如何在您的專案中添加數字顯示器

Published by Deviceplus 編輯團隊 at 2023.03.15

七段LED數字顯示器的工作原理

七段數字顯示器是由7個LED組成的陣列，呈8字形，可以分別被點亮以顯示不同的數位（在某些情況下顯示的是字母）。通常會有第8個LED用作顯示小數點。一些模組帶有多個七段陣列。例如，一個4位七段數字顯示器可以用作時鐘。

為了簡單起見，在本指南中，我們只顯示一位元數位。七段數字顯示器可以採用以下兩種形式之一：共陽極和共陰極。在共陽極配置中，所有LED都連接到電源，可以透過將LED選擇性地接地來對其進行控制。在共陰極配置中，情況剛好相反：所有LED都接地，然後透過選擇性地連接電源來對LED單獨進行控制。

您的數字顯示器的確切配置可能會有所不同，所以請查看模組上的標記並找到規格表，以確認數字顯示器連接的配置，以及哪些引腳對應於哪個LED。在本指南中，我們將使用5611AS，為共陰極配置。

為了成功運行代碼，您還需要SevSeg庫，可以在Github上找到資源。下載.zip檔後，進入Sketch > Include library > Add .ZIP library，然後選擇SevSeg庫。現在，您就可以將此庫導入到您的草圖中了。

所需部件

與LED矩陣一樣，該專案將需要相當多的佈線和電阻。由於每個LED都需要有自己的電阻以避免燒壞，所以請確保準備足夠的電阻。對於整個專案，您需要以下部件：

Arduino Uno
七段LED數字顯示器
電線
8x 220 ohm電阻
麵包板
USB數據線
Arduino IDE

由於接線會比較繁雜，請確保麵包板上有足夠的空間放置所需要的所有電線和電阻。一切準備就緒後，我們開始進入下一環節。

代碼

因為我們使用了SevSeg庫，所以該項目的代碼非常簡單。首先，以下是您可以粘貼到IDE並上傳的完整代碼：

#include “SevSeg.h”
SevSeg digit;

void setup(){
byte numDigits = 1;
byte digitPins[] = {2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
byte segmentPins[] = {6, 5, 2, 3, 4, 7, 8, 9};
bool resistorsOnSegments = true;

byte hardwareConfig = COMMON_CATHODE;
digit.begin(hardwareConfig, numDigits, digitPins, segmentPins, resistorsOnSegments);
digit.setBrightness(90);
}

void loop(){
for (int i = 0;i < 10;i++){
digit.setNumber(i);
digit.refreshDisplay();
delay(1000);
}
}

接下來，我們從前兩行開始查看一下代碼的各個部分。

#include “SevSeg.h”
SevSeg digit;

此處的第一行用於導入SevSeg.h庫，讓您可以使用該庫中的所有命令。第二個用於創建一個SevSeg類型的物件，在本例中命名為“digit”，將用於控制您的數字顯示器。對於具有多個數位的模組，您可以為每個數位添加一個物件，並分別進行命名。

void setup(){
byte numDigits = 1;
byte digitPins[] = {2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
byte segmentPins[] = {6, 5, 2, 3, 4, 7, 8, 9};
bool resistorsOnSegments = true;

byte hardwareConfig = COMMON_CATHODE;
digit.begin(hardwareConfig, numDigits, digitPins, segmentPins, resistorsOnSegments);
digit.setBrightness(90);
}

在本部分中，我們將對數字顯示器進行設置。這裡的大部分工作都是由digit.begin()函數來完成的。根據SevSeg庫文檔，此命令用於告訴Arduino您的數字顯示器具有哪些特徵，例如位元數（在本例中為1）、您用於定址數字顯示器的Arduino引腳（引腳2-9），以及電路中是否有電阻。segmentPin陣列指定了哪個Arduino引腳對應于哪個段，包括從A到G以及最後的小數點。請參閱您的數字顯示器文檔以確認哪些段與哪些引腳相對應。

在傳遞給digit.begin函數之前，以上的每個參數都會被分配給一個變數，這有助於在之後對草圖進行擴展。最後，digit.setBrightness用來指定點亮LED的亮度。

void loop(){
for (int i = 0;i < 10;i++){
digit.setNumber(i);
digit.refreshDisplay();
delay(1000);
}
}

在loop()部分，我們將透過一個迴圈來執行顯示工作，在該迴圈中將從0計數到9，然後再重新開始。在每次反覆運算中，變數i將在用於在digit.setNumber命令中告訴數字顯示器顯示哪個數位。SevSeg庫會自動編譯這一命令，然後將正確的信號發送到正確的LED段（只要您在上一部分中正確分配了它們）。接下來，調用digit.refreshDisplay來通知數字顯示器更新數字。

最後，我們添加了一個 delay(1000)命令來使每個數位可以顯示一秒鐘。

接線

連接數字顯示器將會涉及很多的接線工作，不過其實該過程並不像看起來那麼複雜。再次說明，我們所使用的型號是5611AS，但如果您使用的是其他型號，請查看您的數字顯示器規格。從數字顯示器的底部（有小數點LED的一側）開始，從左到右，引腳為1到5。在頂部，從左到右為引腳10到6。您可以將其視為從左下角開始為引腳1，然後沿逆時針繞數字顯示器計數依次到引腳10。

對於該數字顯示器，您需要在Arduino與數字顯示器引腳之間連接8個電路，並且每個電路中間都有一個220歐姆電阻。每個LED都需要一個電阻來防止被燒壞。雖然您也可以在公共接地引腳後添加一個更高阻值的電阻，但是這會導致不同數字顯示出不同級別的亮度，而該亮度取決於點亮的段數。

在下面每個連接中，都要使用麵包板在Arduino和數字顯示器之間的電路中添加一個電阻，並且將Arduino上的引腳連接到數字顯示器上相應的引腳：

● 連接Arduino引腳2和數字顯示器引腳 4
● 連接Arduino引腳3和數字顯示器引腳 2
● 連接Arduino引腳4和數字顯示器引腳 1
● 連接Arduino引腳5和數字顯示器引腳 6
● 連接Arduino引腳6和數字顯示器引腳 7
● 連接Arduino引腳7和數字顯示器引腳 9
● 連接Arduino引腳8和數字顯示器引腳 10
● 連接Arduino引腳9和數字顯示器引腳 5

最後，數字顯示器每一側的兩個中間引腳——引腳3和8——應該連接到Arduino上的GND。連接好數字顯示器後，您可以上傳代碼並將其開啟。請嘗更改代碼以顯示不同的數位，然後查看您的顯示效果。