การใช้งาน 7 Segment

การใช้งาน 7 Segment กับ Arduino ตอนที่ 2 7 Segment 4 หลัก

1. รูปแสดง 7 Segment 4 Digit (ขอบคุณรูปภาพจาก tandyonline.co.uk)

การใช้งาน 7 Segment แบบหลายหลัก สามารถควบคุมได้แบบเดียวกับ 7 Segment แบบหลักดียว แต่มีขา Common เพิ่มขึ้นมา เพื่อควบคุมให้ 7 Segment หลักที่ต้องการติดขึ้นมา โดยอาศัยหลักการที่ว่า การแสดงผลตัวเลขในแต่ละหลักสลับกันไปแบบรวดเร็ว (ระดับ 50mS - 1mS) จะทำให้ดวงตาของเราไม่สามารถสังเกตุเห็นการสลับการแสดงผลได้ทัน ทำให้เรามองเห็นตัวเลขติดพร้อมๆกันในทุกๆหลัก ทั้งๆที่ในเสี้ยววินาทีนั้นมีตัวเลขติดแค่หลักเดียว

2. รูปแสดงหลักการแสดงผลตัวเลขของ 7 Segment หลายหลัก (ขอบคุณรูปภาพจาก antronics.co.uk)

3. รูปแสดงขาของ 7 Segment 4 Digit (ขอบคุณภาพจาก arduino.fisch.lu)

การสั่งให้ 7 Segment แสดงผลตัวเลขออกมาในแต่ละหลักจะใช้การควบคุมขา Common

• Common Anode - ขาคอมม่อนจะต้องได้รับลอจิก 1 ตัวเลขจึงจะแสดงผล
• Common Cathode - ขาคอมม่อนจะต้องได้รับลอจิก 0 ตัวเลขจึงจะแสดงผล

โดยที่การแสดงผลตัวเลขที่หลักใดๆก็ตาม หลักอื่นๆจะต้องไม่มีการแสดงผล หากมีการแสดงผลหลายๆหลักพร้อมกันจะทำให้การแสดงผลตัวเลขไม่สมบูรณ์ (มองไม่เป็นตัวเลข)

การต่อวงจรใช้งานกับ Arduino

ทั้งแบบ Common Anode และ Common Cathode ต่อใช้งานแบบเดียวกัน แต่จะแตกต่างกันในส่วนของโค้ดโปรแกรม

โค้ดโปรแกรม Arduino

เนื่องจากการจะเขียนโปรแกรมให้ภายในลูป (loop function) นั้นจัดการการแสดงผลตัวเลขไปพร้อมๆกับการประมวลผลอื่นๆจะทำให้ค่อนข้างที่จะเขียนโค้ดได้ยาก ดังนั้นเพื่อให้ง่ายต่อการเขียนโค้ด จึงต้องใช้อินเตอร์รัพท์ภายในเข้ามาเกี่ยวข้อง ซึ่งอินเตอร์รัพท์นี้จะช่วยแสดงผลตัวเลขได้ตลอดเวลา แม้ภายในฟังก์ชั่นหลัก (loop setup function) จะทำงานอย่างอื่น เช่น ติด delay() อยู่ก็ตาม การแสดงผลตัวเลขก็ยังดำเนินต่อไปแบบไม่มีปัญหา

เนื่องจากการใช้อินเตอร์รัพท์แบบภายในค่อนข้างยุ่งยากในการใช้งาน ดังนั้นจึงต้องใช้ไลบารี่ TimerOne เข้ามาเกี่ยวข้อง เพื่อความง่ายในการใช้งาน

สามารก๊อบโค้ดด้านล่างอัพลงบอร์ด Arduino แล้วดูผลการทำงานได้เลย

#include "TimerOne.h"

int D1 = 8;

int D2 = 9;

int D3 = 10;

int D4 = 11;

int CommonAK = 1; // Common Anode set to 1, Common Cathode set to 2

int num[] = { 0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F };

int OnDigi = 0;

int NumberDisplay = 0;

bool ColonShow = false;

void setup() {

  // put your setup code here, to run once:

  Begin7Segment4Digi();

  NumberDisplay = 2558;

}

void loop() {

  

}

void Begin7Segment4Digi() {

  DDRD  = 0xFF;

  pinMode(D1, OUTPUT);

  pinMode(D2, OUTPUT);

  pinMode(D3, OUTPUT);

  pinMode(D4, OUTPUT);

  digitalWrite(D1, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

  digitalWrite(D2, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

  digitalWrite(D3, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

  digitalWrite(D4, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

  Timer1.initialize(1000); // 1000 = 1mS

  Timer1.attachInterrupt(NextDigi);

}

void NextDigi() {

  digitalWrite(D1, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

  digitalWrite(D2, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

  digitalWrite(D3, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

  digitalWrite(D4, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

  int ShowOn = 0;

  OnDigi = (OnDigi==4 ? 1 : OnDigi+1);

  if (OnDigi==1) {

    if (NumberDisplay<10)

      ShowOn = NumberDisplay;

    else

      ShowOn = NumberDisplay%10;

  } else if (OnDigi==2) {

    if (NumberDisplay<10)

      ShowOn = 0;

    if (NumberDisplay<100)

      ShowOn = NumberDisplay/10;

    if (NumberDisplay<1000)

      ShowOn = (NumberDisplay/10)%10;

    if (NumberDisplay<10000)

      ShowOn = (NumberDisplay/10)%10;

  } else if (OnDigi==3) {

    ShowOn = (NumberDisplay / 100) % 10;

  } else if (OnDigi==4) {

    ShowOn = NumberDisplay / 1000;

  }

  if (CommonAK==1)

    PORTD = ~((num[ShowOn])|(ColonShow&&OnDigi==3 ? 0x80 : 0));

  else

    PORTD = ((num[ShowOn])|(ColonShow&&OnDigi==3 ? 0x80 : 0));

  if (OnDigi==1) {

    digitalWrite(D1, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

    digitalWrite(D2, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

    digitalWrite(D3, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

    digitalWrite(D4, (CommonAK==1 ? HIGH : LOW));

  } else if (OnDigi==2) {

    digitalWrite(D1, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

    digitalWrite(D2, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

    digitalWrite(D3, (CommonAK==1 ? HIGH : LOW));

    digitalWrite(D4, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

  } else if (OnDigi==3) {

    digitalWrite(D1, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

    digitalWrite(D2, (CommonAK==1 ? HIGH : LOW));

    digitalWrite(D3, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

    digitalWrite(D4, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

  } else if (OnDigi==4) {

    digitalWrite(D1, (CommonAK==1 ? HIGH : LOW));

    digitalWrite(D2, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

    digitalWrite(D3, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

    digitalWrite(D4, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

  }

}

จากโค้ด หากต้องการเปลี่ยนตัวเลขเป็นตัวเลขใดๆที่แสดงผลในหน้าจอ เพียงแค่เซ็ตตัวแปร NumberDisplay เป็นตัวเลขที่ต้องการ (ไม่เกิน 4 หลัก) ก็จะทำให้ตัวเลขที่แสดงผลเปลี่ยนไป

• Common Anode - เซ็ตให้ CommonAK = 1
• Common Cathode- เซ็ตให้ CommonAK = 2

หากต้องการให้เครื่องหมายโคล่อน (:) ติด หรือดับ สามารถควบคุมได้โดยเซ็ตให้ตัวแปร ColonShow เป็น true หรือ false