AVR- 4 digit 7 Segment Sayıcı (MCU-74HC595-SPI)

Uzun zamandır bir şey yapmadım ve yazmadım. Bir tekrar çalışması olsun ve boş boş duran bazı parçaları değerlendirerek uygulamalar yapmak istedim. Facebook gruplarında sıkça sorulduğunu gördüğüm ve hiç kullanmadığım Led display kullanmaya karar verdim. Basit bir sayaç yapacağım. Zamana göre değişen bu sayaç ve displayi direk MCU, 74hc595 ve SPI-74hc595 ile kullanacağım. Bir amatör olarak öğrenmeye ve bunları paylaşmaya devam ediyorum.  Benim gibi amatörlere faydalı olacağını umarım.

7 Segment Display

8 Rakamını çizecek şekilde yerleştirilmiş ledlerden oluşur. İlgili bacaklara bağlantı yapar ve ledi yakarak istediğimiz rakamı oluşturabiliriz. Saat, gösterge ve sayıcı gibi birçok alanda kullanılır. Bu yazıda 4 haneli (digit) bir ürün kullanacağım. Ürün üstünde “5641BS” yazılı aşağıda bilgi sayfasından alınmış şema bulunmaktadır.

Bir digit içindeki ledler A-F olarak isimlendirilmiştir. Her hane için bu ledlerin eksi (katot) uçları birleştirilmiştir. 6,8,9 ve 12 numaralı bacaklara artı “1, high” ve diğer bacaklara eksi “0, low” verdiğimizde tüm ledler yanacaktır. Her digitin farklı yanmasını istersek artı uçları (6,8,9,12) ayrı ayrı beslememiz gerekir.

Bu displayleri kullanmanın püf noktası tam olarak artı uçların sırasıyla beslenmesidir. Digit 1 den digit 4 e kadar sırasıyla beslemenin verilmesi insanın gözünün algılamasından daha hızlı olarak yapılacaktır. Böylece yanıp sönme titreme fark edilmeyecektir.

Örnek olarak 0123 yazmak istediğimizde yapmamız gerekeni teorik olarak belirteyim. Digit1 pin 12 artı “1,high” besleme verilecek buna karşılık pin 6,8 ve 9 eksi “0, low” olarak kalacak.  0 rakamı için şemaya göre “A,B,C,D,E,F” pinleri eksi “0”, low”olacak diğer pinler ledin yanmaması için artı “1, high” olacak. Digit2 için 9 “high” olacak diğer digit pinleri “low” olacak. 1 rakamı için “B,C” ledlerinin yanması gerekir. Bu ledlerin pinleri “low” diğerleri “high” olacaktır. Digit3 ve digit 4 için de benzer şekilde devam edecektir.

Her rakam için yanması gereken ledlerin bağlı olduğu pinler “0, low”  yanmaması için “1, high” olması gerekiyor. Bunu her seferinde tek tek yazmakla uğraşmak saçma olur. Bir tablo oluşturarak sorunu çözebiliriz. Farklı kaynaklarda farklı tablolar görebilirsiniz. Bu tamamen ledlerin sırası ve kullanılan ürünü ortak anot veya katot olmasına göre değişir. “2” için aşağıdaki tabloyu inceleyelim.

Avr’ nin bir portunu ledlerin bağlantısı için ayırdım. A pini Portun 0 numaralı pinine bağlı olacak şekilde sıraladım. Bu bağlantıya göre “0, low “ olan led yanacak. Buna göre 2 için port çıkış registerini “0B 1010 0100” yapmam gerekiyor. Aşağıda kod içinde tüm rakamların tablosu var. Bu çıkış durumlarını bir dizi içine rakam sırasına göre alacağız. Dizinin ilgili elemanını çağırdığımızda port çıkışı dizinin elemanına eşitlenecek ve istediğimiz rakamı yazacağız.

Bağlantı şeması:

Timer kullanımı

Bu konuya daha önce detaylıca değindim, burada sadece haneler arası geçişlerde ne yaptığımı anlatacağım. Daha önce ki yazılarda gerekli ayarları ve modları aktarmıştım. Timer0 birimini CTC modunda ve OCR0A karşılaştırma kesmesi kullanacağım. İlgili ayarlamalar aşağıda yazılı. 1 ms de bir kesme oluşturacağım. Her kesmede zaman değişkeni bir artacak. Zaman değişkeninin değerine bağlı olarak digit arası geçiş yapılacak. Bunun için bir digit değişkeni tanımladım. Ayarladığım değere bağlı olarak digit değişkeni artacak. Bu değer ister 5 ms de bir ister 100 ms de bir olabilir. Titreme ve geçişi göstermek için değiştirebilirsiniz. Digit1-4 pinleri PORTB 0-4 pinlerine bağlı durumda. Displayin beslemesini MCU üstünden yapmak doğru olmaz ayrıca daha büyük paneller şeklinde bir çalışma da olabilir. Bu nedenle bir transistör ile anahtarlama yaptım. Elimde PNP olarak BC327 var ve akım değerleri bu iş için uygun. Direk MCU ile bağlantı yaptığımda çıkış “1, high” olduğunda digit çalışacaktı fakat transistör kullandığım için “0, low” olunca çalışacak.

Digit1 için PORTB|=0B 1111 1110, bir başka deyişle PORTB&=~(1<<0) olmalıdır. Portb nin 0. Pini “0, low” olduğunda digit1 yanacaktır.

Digit 4 için PORTB|=0B 1111 0111 veya PORTB&=~(1<<3) olmalıdır. Digit arası geçiş için belirlediğimiz süre bitiminde Portb nin çıkışı bir bit sola kaydırılıyor. PORTB diğer pinleri başka işler için kullanılıyor olabilir. Bunun  için ilk dört bit dışında diğer pinlere maskeleme yaparak sadece istediğimiz pini “0” yapacağız.

Kesme içinde haneler arası geçişi bu şekilde yaparken ilgili digitte hangi rakamın yanacağını dizi içindeki tablodan alıyoruz. Her digitin doğru rakamı yakması için switch case ile işlem yapıyoruz. Digit değişkeni değerine göre yazılması gereken değerleri yazdırıyoruz. Bu değerleri basamaklarına ayırarak değişkenlere atıyoruz ve ekrana yazıyoruz.

 

Haneler arası geçişler sırasıyla 500, 50, 10 ve 5ms dir. 5 ms de ki hareketi gözümüzün yakalama şansı kalmıyor.

Kalan ayrıntıları açıklama olarak yazdım. İlk olarak MCU ya direk bağlı hali bu şekilde olacak.

SPI-74HC595

Bu kadar çok pini kullanma yerine seri giriş paralel çıkış sağlayan 74HC595 ile yapmak mümkün. 74HC595 burada değindim aynı fonksiyonlar ve bu fonksiyonlar olmada SPI ile bağlantılı olarak kullanımı için kodlar aşağıdadır. Burada SPI konusuna girmeyeceğim çok fazla kaynak var ve çok kolay. Dilerseniz SPI için buraya bakabilirsiniz. Kodlara geçmeden önce display bağlantısında değişiklik yok MCU ile arada 74HC595 olacak. Not: Şemada göreceğiniz gibi digit pinleri PORTD ye bağlandı.

Bağlantı şeması:

Avr ile 74HC595:

AVR SPI-74HC595

Bu yazı Haluk ŞİMŞEK tarafından yazılmıştır.

You may also like...

2 Responses

  1. If you intend to add all these chips and complicate things up why don’t you just use a single mega8 (or any other mcu) driving the display segments directly, and four transistors for multiplexing. Then use SPI or any interface you like to send the value from ATtiny (your main mcu) to mega8 (the display mcu) or maybe write the complete code in one mcu (I’m still not sure why you are against multiplexing) a. the price difference in the local market of mega8 and “all these chips” is tangible b. for production it doesn’t require step of programming mcu c. gaining knowledge, experience d. it feels good when people say “it doesn’t work this way” but in fact it works.

    • Haluk Şimşek dedi ki:

      Bu yazıda iki farklı donanım ile çalışma prensibini anlatmaya çalıştım. Farklı MCU ile farklı donanımla da çalıştırılabilir. MCU ya direk display bağlantısı veya başka bir entegreyle bağlantı buna siz karar vereceksiniz.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.