Семисегментный индикатор Arduino: подключение и распиновка

Ножки индикатора: сегменты a-g, точка и общий вывод

Двенадцать ножек распадаются на две группы: восемь сегментных и четыре общих. Сегменты промаркированы латинскими буквами a-g: a — верхняя перекладина, правая сторона — b и c, низ — d, левая — e и f, посередине g; восьмая сегментная линия — десятичная точка dp. Общие выводы соединяют между собой одноимённые электроды всех разрядов: сегментные линии у цифр общие, а общие ножки — персональные, по одной на разряд. Начинать советую с одной цифры: у одноразрядника десять ножек, две из них общие и внутри соединены накоротко, так что в GND уходит любая из пары. Каждый сегмент — обычный светодиод: красный съедает 2-2,2 В при расчётных 20 мА, и от 5 В резистору остаётся погасить около 2,8 В — минимум 140 Ом, на практике ставят 220-330 Ом: чуть тусклее, зато пин никогда не подбирается к своему потолку 40 мА. Живая схема с кнопкой и резисторами собрана в уроке про подключение семисегментника.

Бит в маске — не абстракция: бит 0 ведает сегментом a, бит 6 — сегментом g, а номер пина вычисляется на лету — 2 плюс номер бита. Общий вывод одноразрядника с общим катодом уходит на GND, сегмент загорается единицей; у анодного всё зеркально — общий на 5 В, зажигает ноль, и отличать их мультиметром мы научимся ниже. Четырёхразряднику при прямом подключении нужно уже двенадцать пинов и мультиплексирование в скетче — если это не ваш маршрут, посмотрите на модуль TM1637 с двумя сигнальными проводами. Ниже — живая лаборатория: кликайте сегменты и собирайте цифру, маска и код посчитаются сами.

Скетч без библиотеки: массив масок и bitRead

// Общий катод: катоды всех сегментов — на GND,
// каждый сегмент — через свой резистор 220-330 Ом
const byte digits[10] = {
  0b00111111, // 0 — a b c d e f
  0b00000110, // 1 — b c
  0b01011011, // 2 — a b d e g
  0b01001111, // 3 — a b c d g
  0b01100110, // 4 — b c f g
  0b01101101, // 5 — a c d f g
  0b01111101, // 6 — a c d e f g
  0b00000111, // 7 — a b c
  0b01111111, // 8 — все семь
  0b01101111  // 9 — a b c d f g
};
 
void setup() {
  for (byte pin = 2; pin <= 8; pin++) {  // a-g на D2-D8
    pinMode(pin, OUTPUT);
  }
}
 
void loop() {
  for (byte n = 0; n <= 9; n++) {         // цифра за цифрой
    for (byte bit = 0; bit < 7; bit++) {  // бит 0 = сегмент a
      digitalWrite(2 + bit, bitRead(digits[n], bit));
    }
    delay(1000);                          // секунда на цифру
  }
}

Вся хитрость — в одной строке внутри вложенного цикла. bitRead(digits[n], bit) вытаскивает бит из байта, digitalWrite(2 + bit, ...) сажает на свой пин HIGH или LOW: подключение зашито в арифметику, и перенос скетча на другие пины — это правка одной двойки. Для общего анода поменяйте полярность в той же строке — bitRead(digits[n], bit) ? LOW : HIGH — или проинвертируйте маску оператором ~, схема останется прежней. Откуда берутся байты вида 0b01101101, как хранить их в массиве и построить счётчик с кнопкой, разобрано в уроке про счётчик на паттернах — там паттерны 0-9 разложены по битам с пояснениями.

Общий анод или общий катод: две минуты с мультиметром

Тест занимает меньше времени, чем спор на форуме о том, что у вас в руках. Ставьте мультиметр в режим диодной пробы, один щуп — на общий вывод (пара общих ножек звонится между собой накоротко), второй перебирайте остальные. Засветился какой-нибудь сегмент — смотрите, где был красный щуп: на общем — это общий анод, на сегменте — общий катод. Прибор заодно покажет падение около 2 В — норма для красного светодиода, а не признак брака. Перепутанная полярность выдаёт себя мгновенно: скетч, писанный под катод, на анодном индикаторе рисует негатив — там, где ждали единицу, гаснет всё, кроме неё. Мой первый 5161BS был анодным, а все примеры в сети — катодные; я потратил вечер, прежде чем догадался перевернуть нули и единицы.

• Одна цифра напрямую: семь пинов на a-g (D2-D8), восьмой на точку, резистор 220-330 Ом на каждый сегмент
• Общий катод — на GND и зажигается HIGH; общий анод — на 5 В и зажигается LOW, в коде достаточно инверсии
• Четыре разряда напрямую — это 12 пинов и мультиплексирование: разряды переключаются по очереди, по 2-5 мс на разряд
• Не хотите считать байты — TM1637 берёт два сигнальных пина (CLK и DIO) и сканирует четыре разряда сам, яркость 0-7
• Восемь разрядов и матрицы — территория MAX7219: три пина SPI, яркость в регистре одним байтом 0-15

Частые вопросы