التحكم في عرض الأجزاء السبعة باستخدام Arduino و 74HC595 Shift Register: 6 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

مرحبًا ، ما الأمر يا رفاق! Akarsh هنا من CETech.

من الجيد إلقاء نظرة على شاشات Seven Segment وهي دائمًا أداة مفيدة لعرض البيانات في شكل أرقام ولكن هناك عيبًا فيها وهو أنه عندما نتحكم في عرض Seven Segment Display في الواقع ، فإننا نتحكم في 8 مصابيح LED مختلفة وللتحكم نطلب كل منها مخرجات مختلفة ، لكن إذا استخدمنا دبوس GPIO منفصلًا لكل من مصابيح LED على شاشة العرض المكونة من سبعة أجزاء ، فقد نواجه نقصًا في الدبابيس الموجودة على وحدة التحكم الدقيقة الخاصة بنا ، وفي النهاية لن يتبقى لنا مكان لإجراء اتصالات مهمة أخرى. قد يبدو لك هذا مشكلة كبيرة ولكن حل هذه المشكلة بسيط للغاية. نحتاج فقط إلى استخدام 74HC595 Shift Register IC. يمكن استخدام 74HC595 IC واحدًا لتوفير مخرجات لـ 8 نقاط مختلفة بخلاف ذلك يمكننا أيضًا توصيل عدد من هذه الدوائر المتكاملة واستخدامها للتحكم في عدد كبير من الأجهزة أيضًا عن طريق استهلاك 3 دبابيس GPIO فقط من وحدة التحكم الدقيقة الخاصة بك.

لذلك في هذا المشروع ، سنستخدم 74HC595 Shift Register IC مع Arduino للتحكم في عرض سبعة قطاعات فقط باستخدام 3 دبابيس GPIO في Arduino وفهم كيف يمكن أن يثبت IC هذا أنه أداة رائعة.

الخطوة 1: احصل على ثنائي الفينيل متعدد الكلور لمشاريعك المصنعة

يجب عليك التحقق من PCBWAY لطلب مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عبر الإنترنت بسعر رخيص!

يمكنك الحصول على 10 مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالية الجودة يتم تصنيعها وشحنها إلى عتبة داركم بسعر رخيص. ستحصل أيضًا على خصم على الشحن على طلبك الأول. قم بتحميل ملفات Gerber الخاصة بك على PCBWAY لتصنيعها بجودة جيدة ووقت استجابة سريع. تحقق من وظيفة عارض جربر على الإنترنت. مع نقاط المكافأة ، يمكنك الحصول على أشياء مجانية من متجر الهدايا الخاص بهم.

الخطوة 2: حول 74HC595 Shift Register

سجل التحول 74HC595 هو 16 دبوس SIPO IC. يرمز SIPO إلى Serial In and Parallel Out مما يعني أنه يأخذ الإدخال التسلسلي بتة واحدة في كل مرة ويوفر إخراجًا متوازيًا أو في نفس الوقت على جميع دبابيس الإخراج. نحن نعلم أن سجلات Shift تُستخدم عمومًا لأغراض التخزين وأن خاصية السجلات تُستخدم هنا. تنزلق البيانات عبر دبوس الإدخال التسلسلي وتنتقل إلى دبوس الإخراج الأول وتبقى هناك حتى يأتي إدخال آخر داخل IC بمجرد تلقي إدخال آخر ، ينتقل الإدخال المخزن مسبقًا إلى الإخراج التالي وتأتي البيانات المدخلة حديثًا إلى أول دبوس. تستمر هذه العملية حتى يصبح تخزين IC غير ممتلئ ، أي حتى تلقي 8 مدخلات. ولكن عندما يصبح تخزين IC ممتلئًا بمجرد تلقي الإدخال التاسع ، يخرج الإدخال الأول من خلال دبوس QH 'إذا كان هناك سجل إزاحة آخر مرتبط بالسجل الحالي من خلال دبوس QH' ، ثم تنتقل البيانات إلى ذلك قم بالتسجيل وإلا فإنها تضيع وتستمر البيانات الواردة في القدوم عن طريق تحريك البيانات المخزنة مسبقًا. تُعرف هذه العملية باسم الفائض. يستخدم IC هذا 3 دبابيس GPIO فقط للاتصال بالمتحكم الدقيق ، وبالتالي من خلال استهلاك 3 دبابيس GPIO فقط من وحدة التحكم الدقيقة ، يمكننا التحكم في الأجهزة اللانهائية عن طريق ربط عدد من هذه الدوائر المتكاملة ببعضها البعض.

من الأمثلة الواقعية التي تستخدم سجل الإزاحة "وحدة تحكم نينتندو الأصلية". كانت وحدة التحكم الرئيسية في Nintendo Entertainment System بحاجة إلى ضغط جميع الأزرار بشكل متسلسل ، واستخدمت سجل التحول لإنجاز هذه المهمة.

الخطوة 3: تثبيت مخطط 74HC595

على الرغم من توفر IC هذا في عدد من الأصناف والنماذج ، سنناقش هنا Pinout of Texas Instruments SN74HC595N IC. لمزيد من المعلومات التفصيلية حول هذا IC ، يمكنك الرجوع إلى ورقة البيانات الخاصة به من هنا.

يحتوي Shift Register IC على المسامير التالية: -

1) GND - هذا الدبوس متصل بالدبوس الأرضي للميكروكونترولر أو مزود الطاقة.

2) Vcc - هذا الدبوس متصل بـ Vcc للميكروكونترولر أو مزود الطاقة لأنه مستوى منطقي 5 فولت IC. 5V مصدر الطاقة هو الأفضل لذلك.

3) SER - هو إدخال بيانات رقم التعريف الشخصي التسلسلي بشكل تسلسلي من خلال هذا الدبوس ، أي يتم إدخال بت واحد في كل مرة.

4) SRCLK - إنه دبوس ساعة سجل التحول. يعمل هذا الدبوس كساعة لـ Shift Register حيث يتم تطبيق إشارة الساعة من خلال هذا الدبوس. نظرًا لأن IC عبارة عن حافة موجبة يتم تشغيلها بحيث يتم تحويل البتات إلى سجل Shift ، يجب أن تكون هذه الساعة عالية.

5) RCLK - إنه دبوس ساعة التسجيل. إنه رقم تعريف شخصي مهم للغاية لأنه من أجل مراقبة المخرجات على الأجهزة المتصلة بهذه الدوائر المتكاملة ، نحتاج إلى تخزين المدخلات في المزلاج ولهذا الغرض ، يجب أن يكون دبوس RCLK مرتفعًا.

6) SRCLR- هو رقم التعريف الشخصي لـ Shift Register. يتم استخدامه كلما احتجنا إلى مسح تخزين سجل Shift. يقوم بتعيين العناصر المخزنة في السجل على 0 مرة واحدة. إنه رقم منطقي سلبي ومن ثم كلما احتجنا إلى مسح السجل ، نحتاج إلى تطبيق إشارة منخفضة على هذا الدبوس وإلا يجب الاحتفاظ به عند HIGH.

7) OE- هو إخراج تمكين دبوس. إنه دبوس منطقي سالب وكلما تم ضبط هذا الدبوس على HIGH يتم تعيين السجل في حالة مقاومة عالية ولا يتم إرسال النواتج. للحصول على المخرجات ، نحتاج إلى ضبط هذا الدبوس على مستوى منخفض.

8) Q1-Q7 - هذه هي دبابيس الإخراج وتحتاج إلى توصيلها بنوع من المخرجات مثل مصابيح LED وشاشة سبعة أجزاء وما إلى ذلك.

9) QH '- هذا الدبوس موجود حتى نتمكن من ربط هذه الدوائر المتكاملة في سلسلة ديزي إذا قمنا بتوصيل هذا QH' بدبوس SER لدائرة متكاملة أخرى ، وأعطينا كلاهما نفس إشارة الساعة ، فسوف يتصرفان مثل IC واحد مع 16 النواتج. بالطبع ، لا تقتصر هذه التقنية على مرحلتين مرحلتين - يمكنك إجراء سلسلة ديزي بقدر ما تريد إذا كان لديك ما يكفي من القوة لكل منهم.

الخطوة 4: توصيل الشاشة مع Arduino من خلال 74HC595

الآن لدينا معرفة كافية حول Shift Register IC ومن ثم سننتقل إلى جزء التنفيذ. في هذه الخطوة ، سنقوم بإجراء الاتصالات من أجل التحكم في SSD مع Arduino من خلال 74HC595 IC.

المواد المطلوبة: Arduino UNO ، عرض سبعة أجزاء ، 74HC595 Shift Register IC ، كبلات Jumper.

1) قم بتوصيل IC بـ SSD بالطريقة التالية: -

• IC Pin No. 1 (Q1) لعرض دبوس المقطع B عبر المقاوم.
• IC Pin No. 2 (Q2) لعرض دبوس المقطع C عبر المقاوم.
• IC Pin No. 3 (Q3) لعرض دبوس المقطع D عبر المقاوم.
• IC Pin No. 4 (Q4) لعرض دبوس المقطع E عبر المقاوم.
• IC Pin No. 5 (Q5) لعرض دبوس المقطع F من خلال المقاوم.
• IC Pin No. 6 (Q6) لعرض دبوس المقطع G من خلال المقاوم.
• IC Pin No. 7 (Q7) لعرض دبوس المقطع Dp من خلال المقاوم.
• دبوس مشترك على شاشة العرض إما بالتيار الكهربائي أو السكة الأرضية. إذا كان لديك شاشة عرض أنود مشتركة ، فقم بتوصيل مشترك بسكة الطاقة ، وإلا لتوصيل شاشة عرض الكاثود المشتركة بالسكة الأرضية

2) قم بتوصيل دبوس رقم 10 (سجل مسح الدبوس) من IC بسكة الطاقة. سيمنع السجل من المقاصة لأنه رقم تعريف منخفض نشط.

3) قم بتوصيل دبوس رقم 13 (دبوس تمكين الإخراج) الخاص بـ IC بالسكة الأرضية. وهو عبارة عن دبوس نشط عالي وبالتالي عند الاحتفاظ به عند مستوى منخفض ، فإنه سيمكن IC من إعطاء مخرجات.

4) قم بتوصيل Arduino Pin 2 بـ Pin12 (Latch Pin) من IC.

5) قم بتوصيل Arduino Pin 3 إلى Pin14 (Data Pin) من IC.

6) قم بتوصيل Arduino Pin 4 بـ Pin11 (Clock Pin) من IC.

7) قم بتوصيل Vcc و GND من IC إلى Arduino.

بعد القيام بكل هذه الاتصالات ، ستنتهي بدائرة مشابهة لتلك الموجودة في الصورة أعلاه وبعد كل هذه الخطوات تحتاج إلى التوجه إلى جزء الترميز.

الخطوة 5: ترميز Arduino للتحكم في عرض الأجزاء السبعة

في هذه الخطوة ، سنقوم بترميز Arduino UNO لعرض أرقام مختلفة على شاشة Seven Segment. الخطوات الخاصة به هي كما يلي: -

1) قم بتوصيل Arduino Uno بجهاز الكمبيوتر الخاص بك.

2) توجه إلى مستودع Github لهذا المشروع من هنا.

3) في المستودع ، افتح ملف "7segment_arduino.ino" وهذا سيفتح رمز هذا المشروع.

4) انسخ هذا الرمز والصقه في Arduino IDE الخاص بك وقم بتحميله على اللوحة.

عندما يتم تحميل الرمز ، ستتمكن من رؤية الأرقام من 0 إلى 9 تظهر على الشاشة في تأخير لمدة ثانية واحدة.

الخطوة 6: يمكنك أن تصنع بنفسك مثل هذا

لذلك باتباع كل هذه الخطوات ، يمكنك إنشاء هذا المشروع بمفردك والذي سيبدو كما هو موضح في الصورة أعلاه. يمكنك أيضًا تجربة نفس المشروع بدون Shift Register IC وستتعرف على مدى فائدة هذا IC في توفير مخرجات لكائنات متعددة في وقت واحد باستخدام عدد أقل من دبابيس GPIO. يمكنك أيضًا تجربة التسلسل التعاقبي لعدد من هذه الدوائر المتكاملة والتحكم في عدد كبير من أجهزة الاستشعار أو الأجهزة وما إلى ذلك.

آمل أن تكون قد أحببت هذا البرنامج التعليمي.