Multiplexor Display de 7 Segmentos con Arduino UNO ATmega328P

Ing. Fernando Marcos Marcos
1
MULTIPLEXOR DE DISPLAY DE 7 SEGMENTOS CON ARDUINO
Marcos Marcos Fernando
fmarcos@uabc.edu.mx
RESUMEN: Se diseño un circuito sencillo de un
multiplexor de 4 y 6 displays de 7 segmentos de ánodo
común y cátodo común, el cual mostrara la lectura
analógica de un potenciómetro, para ello se utilizo la
tarjeta Arduino Uno con el microcontrolador
ATmega328P.
1 TEORIA
Multiplexor
Multiplexar significa trasmitir una gran cantidad de
unidades de información por un número pequeño de
canales o líneas. Un multiplexor digital es un circuito
combinacional que selecciona información binaria de
una de muchas líneas de entrada para dirigirla a una
sola línea de salida. La selección de una línea de
entrada en particular es controlada por un conjunto de
líneas de selección. Normalmente hay 2n
línea de
entrada y n líneas de selección cuyas combinaciones de
bits determina cual entrada se selecciona.
Display de 7 segmentos
Los display de siete segmentos son una forma
grafica de representar los números decimales mediante
circuitos digitales tal y como se muestra en la figura 1.
Figura 1.
Hay dos tipos dos tipos de diseño de display,
aquellos con ánodo común y con cátodo común, ambos
se pueden ver en la figura 2.
Figura 2. Display de 7 segmentos de ánodo común
(lado izquierdo) y cátodo común (lado derecho).
Existen muchos microcontroladores y plataformas
con microcontroladores disponibles para la computación
física. Parallax Basic Stamp, BX-24 de Netmedia,
Phidgets, Handyboard del MIT, y muchos otros ofrecen
funcionalidades similares. Todas estas herramientas
organizan el complicado trabajo de programar un
microcontrolador en paquetes fáciles de usar. Arduino,
además de simplificar el proceso de trabajar con
microcontroladores, ofrece algunas ventajas respecto a
otros sistemas a profesores, estudiantes y amateurs:
Las placas Arduino son más accesibles
comparadas con otras plataformas de
microcontroladores.
Multi-Plataforma
El software de Arduino funciona en los sistemas
operativos Windows, Macintosh OSX y Linux. La
mayoría de los entornos para microcontroladores están
limitados a Windows.
Entorno de programación simple y directo
El entorno de programación de Arduino es fácil de
usar para principiantes ylo suficientemente flexible para
los usuarios avanzados. Pensando en los profesores,
Arduino está basado en el entorno de programación de
Procesing con lo que el estudiante que aprenda a
programar en este entorno se sentirá familiarizado con el
entorno de desarrollo Arduino.
Software ampliable y de código abierto
El software Arduino esta publicado bajo una
licencia libre y preparado para ser ampliado por
programadores experimentados. El lenguaje puede
ampliarse a través de librerías de C++, y si se está
interesado en profundizar en los detalles técnicos, se
puede dar el salto a la programación en el lenguaje AVR
C en el que está basado.De igual modo se puede añadir
directamente código en AVR C en tus programas si así
lo deseas.
Hardware ampliable y de Código abierto
Arduino está basado en los microcontroladores
ATMEGA168, ATMEGA328y ATMEGA1280.
Los planos de los módulos están publicados bajo
licencia Creative Commons, por lo que diseñadores de
circuitos con experiencia pueden hacer su propia versión
del módulo, ampliándolo u optimizándolo. Incluso
usuarios relativamente inexpertos pueden construir la
versión para placa de desarrollo para entender cómo
funciona y ahorrar algo de dinero.
2 DESARROLLO
La realización de la práctica requiere el uso del
siguiente material y/o equipo.
- 1 Potenciómetro (No importa el valor de este
componente)
- 6 Display 7 segmentos de Ánodo Común
- 6 Display 7 segmentos de Catodo Común
- 8 Resistencias de 220 Ohms
- Computadora
- Software Proteus Professional & Librerías
Simulino
- Plataforma de desarrollo
- Arduino Uno μc ATmega328P
- Protoboard
- Cable y pinzas peladoras
- Cable USB Arduino

2
- Fuente de Voltaje
- 2 pares de cable banana – caimán
El circuito diseñado es el que se muestra en la
figura 3 (Tinkercad) y figura 4 (Proteus 8 Professional),
en la figura 3 se ve de manera más detallada la
conexión entre segmentos, mientras que en la figura 4
se ven las conexiones de una manera más generalizada,
se utilizaron puertos digitales del 0 al 7 para conectarlos
a cada uno de los segmentos, las cuales se muestranen
la tabla 1 y los puertos digitales del 8 al 11 para
conectarlas a los comunes de cada display, el orden se
puede ver en la tabla 2, como detalle importante, para
aprovechar al máximo los puertos y poder utilizar los 4 o
6 displays, los segmentos similares se conectaron al
mismo puerto. El potenciómetro cuenta con tres
terminales, el terminal de un extremo se conecta a Vcc
(5V) y el otro a Tierra (GND), mientras que el terminal
central variable va conectado al puerto analógico A0.
Tabla 1. Conexiones Puerto digital - Segmento
Puerto Segmento
0 DP
1 A
2 B
3 C
4 D
5 E
6 F
7 G
Tabla 2. Conexiones Puerto digital - Display
Puerto Display
8 Display 1 (D1)
9 Display 2 (D2)
10 Display 3 (D3)
11 Display 4 (D4)
12 Display 5 (D5)
13 Display 6 (D6)
PRACTICA CON DISPLAY DE ANODO COMUN
La tabla de verdad utilizada para un display de
ánodo común se muestra en la tabla 3.
Tabla 3. Tabla de verdad
Segmentos
Numero a b c d e f g dp
0 1 0 0 0 0 0 0 1
1 1 1 1 1 0 0 1 1
2 0 1 0 0 1 0 0 1
3 0 1 1 0 0 0 0 1
4 0 0 1 1 0 0 1 1
5 0 0 1 0 0 1 0 1
6 0 0 0 0 0 1 0 1
7 1 1 1 1 0 0 0 1
8 0 0 0 0 0 0 0 1
9 0 0 1 0 0 0 0 1
El punto o dp para esta práctica no se utilizo, por
ello siempre se encuentra en el estado 1 digital, para
que de esta manera se mantenga apagada.
Figura 3. Circuito en Tinkercad.
Figura 4. Circuito en Proteus.
Programación para display de ánodo comun
void setup(){
DDRD=B11111111;
DDRB=B111111;}
void loop(){
int imedicion=analogRead(A0);
String smedicion=String(imedicion);
for(int i=0;i<smedicion.length();i++){
switch(smedicion[i]){
case '0':PORTD=B10000001;break;
DIGITAL(PWM~)
ANALOGIN
AREF
13
12
~11
~10
RX < 0
~9
8
7
~6
~5
4
~3
2
TX > 1
SIMULINO
ARDUINO
A0
A1
A2
A3
A4
A5
RESET
5V
GND
POWER
ATMEGA328P
ATMEL
www.arduino.cc
blogembarcado.blogspot.com
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
A5
A4
A3
A2
A1
A0
SIM1
SIMULINO UNO
50%
RV1
1k

3
}
int n=pow(2,smedicion.length()-i-1)+.5;
PORTB=byte(n);
delay(5);
PORTB=B000000;
}
}
Análisis de la lógica de programación
1. La lectura analógica es medida yse guarda en
una variable de tipo entero.
2. La lectura analógica es convertida de entero a
una cadena string.
3. Mediante la función length se determina la
cantidad de dígitos que tiene la cadena string,
el cual a su misma vez determina la cantidad
de veces que se repetirá el ciclo for.
4. El ciclo for permite separar cada digito de la
cadena (determina la salida que utilizara en los
puertos PortD) y determinar el display que se
activara (esto mediante la activación de los
puertos PortB).
5. Una vez mostrada la cadena string de la
lectura analógica el ciclo for se termina e inicia
el ciclo loop.
PRACTICA CON DISPLAY DE CATODO COMUN
La tabla de verdad utilizada para un display de
cátodo común se muestra en la tabla 4.
Tabla 4.
Segmentos
Numero a b c d e f g dp
0 0 1 1 1 1 1 1 0
1 0 0 0 0 1 1 0 0
2 1 0 1 1 0 1 1 0
3 1 0 0 1 1 1 1 0
4 1 1 0 0 1 1 0 0
5 1 1 0 1 1 0 1 0
6 1 1 1 1 1 0 1 0
7 0 0 0 0 1 1 1 0
8 1 1 1 1 1 1 1 0
9 1 1 0 1 1 1 1 0
El punto o dp para esta práctica no se utilizo, por
ello siempre se encuentra en el estado 0 digital, para
que de esta manera se mantenga apagada.
Programación para display de cátodo común
void setup(){
DDRD=B11111111;
DDRB=B111111;}
void loop(){
int imedicion=analogRead(A0);
}
PORTB=B111111-byte(n);
delay(5);
PORTB=B111111;
}
}
El circuito utilizado es exactamente el mismo que
se muestra en la figura 3 y 4.
El diseño de la programación permite que el
usuario tenga la flexibilidad de agregar de 1 a 6 displays
diferentes, lo cual dependerá de la cantidad de dígitos
que el usuario necesite, a continuación se muestra un
ejemplo sencillo de un circuito con 6 displays, en el cual
se mapean las lecturas analógicas a un rango de 0 a
123456.
PRACTICA CON DISPLAY DE ANODO COMUN
Programación para display de ánodo común
void setup(){
DDRD=B11111111;
DDRB=B111111;}
void loop(){
long imedicion=map(analogRead(A0),0,1023,0,123456);
}
PORTB=byte(n);
delay(5);
PORTB=B000000;
}
}

4
PRACTICA CON DISPLAY DE CATODO COMUN
Programación para display de cátodo común
void setup(){
DDRD=B11111111;
DDRB=B111111;}
void loop(){
long imedicion=map(analogRead(A0),0,1023,0,123456);
}
PORTB=B111111-byte(n);
delay(5);
PORTB=B111111;
}
}
Análisis de la lógica de programación
La lógica de programación utilizada es
exactamente la misma que se explico anteriormente
para las primeras dos practicas con 4 displays.
3 ANALISIS DE RESULTADOS
3.1 Descripción de cualquier resultado
anormal.
La lectura mostrada en los displays lleva consigo
un ciclo completo de operación y no puede ser
interrumpida hasta haber terminado el ciclo.
4 CONCLUSIÓN
Lo expuesto en el apartado 4.3 para efectos de la
práctica no tiene importancia alguna ya que el ojo
humano no percibe los cambios de estado a una
frecuencia tan rápida como la que utiliza el
microcontrolador.
Para la realización de la practica no se tomo en
cuenta el uso de números flotantes, por lo tanto si el
usuario necesitara los números flotantes será necesario
rescribir el registro de memoria de las letras guardadas y
hacer los cambios pertinentes en el código para su
aplicación.
El uso de funciones y de registros sin duda permite
un ahorro de memoria, tiempo de procesamiento y
recursos, además de agilizar la programación y su
asimilación, lo cual es importante en el desarrollo de
prototipos o cualquier proyecto.
5 BIBLIOGRAFIA
http://arduino.cc
Morris Mano M.. Lógica Digital y Diseño.Prentice
Hall 1982.
Angulo Usategui Jose Ma
, HernandezMartin Juan
Carlos,Prieto Blanco Ma
Angeles,Etxebarria Isuskiza
Mikel, Angulo Martinez Ignacio.Electrónica Digital y
Microprogramable.Ediciones Paraninfo 2010.Madrid,
España.

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