====== 7セグLED(3桁)表示ユニット(I2C対応) ======
===== 概要 =====
7セグLEDは、LCDに比べて、文字が大きく、輝度が高いので、用途によっては、とても重宝するデバイスです。
しかし、7セグLEDを制御するには、信号線を多く(1桁で9ピン)必要とするので、ピン数の少ないPICには不向きです。
そこで、2本だけの信号線で複数接続可能な、I2C対応(スレーブ)の「7セグLED表示器」として、ユニット化すれば使いやすいのではと考えました。
<仕様>
* I2Cで制御可能とする。
* 表示桁数は、3桁とする。
* 接続台数は、8台まで可能とする。
<応用例>
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-074343.png?500}}
===== 動作原理 =====
I2Cのスレーブ機能としての、基本的な構造は、前回製作した、LCDモニター(I2C対応)と同じです。
<メモリ構造>
7セグLED(3桁)のデータを設定するために、3バイトのメモリを使用します。
【0x00】7セグ1用(向かって、左側)
【0x01】7セグ2用(向かって、中央)
【0x02】7セグ3用(向かって、右側)
<バイトデータの各ビットと7セグの各エレメントとの対応表>
このようにビットとエレメントを1対1に対応付けることで、256パターンの表示が可能となります。
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-074457.png?500}}
<表示例>
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-074506.png?500}}
<メイン処理の流れ>
- 0x00のメモリのデータを7セグLED1へ1msecの間だけ表示する。
- 0x01のメモリのデータを7セグLED2へ1msecの間だけ表示する。
- 0x02のメモリのデータを7セグLED3へ1msecの間だけ表示する。
- 1.へ戻る。
<マスター側から、スレーブ側への、7セグLEDデータ出力>
マスター側から、アドレス(0x00~0x02)のメモリに、出力データを書き込みます。
Soft_I2C_Start();
Soft_I2C_Write(0xD0);
Soft_I2C_Write(0x00);
Soft_I2C_Write(0b00111111); // 7セグ1(データは、“0")
Soft_I2C_Write(0b00000110); // 7セグ2(データは、“1")
Soft_I2C_Write(0b01011011); // 7セグ3(データは、“2")
Soft_I2C_Stop();
===== 回路図 =====
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-074524.png}}
===== ソースコード =====
//**********************************************************************
/*
＜７セグＬＥＤ（Ｉ２Ｃ対応）＞
*/
//**********************************************************************
#define SW_ADDR1 PORTA.F3
#define SW_ADDR2 PORTA.F4
#define SW_ADDR3 PORTA.F5
#define ADDR_BASE 0xD0
#define SEG1 PORTB.F0
#define SEG2 PORTB.F2
#define SEG3 PORTB.F3
#define ON 1
#define OFF 0
#define DATA_SIZE 3
//**********************************************************************
static unsigned short data[DATA_SIZE], pnt, flg, tmp, stat;
//**********************************************************************
void i2c_Write(unsigned short dat)
{
while (SSPSTAT.BF == 1)
;
while (1) {
SSPCON.WCOL = 0;
SSPBUF = dat;
if (SSPCON.WCOL == 1)
continue;
//
SSPCON.CKP = 1;
return;
}
}
//**********************************************************************
void i2c_Handler()
{
stat = SSPSTAT;
tmp = SSPSTAT & 0b00101101;
//
if (tmp == 0b00001001) { //書き込みモード、デバイスアドレス
tmp = SSPBUF;
flg = 0;
pnt = 0;
return;
}
if (tmp == 0b00101001) { //書き込みモード、データ
if (flg == 0) {
pnt = SSPBUF;
flg = 1;
return;
}
if (flg == 1) {
data[pnt] = SSPBUF;
pnt++;
return;
}
}
if (tmp == 0b00001100) { //読み込みモード、デバイスアドレス
i2c_Write(data[pnt]);
pnt++;
return;
}
if (tmp == 0b00101100) { //読み込みモード、データ（ＡＣＫ）
i2c_Write(data[pnt]);
pnt++;
return;
}
if (tmp == 0b00101000) { //読み込みモード、データ（ＮＯ＿ＡＣＫ）
tmp = SSPBUF;
SSPCON = 0x36;
return;
}
}
//**********************************************************************
void interrupt()
{
if (PIR1.SSPIF == 1) {
PIR1.SSPIF = 0;
//
i2c_Handler();
}
}
//**********************************************************************
void ByteToBit(unsigned short number, char *output)
{
short cnt;
//
for (cnt = 0; cnt < 8; cnt++) {
if ((number & 0x80) != 0)
output[cnt] = '1';
else
output[cnt] = '0';
number <<= 1;
}
output[8] = 0x00;
}
//**********************************************************************
void segDataSet(unsigned short dat)
{
PORTA.F2 = (dat.F0 == 1) ? 1 : 0; // A
PORTA.F1 = (dat.F1 == 1) ? 1 : 0; // B
PORTA.F0 = (dat.F2 == 1) ? 1 : 0; // C
PORTA.F7 = (dat.F3 == 1) ? 1 : 0; // D
PORTA.F6 = (dat.F4 == 1) ? 1 : 0; // E
PORTB.F7 = (dat.F5 == 1) ? 1 : 0; // F
PORTB.F6 = (dat.F6 == 1) ? 1 : 0; // G
PORTB.F5 = (dat.F7 == 1) ? 1 : 0; // DP
}
//**********************************************************************
void segDataDisplay()
{
segDataSet(data[0]);
SEG1 = ON;
Delay_ms(1);
SEG1 = OFF;
//
segDataSet(data[1]);
SEG2 = ON;
Delay_ms(1);
SEG2 = OFF;
//
segDataSet(data[2]);
SEG3 = ON;
Delay_ms(1);
SEG3 = OFF;
}
//**********************************************************************
void main()
{
unsigned short cnt, tmp;
//
CMCON = 0b00000111; //コンパレータは使用しない。
ANSEL = 0b00000000; //A/Dコンバータは使用しない。
OSCCON = 0b01110000; //クロックは内臓8MHzを使用する。
TRISA = 0b00111000; //PORTAを設定する。
TRISB = 0b00010010; //PORTBを設定する。
OPTION_REG.NOT_RBPU = 0; //PORTBをプルアップする。
//Ｉ２Ｃを設定する。
SSPSTAT.SMP = 1;
SSPSTAT.CKE = 1;
SSPCON.WCOL = 0;
SSPCON.SSPOV = 0;
SSPCON.SSPEN = 1;
SSPCON.CKP = 1;
SSPCON.SSPM0 = 0;
SSPCON.SSPM1 = 1;
SSPCON.SSPM2 = 1;
SSPCON.SSPM3 = 0;
SSPADD = ADDR_BASE + ((SW_ADDR3 == 1) ? 8 : 0) + ((SW_ADDR2 == 1) ? 4 : 0) + ((SW_ADDR1 == 1) ? 2 : 0);
PIE1.SSPIE = 1;
PIR1.SSPIF = 0;
//
pnt = 0;
flg = 0;
data[0] = 0b11111111;
data[1] = 0b11111111;
data[2] = 0b11111111;
SEG1 = OFF;
SEG2 = OFF;
SEG3 = OFF;
//
tmp = 0b00000001;
for (cnt = 0; cnt < 8; cnt++) {
SEG1 = ON;
segDataSet(tmp);
Delay_ms(100);
SEG1 = OFF;
tmp = tmp << 1;
}
tmp = 0b00000001;
for (cnt = 0; cnt < 8; cnt++) {
SEG2 = ON;
segDataSet(tmp);
Delay_ms(100);
SEG2 = OFF;
tmp = tmp << 1;
}
tmp = 0b00000001;
for (cnt = 0; cnt < 8; cnt++) {
SEG3 = ON;
segDataSet(tmp);
Delay_ms(100);
SEG3 = OFF;
tmp = tmp << 1;
}
// 割り込み(全体)の設定
INTCON.PEIE = 1;
INTCON.GIE = 1;
//
while (1) {
segDataDisplay();
}
}
//**********************************************************************
<参考>
※テスト用(PIC12F683)のプログラムです。
//**********************************************************************
/*
『７セグＬＥＤのテストデータ送信用（マスター）』
*/
//**********************************************************************
#define SW GPIO.F3
#define LED GPIO.F2
#define ON 1
#define OFF 0
#define ACK 1
#define NO_ACK 0
#define SEG_DATA_0 0b00111111
#define SEG_DATA_1 0b00000110
#define SEG_DATA_2 0b01011011
#define SEG_DATA_3 0b01001111
#define SEG_DATA_4 0b01100110
#define SEG_DATA_5 0b01101101
#define SEG_DATA_6 0b01111101
#define SEG_DATA_7 0b00100111
#define SEG_DATA_8 0b01111111
#define SEG_DATA_9 0b01101111
#define SEG_DATA_DP 0b10000000
#define SEG_DATA_ALL 0b11111111
//**********************************************************************
void SwitchONcheck()
{
while (Button(&GPIO, 3, 1, 0) == 0)
;
while (Button(&GPIO, 3, 1, 1) == 0)
;
}
//**********************************************************************
void main()
{
unsigned short cnt, dat;
//
CMCON0 = 0b00000111;
ANSEL.ANS0 = 0;
ANSEL.ANS1 = 0;
ANSEL.ANS2 = 0;
ANSEL.ANS3 = 0;
ADCON0.VCFG = 0;
TRISIO = 0b00001011;
OSCCON = 0b01110000;
//
for (cnt = 0; cnt < 10; cnt++) {
LED = ON;
Delay_ms(50);
LED = OFF;
Delay_ms(50);
}
//
Soft_I2C_Config(&GPIO, 4, 5); // SDA, SCL
//
while (1) {
SwitchONcheck();
//
Soft_I2C_Start();
Soft_I2C_Write(0xD0);
Soft_I2C_Write(0x00);
Soft_I2C_Write(SEG_DATA_0);
Soft_I2C_Write(SEG_DATA_1);
Soft_I2C_Write(SEG_DATA_2);
Soft_I2C_Stop();
//
SwitchONcheck();
//
Soft_I2C_Start();
Soft_I2C_Write(0xD0);
Soft_I2C_Write(0x00);
Soft_I2C_Write(SEG_DATA_3);
Soft_I2C_Write(SEG_DATA_4);
Soft_I2C_Write(SEG_DATA_5);
Soft_I2C_Stop();
//
SwitchONcheck();
//
Soft_I2C_Start();
Soft_I2C_Write(0xD0);
Soft_I2C_Write(0x00);
Soft_I2C_Write(SEG_DATA_6);
Soft_I2C_Write(SEG_DATA_7);
Soft_I2C_Write(SEG_DATA_8);
Soft_I2C_Stop();
//
SwitchONcheck();
//
Soft_I2C_Start();
Soft_I2C_Write(0xD0);
Soft_I2C_Write(0x00);
Soft_I2C_Write(SEG_DATA_9);
Soft_I2C_Write(SEG_DATA_DP);
Soft_I2C_Write(SEG_DATA_ALL);
Soft_I2C_Stop();
//
for (cnt = 0; cnt < 10; cnt++) {
LED = ON;
Delay_ms(50);
LED = OFF;
Delay_ms(50);
}
}
}
//**********************************************************************
===== 動作確認 =====
久しぶりに、蛇の目基板に組み立てて見ました。(ディップスイッチの4は未使用です)
工夫すれば、もう少しコンパクトに仕上がると思います。
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-074742.png?500}}
本ユニットへのテストデータ送信用のPIC12F683も含めた全体像です。<黄色線=SDA、白色線=SCL>
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-074757.png?500}}
左側:起動前です。
右側:起動直後です。
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-074808.png}}{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-074812.png}}
左側:“012"を表示してみました。
右側:“345"を表示してみました。
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-074820.png}}{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-074824.png}}
左側:“678"を表示してみました。
右側:“9"、ドット、全部を表示してみました。
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-074832.png}}{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-074835.png}}
如何ですか?
これでピン数の少ないPICに、7セグLEDを複数接続することができますね ^_^
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