Display de 7 segmentos multiplexados

Display de 7 segmentos
Prof.MSc.Rodrigo Maximiano Antunes de Almeida
Universidade Federal de Itajub´a
rodrigomax@unifei.edu.br
ELT024 Display de 7 segmentos rodrigomax@unifei.edu.br 1 / 29

Programa¸cão dos Periféricos
Revisão

Acesso `as portas do microcontrolador
Porta Endere¸co dos dados Endere¸co de conﬁg. (TRIS)
PORTA 0xF80 0xF92
PORTB 0xF81 0xF93
PORTC 0xF82 0xF94
PORTD 0xF83 0xF95
PORTE 0xF84 0xF96

1// d e f i n e s para p o r t a s de entrada e s a´ı d a
2#d e f i n e PORTD (∗( v o l a t i l e near unsigned char ∗) 0xF83 )
3#d e f i n e TRISD (∗( v o l a t i l e near unsigned char ∗) 0xF95 )
4// i n i c i o do programa
5void main ( void ) interrupt 0
6{
7 // configurando todos os pinos como s a´ı d a s
8 TRISD = 0b00000000 ;
9 // l i g a apenas os quatro ´u l t i m o s l e d s
10 PORTD = 0b11110000 ;
11 //mant´em o sistema l i g a d o i n d e f i n i d a m e n t e
12 f o r ( ; ; ) ;
13}

1// b a s i c o . h
2// fun¸c˜oes de b i t
3#d e f i n e BitSet ( arg , b i t ) (( arg ) |= (1<< b i t ) )
4#d e f i n e B i t C l r ( arg , b i t ) (( arg ) &= ˜(1<< b i t ) )
5#d e f i n e B i t F l p ( arg , b i t ) (( arg ) ˆ= (1<< b i t ) )
6#d e f i n e BitTst ( arg , b i t ) (( arg ) & (1<< b i t ) )
7
8// d e f i n e s para r e g i s t r o s e s p e c i a i s
9#d e f i n e PORTA (∗( v o l a t i l e near unsigned char ∗) 0xF80 )
10#d e f i n e PORTB (∗( v o l a t i l e near unsigned char ∗) 0xF81 )
11#d e f i n e PORTC (∗( v o l a t i l e near unsigned char ∗) 0xF82 )
12#d e f i n e PORTD (∗( v o l a t i l e near unsigned char ∗) 0xF83 )
13#d e f i n e PORTE (∗( v o l a t i l e near unsigned char ∗) 0xF84 )
14
15#d e f i n e TRISA (∗( v o l a t i l e near unsigned char ∗) 0xF92 )
16#d e f i n e TRISB (∗( v o l a t i l e near unsigned char ∗) 0xF93 )
17#d e f i n e TRISC (∗( v o l a t i l e near unsigned char ∗) 0xF94 )
18#d e f i n e TRISD (∗( v o l a t i l e near unsigned char ∗) 0xF95 )
19#d e f i n e TRISE (∗( v o l a t i l e near unsigned char ∗) 0xF96 )

Configura¸cão dos periféricos

Configura¸cão dos periféricos
Term. Descri¸cão
Configurar
como
Fun¸cão
4 RA2/AN2/VREF-/CVREF RA2 Display 2
7 RA5/AN4/SS/C2OUT RA5 Display 1
8 RE0/AN5/CK1SPP RE0 RS-LCD / Display 3
10 RE2/AN7/OESPP RE2 RW-LCD / Display 4
19 RD0/SPP0 RD0
Barramento de dados
para o LCD/7seg/Led
20 RD1/SPP1 RD1
21 RD2/SPP2 RD2
22 RD3/SPP3 RD3
27 RD4/SPP4 RD4
Barramento de dados
para o LCD / 7seg /
Led
28 RD5/SPP5/P1B RD5
29 RD6/SPP6/P1C RD6
30 RD7/SPP7/P1D RD7

Evolu¸cão das válvulas nixie
Objetivo: reproduzir algarismos (números) arábicos
0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
Efeito colateral: reproduzir letras
maiúsculas: A, C, E, F, H, J, L, P, S, U, Z
minúsculas: a, b, c, d, h, i, n, o, r, t, u
Reprodu¸cão de pequenas mensagens
Reprodu¸cão de valores hexadecimal
digitos hex: A, b, C, d, E, F

http://www.hobbyprojects.com/the diode/seven segment d

A montagem dos algarismos é feita ligando ou desligando cada um
dos 7 segmentos.
Por exemplo o número 2: é necessário ligar apenas os segmentos/leds
a, b, g, e, d.1
Para acender o led é necessário saber se o display é de catodo ou
anôdo comum.
catodo comum: cada led é aceso com 0 volts
anôdo comum: cada led é aceso com 5 volts
1
Imagine a estrutura gfedcba, onde cada bit é um segmento. O número 2 é
representado por 0b1011011 ou 0x5B

Display g f e d c b a Hex. (0gfedcba)
0 0 1 1 1 1 1 1 3F
1 0 0 0 0 1 1 0 06
2 1 0 1 1 0 1 1 5B
3 1 0 0 1 1 1 1 4F
4 1 1 0 0 1 1 0 66
5 1 1 0 1 1 0 1 6D
6 1 1 1 1 1 0 1 7D
7 0 0 0 0 1 1 1 07
8 1 1 1 1 1 1 1 7F
9 1 1 0 1 1 1 1 6F
A 1 1 1 0 1 1 1 77
b 1 1 1 1 1 0 0 7C
C 0 1 1 1 0 0 1 39
d 1 0 1 1 1 1 0 5E
E 1 1 1 1 0 0 1 79
F 1 1 1 0 0 0 1 71

Aten¸cão
Alguns displays possuem o ponto decimal embutido como no caso da
nossa placa. Para ligá-lo é necessário setar o bit 7 (MSB) da variável
PORTD, que está ligada diretamente ao display.
Cada segmento opera com um led que possue caracter´ısticas similares
aos leds discretos. Portanto cada um consome de 15 a 20 mA de
corrente. A liga¸cão direta aos terminais do micro deve ser
acompanhada de um resistor de limita¸cão de corrente.

1void main ( void )
2{
3 // v e t o r que armazena a convers˜ao
4 // dos a l g a r i s m o s para o d i s p l a y 7 seg
5 const char conv [ ] = {0x3F , 0x06 , 0x5B , 0x4F ,
6 0x66 , 0x6D , 0x7D , 0x07 ,
7 0x7F , 0x6F , 0x77 , 0x7C ,
8 0x39 , 0x5E , 0x79 , 0x71 };
9 unsigned i n t var , time ;
10 TRISD = 0x00 ;
11 TRISA = 0x00 ;
12 PORTA = 0xFF ;
13 f o r ( var = 0; var < 16; var++)
14 {
15 // c ol o ca os c a r a c t e r e s em s eq uˆen cia na s a´ı d a
16 PORTD = conv [ var ] ;
17 // apenas para contar tempo
18 f o r ( time = 0; time < 65000; time++);
19 }
20}

Multiplexa¸c˜ao de displays

Multiplexa¸cão dos displays
Multiplexar: Consiste em combinar diversos sinais num único canal de
transmissão
Vantagens
Redu¸cão de custos com cabeamento e tamanho de placa
Utiliza¸cão de uma quantidade maior de dispositivos que sa´ıdas
dispon´ıveis
Desvantagens
Perda de tamanho de banda devido a efeitos de overhead
Discretiza¸cão do tempo no acionamento dos dispositivos
Aumento da complexidade do sistema

Pelo esquema da liga¸cão dos displays na placa de desenvolvimento
podemos notar que os segmentos semelhantes de cada um dos 4
displays estão ligados a um mesmo terminal
Os displays podem ser ativados/desativados através das linhas de
comando que são operadas cada uma por um bit:
Disp1 - RA5
Disp2 - RA2
Disp3 - RE0
Disp4 - RE2

Não é poss´ıvel apresentar números diferentes de modo simultâneo
em cada um dos displays
A solu¸cão é realizar uma multiplexa¸cão temporal
É ligado apenas um display de cada vez.
O tempo ligado deve ser suficiente para que as células oculares sejam
sensibilizadas (percep¸cão retiniana)
A mudan¸ca deve ser rápida o suficiente para evitar flicker

Rotina para acionar displays de 7 segmentos multiplexados:
1 colocar no barramento de dados o valor a ser mostrado no display X
2 ligar o display X através da linha de comando
3 esperar um tempo adequado para evitar flicker
4 desligar o display
5 escolher o próximo display (X+1)
6 voltar ao passo 1

Cria¸cão da biblioteca disp7seg
Fun¸cões necessárias para a cria¸cão de uma biblioteca de acionamento de
um conjunto de displays de 7 segmentos multiplexados:
Inicializa¸cão()
Configura os terminais de dados e de controle
MudaDigito()
Recebe um número entre 0 e F e uma posi¸cão
Armazena internamente os 4 números a serem exibidos
AtualizaDisplay() 2
Desliga o display atual, muda o número e liga o próximo display
2
Não é recomendado que o tempo de exibi¸cão seja feito dentro da fun¸cão. Isto pode
atrapalhar em sistemas maiores, principalmente sistemas que possuem interrup¸cões.

Armazenamento de dados dentro de uma biblioteca
Usado sempre que for necessário passar valores entre fun¸cões dentro
de um mesmo arquivo ou armazenar valores que não podem ser
perdidos ao longo da execu¸cão do programa. Ex: o display que está
atualmente ligado
É feito através de variáveis ”globais-locais”3
As variáveis devem possuir o atributo static
Usar sempre o menor tamanho poss´ıvel pois estas variáveis são
alocadas permanentemente, reduzindo a memória RAM dispon´ıvel.
Devem ser inicializadas dentro da fun¸cão principal da biblioteca
3
Global dentro do escopo da biblioteca, local pois não pode ser acessada fora do
arquivo

1#i n c l u d e "disp7seg.h"
2// v e t o r para armazenar a convers˜ao do d i s p l a y
3 s t a t i c const char valor [ ] = {0x3F , 0x06 , 0x5B , 0x4F , 0x66 , 0x6D ,
4 0x7D , 0x07 , 0x7F , 0x6F , 0x77 , 0x7C , 0x39 , 0x5E , 0x79 , 0x71 };
5 s t a t i c char display ; // armazena qual ´e o d i s p l a y d i s p o n´ı v e l
6 s t a t i c char v0 , v1 , v2 , v3 ; // armazena o v a l o r a s e r enviado ao ←
d i s p l a y
7void MudaDigito ( char val , char pos ) {
8 i f ( pos == 0) {
9 v0 = val ;
10 }
11 i f ( pos == 1) {
12 v1 = val ;
13 }
14 i f ( pos == 2) {
15 v2 = val ;
16 }
17 i f ( pos == 3) {
18 v3 = val ;
19 }
20}

1void InicializaDisplays ( void )
2{
3 // c o n f i g u r a ¸cã o dos pinos de c o n t r o l e
4 BitClr ( TRISA , 2 ) ;
5 BitClr ( TRISA , 5 ) ;
6 BitClr ( TRISE , 0 ) ;
7 BitClr ( TRISE , 2 ) ;
8 // i n i c i a l i z a ¸c ã o das v a r i á v e i s
9 v0 = 0;
10 v1 = 0;
11 v2 = 0;
12 v3 = 0;
13 disp = 0;
14 // apenas AN0 é a n a l ó g i c o
15 ADCON1 = 0b00001110 ;
16 // Porta de dados
17 TRISD = 0b00000000 ;
18}

1void AtualizaDisplay ( void ) {
2 PORTA = 0x00 ; // d e s l i g a todos os d i s p l a y s
3 PORTE = 0x00 ;
4 PORTD = 0x00 ; // d e s l i g a todos os l e d s
5 switch ( display ) { // l i g a apenas o d i s p l a y da vez
6 case 0:
7 PORTD = valor [ v0 ] ; BitSet ( PORTA , 5 ) ; display = 1;
8 break ;
9 case 1:
10 PORTD = valor [ v1 ] ; BitSet ( PORTA , 2 ) ; display = 2;
11 break ;
12 case 2:
13 PORTD = valor [ v2 ] ; BitSet ( PORTE , 0 ) ; display = 3;
14 break ;
15 case 3:
16 PORTD = valor [ v3 ] ; BitSet ( PORTE , 2 ) ; display = 0;
17 break ;
18 d e f a u l t :
19 display = 0;
20 break ;
21 }
22} ELT024 Display de 7 segmentos rodrigomax@unifei.edu.br 26 / 29

Header4
1#i f n d e f DISP7SEG H
2 #define DISP7SEG_H
3 void MudaDigito ( char val , char pos ) ;
4 void AtualizaDisplay ( void ) ;
5 void InicializaDisplays ( void ) ;
6#e n d i f
4 É interessante notar que as variáveis foram declaradas apenas no arquivo .c,
portanto não são acess´ıveis fora do disp7seg.c. A única maneira de mudar o valor delas
é através da fun¸cão MudaDigito() e AtualizaDisplay().

Utiliza¸cão da biblioteca disp7seg
Utiliza¸cão da biblioteca
A fun¸cão AtualizaDisplay() deve ser chamada em intervalos regulares
dentro do programa principal
Ela deve ser repetida indefinidamente até o termino da execu¸cão do
programa
2void main ( void )
3{
4 // d e c l a r a ¸cã o de v a r i á v e i s
5 // execu¸cão do código
6 //mudan¸ca dos v a l o r e s dos d i s p l a y s
7 f o r ( ; ; ) // loop i n f i n i t o
8 {
9 // a t u a l i z a ¸c ã o do d i s p l a y
10 }
11}

Utiliza¸c˜ao da biblioteca disp7seg
1// programa exemplo de u t i l i z a ¸c ˜a o da b i b l i o t e c a d i s p 7 s e g
2#i n c l u d e "basico.h"
3#i n c l u d e "config.h"
4#i n c l u d e "disp7seg.h"
5
7void main ( void )
8{
9 unsigned i n t tempo ;
10 InicializaDisplays () ;
11 MudaDigito (0 ,0) ;
15 f o r ( ; ; )
16 {
17 AtualizaDisplay () ;
18 // gasta um tempo para e v i t a r o e f e i t o f l i c k e r
19 f o r ( tempo =0;tempo <1000; tempo++);
20 }
21}

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