduino + 7 Segmentos (74HC595, 74HC4511)

Este circuito permite controlar vários displays 7-Segmentos com apenas 3 pinos de um Arduino. Para isso utiliza-se um registo de deslocamento (74HC595) e um controlador do 7-Segmentos para fazer a descodificação dos algarismos (binário –> 7-Segmentos).

Materiais

• 1 ATMega328p (*)
• 1 Cristal 16MHz (*)
• 2 Condesadores Cerâmicos 22pF (*)
• 14 Resistências 220 Ohm
• 2 74HC4511 – BCD to 7-segment latch/decoder/driver
• 1 74HC595 – 8 Bit Shift Registers with 3-State Output Register

Caso seja utilizado um Arduino os componentes assinalados com (*) não são necessários.

Para representar o maior algarismo em binário (9 –> 1001) necessitamos de 4-bits, assim podemos utilizar o 74HC595 para controlar 2 display de 7-Segmentos, uma vez que este é um registo de deslocamento de 8 bits. Para que o número em binário possa ser representado no display é necessário utilizar o 74HC4511 para efectuar o controlo dos 7 LED’s do display.
É necessário um registo de deslocamento por cada 2 displays e por cada display é necessário um driver (74HC4511).
Caso sejam utilizados 4 displays de 7-Segmentos serão necessários 2 shift registers ligados em cascata e 4 driver dos 7-Segmentos. Serão também necessárias algumas alterações no código de modo a poder controlar os 4 displays.

Esquema do Circuito

Código Arduino

/*
* LCD circuit:
*   LCD RS pin to digital pin 12
*   LCD Enable pin to digital pin 11
*   LCD D4 pin to digital pin 5
*   LCD D5 pin to digital pin 4
*   LCD D6 pin to digital pin 3
*   LCD D7 pin to digital pin 2
*   LCD R/W pin to ground
*   10K resistor:
*       ends to +5V and ground
*       wiper to LCD VO pin (pin 3)
*/

#include <LiquidCrystal.h>

//Pin connected to latch pin (ST_CP) of 74HC595
const int latchPin = 9;
//Pin connected to clock pin (SH_CP) of 74HC595
const int clockPin = 12;
////Pin connected to Data in (DS) of 74HC595
const int dataPin = 11;

// initialize the library with the numbers of the interface pins
LiquidCrystal lcd(8, 7, 6, 4, 3, 2);

int seven_seg_digits[10][4] = { { 0,0,0,0 }, // = 0
                                { 0,0,0,1 }, // = 1
                                { 0,0,1,0 }, // = 2
                                { 0,0,1,1 }, // = 3
                                { 0,1,0,0 }, // = 4
                                { 0,1,0,1 }, // = 5
                                { 0,1,1,0 }, // = 6
                                { 0,1,1,1 }, // = 7
                                { 1,0,0,0 }, // = 8
                                { 1,0,0,1 } // = 9
                                };

void disp7Segm(int digit)
{
    digitalWrite(5, seven_seg_digits[digit][0]);
    digitalWrite(9, seven_seg_digits[digit][1]);
    digitalWrite(10, seven_seg_digits[digit][2]);
    digitalWrite(11, seven_seg_digits[digit][3]);
}

void setup() {
    // set up the LCD's number of columns and rows:
    lcd.begin(16, 2);
    pinMode(latchPin, OUTPUT);
    pinMode(dataPin, OUTPUT);
    pinMode(clockPin, OUTPUT);
}

void loop() {
    // Print a message to the LCD.
    lcd.print("hello, world!");
    // set the cursor to column 0, line 1
    // (note: line 1 is the second row, since counting begins with 0):
    lcd.setCursor(0, 1);
    // print the number of seconds since reset:
    lcd.print(millis()/1000);
    
    for(int j=0; j<200; j++){
    disp7SegmWrite(j);
    delay(100);
    }
}

// This method sends bits to the shift register:
void registerWrite(int whichPin, int whichState) {
    // the bits you want to send
    byte bitsToSend = 0;
    // turn off the output so the pins don't light up
    // while you're shifting bits:
    digitalWrite(latchPin, LOW);
    // turn on the next highest bit in bitsToSend:
    bitWrite(bitsToSend, whichPin, whichState);
    // shift the bits out:
    shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, bitsToSend);
    // turn on the output so the LEDs can light up:
    digitalWrite(latchPin, HIGH);
}

void disp7SegmWrite(int number) {
    int num1=0, num2=0;
    if((number < 0) || (number > 99)){
        number = 0;
    }
    num1=number/10;
    num2=number%10;
    // the bits you want to send
    byte bitsToSend = 0;
    // turn off the output so the pins don't light up
    // while you're shifting bits:
    digitalWrite(latchPin, LOW);
    
    //Escreve num1 (digito mais significativo)
    bitWrite(bitsToSend, 0, seven_seg_digits[num1][3]);
    bitWrite(bitsToSend, 1, seven_seg_digits[num1][2]);
    bitWrite(bitsToSend, 2, seven_seg_digits[num1][1]);
    bitWrite(bitsToSend, 3, seven_seg_digits[num1][0]);
    
    //Escreve num2 (digito menos significativo)
    bitWrite(bitsToSend, 4, seven_seg_digits[num2][3]);
    bitWrite(bitsToSend, 5, seven_seg_digits[num2][2]);
    bitWrite(bitsToSend, 6, seven_seg_digits[num2][1]);
    bitWrite(bitsToSend, 7, seven_seg_digits[num2][0]);
    // shift the bits out:
    shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, bitsToSend);
    // turn on the output so the LEDs can light up:
    digitalWrite(latchPin, HIGH);
}

Downloads

• Esquema (PDF)
• Código (Arduino)
• 74HC595 Datasheet
• 74HC4511 Datasheet