Framework Arduino II: Aula 09 Display de 7 segmentos

Introdução

    Nas duas últimas aulas exploramos o uso dos Displays LCD como dispositivos de saída padrão para os nossos projetos. Apesar de apresentarem inúmeras vantagens, não são a melhor opção para display em ambientes extremamente iluminados com a luz do sol devido ao reflexo. Seus dígitos pequenos também podem dificultar a leitura.

    Como alternativa temos os displays de sete segmentos que iremos explorar hoje.

Um display de 7 segmentos genérico

Conhecendo o Display de 7 segmentos.

    Como o próprio nome diz, um display de sete segmentos é um dispositivo de exibição formado por sete segmentos de reta dispostos paralelamente em um encapsulamento retangular. Esses segmentos geralmente são Leds que ao serem ligados de maneira combinada formam dígitos e alguns caracteres alfabéticos.

Animação mostrando o funcionamento de um Display de 7 segmentos

    Cada led do conjunto é identificado com uma letra e possui um terminal para controlá-lo. Além dos leds em segmentos, o display conta com um led no seu canto inferior direito para representar um ponto decimal.

Identificação dos leds

    Podemos encontrá-los no mercado sendo oferecidos em um dígito, como os mostrados até agora, mas na também em conjunto de dois, três ou quatro dígitos.

Cátodo comum x Anodo comum

    Além do seu próprio terminal, todos os leds são conectados a um terminal comum que, dependendo do tipo do display, poderá ser conectado a um pino positivo ou negativo de alimentação. Por essa razão encontramos no mercado Displays de 7 segmentos chamados de 5611Ax cátodo comum ou 5611Bx ânodo comum.

    Em termos práticos, o display cátodo comum é aquele que o terminal comum do display será ligado ao GND da placa. Da mesma forma, o display anodo comum terá o seu terminal comum ligado ao VCC.

A combinação de leds

    Conforme falamos, a exibição de caracteres é feita com uma combinação de Leds, conforme a tabela a seguir:

Combinação de Leds para formação de caracteres

    Na parte traseira do display temos os respectivos terminais para serem ligados conforme o exemplo abaixo para um display anodo comum:

Disposição dos terminais em um Display anodo comum

    Podem ser encontrados em voltagens de 2,2 a 3 Volts por segmentos e geralmente suportando uma corrente máxima de 30 mA por segmento. Veja que é um consumo muito alto se pensarmos nos oito leds ligados ao mesmo, sendo necessário um resistor externo para reduzir a corrente a níveis aceitáveis.

A Montagem

    Para ganhar tempo estou disponibilizando a montagem pronta que o estudante poderá salvar uma cópia no seu perfil. Veja que estou colocando um resistor de 330 ohms para cada led do conjunto e ligando um dos terminais comuns ao GND, portanto trata-se de um Display Cátodo Comum. 

    O Wokwi permite que o display seja ajustado para cátodo ou anodo. Eu preferi utilizar duas miniboards porque acho que fica mais bem aproveitado o espaço para conexões. Lembrando que a parte traseira do display tem pinos que se encaixam bem na protoboard.

Selecionando o display é possível ajustá-lo

     Link: https://wokwi.com/projects/413834434359822337

O Sketch

    Não há muito o que comentar nesse código. Ele basicamente utiliza os conceitos das nossas primeiras aulas de Arduino para acender Leds. A diferença é que agora são muitos leds juntos. Nele eu defini algumas constantes que seriam os pinos utilizados para os leds. 

    Para facilitar, deixei uma sequência de pinos de 2 a 9 para ter um correspondência entre os terminais de A até G do display. A função setup() apenas precisou configurar os pinos para saída. O código ficou grande porque criei uma função para cada digito a ser mostrado, isto é, uma função um(), dois(), tres(), etc... 

    Cada função utiliza a função apaga() que deixa todos os leds que estavam acesos apagados, para depois acender apenas os leds necessários para formar o digito desejado, conforme aquela tabela que mostramos neste texto, com uma instrução digitalWrite().

    A função loop() apenas chama as funções fazendo uma contagem e dando um intervalo de dois segundos para o estudante poder acompanhar. Caso não lembre como se faz funções, recomendo uma revisada nas aulas de C++ clicando aqui.

1. #define LedA 2
2. #define LedB 3
3. #define LedC 4
4. #define LedD 5
5. #define LedE 6
6. #define LedF 7
7. #define LedG 8
8. #define LedP 9
9. 
   
10. 
    
11. void setup() {
12. pinMode(LedA,OUTPUT);
13. pinMode(LedB,OUTPUT);
14. pinMode(LedC,OUTPUT);
15. pinMode(LedD,OUTPUT);
16. pinMode(LedE,OUTPUT);
17. pinMode(LedF,OUTPUT);
18. pinMode(LedG,OUTPUT);
19. pinMode(LedP,OUTPUT);
20. }
21. 
    
22. void loop() {
23.   um();
24.   delay(2000);
25.   dois();
26.   delay(2000);
27.   tres();
28.   delay(2000);
29.   quatro();
30.   delay(2000);
31.   cinco();
32.   delay(2000);
33.   seis();
34.   delay(2000);
35.   sete();
36.   delay(2000);
37.   oito();
38.   delay(2000);
39.   todos();
40.   delay(2000);
41.   nove();
42.   delay(2000);
43.   zero();
44.   delay(2000);
45. }
46. void todos() { 
47.   digitalWrite(LedA,HIGH);
48.   digitalWrite(LedB,HIGH);
49.   digitalWrite(LedC,HIGH);
50.   digitalWrite(LedD,HIGH);
51.   digitalWrite(LedE,HIGH);
52.   digitalWrite(LedF,HIGH);
53.   digitalWrite(LedG,HIGH);
54.   digitalWrite(LedP,HIGH);
55. }
56. void apaga() { 
57.   digitalWrite(LedA,LOW);
58.   digitalWrite(LedB,LOW);
59.   digitalWrite(LedC,LOW);
60.   digitalWrite(LedD,LOW);
61.   digitalWrite(LedE,LOW);
62.   digitalWrite(LedF,LOW);
63.   digitalWrite(LedG,LOW);
64.   digitalWrite(LedP,LOW);
65. }
66. void um() { 
67.   apaga();
68.   digitalWrite(LedB,HIGH);
69.   digitalWrite(LedC,HIGH);
70. }
71. void dois() { 
72.   apaga();
73.   digitalWrite(LedA,HIGH);
74.   digitalWrite(LedB,HIGH);
75.   digitalWrite(LedD,HIGH);
76.   digitalWrite(LedE,HIGH);
77.   digitalWrite(LedG,HIGH);
78. }
79. void tres() { 
80.   apaga();
81.   digitalWrite(LedA,HIGH);
82.   digitalWrite(LedB,HIGH);
83.   digitalWrite(LedC,HIGH);
84.   digitalWrite(LedD,HIGH);
85.   digitalWrite(LedG,HIGH);
86. }
87. void quatro() { 
88.   apaga();
89.   digitalWrite(LedB,HIGH);
90.   digitalWrite(LedC,HIGH);
91.   digitalWrite(LedF,HIGH);
92.   digitalWrite(LedG,HIGH);
93. }
94. void cinco() { 
95.   apaga();
96.   digitalWrite(LedA,HIGH);
97.   digitalWrite(LedC,HIGH);
98.   digitalWrite(LedD,HIGH);
99.   digitalWrite(LedF,HIGH);
100.   digitalWrite(LedG,HIGH);
101. }
102. void seis() { 
103.   apaga();
104.   digitalWrite(LedA,HIGH);
105.   digitalWrite(LedC,HIGH);
106.   digitalWrite(LedD,HIGH);
107.   digitalWrite(LedE,HIGH);
108.   digitalWrite(LedF,HIGH);
109.   digitalWrite(LedG,HIGH);
110. }
111. void sete() { 
112.   apaga();
113.   digitalWrite(LedA,HIGH);
114.   digitalWrite(LedB,HIGH);
115.   digitalWrite(LedC,HIGH);
116. }
117. void oito() { 
118.   apaga();
119.   digitalWrite(LedA,HIGH);
120.   digitalWrite(LedB,HIGH);
121.   digitalWrite(LedC,HIGH);
122.   digitalWrite(LedD,HIGH);
123.   digitalWrite(LedE,HIGH);
124.   digitalWrite(LedF,HIGH);
125.   digitalWrite(LedG,HIGH);
126. }
127. void nove() { 
128.   apaga();
129.   digitalWrite(LedA,HIGH);
130.   digitalWrite(LedB,HIGH);
131.   digitalWrite(LedC,HIGH);
132.   digitalWrite(LedF,HIGH);
133.   digitalWrite(LedG,HIGH);
134. }
135. void zero() {
136.   apaga(); 
137.   digitalWrite(LedA,HIGH);
138.   digitalWrite(LedB,HIGH);
139.   digitalWrite(LedC,HIGH);
140.   digitalWrite(LedD,HIGH);
141.   digitalWrite(LedE,HIGH);
142.   digitalWrite(LedF,HIGH);
143. }

    Achou complicado? Eu também. É por isso que existe uma biblioteca chamada sevseg.h que facilita o uso de display de 7 segmentos, mas isso eu mostrarei daqui algumas aulas.

    Depois desse contato com esse tipo de display, o aluno pode estar com a seguinte dúvida: Se um display de um dígito utilizou todos esses pinos do Arduino, o que aconteceria se fossem dois dígitos? 

    A resposta a gente vê na próxima aula...

Próxima Aula                                                                                                                        Aula Anterior

Referências

ARDUINO. SevSeg. Disponível em <https://docs.arduino.cc/libraries/sevseg/> Acesso em 06 nov 2024.

BLOG ELETROGRATE. Guia Completo dos Displays de 7 Segmentos – Arduino. Disponível em <https://blog.eletrogate.com/guia-completo-dos-displays-de-7-segmentos-arduino/> Acesso em 06 nov 2024.

BLOG DA ROBÓTICA. Como utilizar display de 7 segmentos com 4 dígitos – cátodo comum com Arduino. Disponível em <https://www.blogdarobotica.com/2022/06/30/como-utilizar-display-de-7-segmentos-com-4-digitos-catodo-comum-com-arduino/> Acesso em 06 nov 2024.

DISPLAY DE SETE SEGMENTOS. In: WIKIPÉDIA, a enciclopédia livre. Flórida: Wikimedia Foundation, 2021. Disponível em: <https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Display_de_sete_segmentos&oldid=60976533>. Acesso em: 06 nov 2024.

ROBO CORE. Display de 7 Segmentos. Disponível em <https://www.robocore.net/display/display-7-segmentos> Acesso em 06 nov 2024.

WOKWI. Referência do wokwi-7segment. Disponível em <https://docs.wokwi.com/pt-BR/parts/wokwi-7segment/> Acesso em 06 nov 2024.