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2.7 Pantalla de 7 Segmentos de 4 Dígitos

Resumen

En esta lección, aprenderás sobre la pantalla de 7 segmentos de 4 dígitos. Consiste en cuatro pantallas de 7 segmentos que trabajan juntas para mostrar números de hasta 4 dígitos.

Componentes necesarios

Circuito Fritzing

Diagrama esquemático

Código

Nota

Puedes abrir el archivo 2.7_4digitalSegment.ino en la ruta sunfounder_vincent_kit_for_arduino\code\2.7_4digitalSegment directamente.

Análisis del código

Esencialmente, este código utiliza el principio de multiplexación para mostrar un número de 4 dígitos en una pantalla de 7 segmentos. Cambiando rápidamente entre los dígitos y mostrando un dígito a la vez, crea la ilusión de que todos los dígitos se muestran simultáneamente. La funcionalidad de cronómetro se logra utilizando la función millis() para llevar un seguimiento del tiempo e incrementar el número mostrado cada segundo.

Definición de variables y constantes:
int segmentPins[] = {2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}; int digitPins[] = {13, 12, 11, 10}; long n = 0; // Variable para almacenar el número actual del cronómetro int del = 5; // Tiempo de retardo (en milisegundos) para mantener cada dígito iluminado unsigned long previousMillis = 0; // Almacena el último tiempo de incremento del cronómetro const long interval = 1000; // Intervalo de un segundo (en milisegundos)
- Los arrays segmentPins y digitPins definen los pines conectados a los segmentos y a los dígitos de la pantalla de 7 segmentos, respectivamente.
- n es una variable long que lleva el conteo del número del cronómetro, comenzando en 0 e incrementando.
- del es un tiempo de retardo para mantener la visualización del dígito actual antes de pasar al siguiente.
- previousMillis e interval están relacionados con el tiempo para decidir cuándo incrementar el cronómetro.

Patrones de los números en 7 segmentos:

El array 2D numbers define cómo se representa cada uno de los números del 0 al 9 en una pantalla de 7 segmentos de cátodo común. Cada sub-array tiene 8 valores (HIGH o LOW), que corresponden a los 7 segmentos y un punto decimal. Este patrón permite controlar los segmentos adecuados para cada número.

byte numbers[10][8] = {
    {HIGH, HIGH, HIGH, HIGH, HIGH, HIGH, LOW, LOW},  // 0
    {LOW, HIGH, HIGH, LOW, LOW, LOW, LOW, LOW},      // 1
    {HIGH, HIGH, LOW, HIGH, HIGH, LOW, HIGH, LOW},   // 2
    {HIGH, HIGH, HIGH, HIGH, LOW, LOW, HIGH, LOW},   // 3
    {LOW, HIGH, HIGH, LOW, LOW, HIGH, HIGH, LOW},    // 4
    {HIGH, LOW, HIGH, HIGH, LOW, HIGH, HIGH, LOW},   // 5
    {HIGH, LOW, HIGH, HIGH, HIGH, HIGH, HIGH, LOW},  // 6
    {HIGH, HIGH, HIGH, LOW, LOW, LOW, LOW, LOW},     // 7
    {HIGH, HIGH, HIGH, HIGH, HIGH, HIGH, HIGH, LOW}, // 8
    {HIGH, HIGH, HIGH, HIGH, LOW, HIGH, HIGH, LOW}   // 9
};

Función setup:

void setup() {
    // Configura todos los pines de segmento y dígito como OUTPUT
    for (int i = 0; i < 8; i++) {
        pinMode(segmentPins[i], OUTPUT);
    }
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        pinMode(digitPins[i], OUTPUT);
        digitalWrite(digitPins[i], HIGH); // Apaga inicialmente todos los dígitos (para pantallas de cátodo común, HIGH es OFF)
    }
}

Todos los pines de segmento y dígito se configuran en modo OUTPUT ya que controlarán los segmentos y dígitos de la pantalla.
Inicialmente, todos los dígitos se apagan, denotado al escribir HIGH para una pantalla de cátodo común.

Bucle principal loop:

void loop() {
    // Comprueba si ha pasado un segundo desde el último incremento
    if (millis() - previousMillis >= interval) {
        previousMillis += interval; // Actualiza el último tiempo de incremento
        n = (n + 1) % 10000; // Incrementa el número del cronómetro y reinicia en 9999
    }

    displayNumber(n); // Muestra el número actual del cronómetro en la pantalla de 7 segmentos
}
Esta sección comprueba si ha pasado el intervalo (configurado a 1000ms o 1 segundo) desde el último incremento del cronómetro. Si es así, incrementa el número.

El número se muestra en la pantalla de 7 segmentos mediante la función displayNumber().

Función displayNumber:

// Función para mostrar un número de 4 dígitos en la pantalla de 7 segmentos
void displayNumber(long num) {
    for (int digit = 0; digit < 4; digit++) {
        clearLEDs(); // Apaga todos los segmentos y dígitos
        pickDigit(digit); // Activa el dígito actual
        int value = (num / (int)pow(10, 3 - digit)) % 10; // Extrae el dígito específico del número
        pickNumber(value); // Ilumina los segmentos para mostrar el dígito
        delay(del); // Mantiene el dígito iluminado por un breve tiempo
    }
}
Esta función descompone el número de 4 dígitos en dígitos individuales y muestra cada dígito uno a la vez en rápida sucesión. Esto crea la ilusión de que todos los dígitos se muestran simultáneamente debido a la persistencia de la visión.

Para cada dígito, la función primero apaga todos los LEDs, selecciona el dígito correspondiente con pickDigit() y luego muestra el número en ese dígito usando pickNumber().

El delay (del) asegura que cada dígito sea visible por un breve tiempo antes de pasar al siguiente.

Función pickDigit:
Esta función selecciona (o enciende) uno de los cuatro dígitos en la pantalla de 7 segmentos. Esto se logra configurando el pin de dígito correspondiente en LOW.
void pickDigit(int x) { digitalWrite(digitPins[x], LOW); // Enciende el dígito seleccionado (para pantallas de cátodo común, LOW es ON) }
Función pickNumber:
Dado un solo número (0-9), esta función enciende los segmentos de la pantalla de 7 segmentos para mostrar ese número. Utiliza el array numbers definido anteriormente para saber qué segmentos encender o apagar.
void pickNumber(int x) { for (int i = 0; i < 8; i++) { digitalWrite(segmentPins[i], numbers[x][i]); // Configura cada segmento según el patrón para el número dado } }

Función clearLEDs:

Como su nombre indica, esta función apaga todos los segmentos y dígitos. Se utiliza para asegurar que solo un dígito esté activo a la vez durante el proceso de multiplexación en la función displayNumber.
void clearLEDs() {
    for (int i = 0; i < 8; i++) {
        digitalWrite(segmentPins[i], LOW); // Apaga todos los segmentos
    }
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        digitalWrite(digitPins[i], HIGH); // Apaga todos los dígitos
    }
}