Os bastidores da montagem de um contador hexadecimal usando o Arduino :
Esta série aborda os bastidores e comenta algumas técnicas para acionamento de um display de 4 dígitos, sete segmentos configurados em ânodo comum tanto na parte eletrônica como na construção de um algoritmo voltado para o microcontrolador Atmel ATMega328P usado na plataforma Arduino. Não é objetivo esgotar o assunto, mas também vou tentar não ficar no óbvio, então vamos lá 😉
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Como surgiu a ideia desse artigo:
Esses dias eu estava arrumando um equipamento e caí naquela sinuca de bico que me vi obrigado a ir na Santa Efigênia só para comprar um resistor de 18 Ohms, 2 watts. Mesmo com esse tipo de contratempo previsto no orçamento, imagina o meu humor por ter que ir no centrão só para comprar um componente de 50 centavos. Ninguém merece!
Já na loja, conformado com o meu calvário, enquanto aguardava o vendedor me trazer o tal resistor de 3W (não tinha de 2W), vi um pote dos sonhos com uns displays de 4 dígitos, 7 segmentos TOF-4403, conforme figura1 abaixo:
Já tinha visto o dito cujo no passado. Naquele dia foi diferente, acabei me lembrando do curso técnico da FITO, quando montar um contador usando o 555, 7490, 9368 e um display FND 560 era eletrônica avançada… Na verdade o vendedor estava demorando demais.
De qualquer forma acabei levando o resistor para fazer o conserto e o display para montar um contador hexadecimal, hoje em dia usando uma placa Arduino que usa o processador ATMEL ATMega328P.
Acompanhe os ‘bastidores’, tema dessa página, que tem muito a ver com a lógica digital que hoje em dia está encapsulada no código e muitas vezes a gente nem se dá conta que ela existe. O que eu lembrar, eu falo e implemento aí. Vai ficar um textão! 🙂
O display TOF-4403
Conforme diagrama esquemático na figura 2 abaixo, esse display é configurado em anodo comum.
Métodos de multiplexação do display
Esse tipo de display pode ser ligado basicamente de duas maneiras, ou 1- utilizando a multiplexação por display ou 2- utilizando a multiplexação por segmento de display, que detalho a seguir:
1-Multiplexação por display:
Quando se usa a multiplexação por display, um dígito inteiro é exibido por vez, passando-se para o próximo dígito. Como os dígitos são apresentados rapidamente, temos a impressão que os dígitos são apresentados de modo estático por causa do efeito da persistência visual.
Analisando a figura 2, seria o equivalente a “escrever o número” aterrando os pinos ’11’, ‘7’, ‘4’, ‘2’, ‘1’,’ 10′, ‘5’ e ‘3’ conforme a necessidade e escolher “qual dos 4 dígitos irá acender” aplicando adequadamente um sinal positivo em um dos pinos: ’12’ – para acender o dígito 1, ‘9’ – para acender o dígito 2, ‘8’ – para acender o dígito 3 ou ‘6’ – para acender o dígito 4.
A animação da multiplexagem, em velocidade reduzida, pode ser acompanhada clicando na figura 3 abaixo:
2- Multiplexação por segmento de display:
No método de multiplexação por segmento de display, os segmentos do display são acendidos em grupo até se compor o número desejado, ou seja, ligam-se todos os segmentos ‘A’, depois todos segmentos ‘B’ e assim por diante até se compor todos os quatro dígitos a serem apresentados no display. Clique na figura 4 abaixo para acompanhar a representação do funcionamento da multiplexação por segmento de display.
3- Considerações sobre multiplexagem:
Conforme dito previamente, devido a velocidade da varredura, aliado à persistência da visão, em ambos os tipos de multiplexação apresentados temos a impressão que os números estão parados, mas os leds dos segmentos piscam constantemente.
Para controlar o brilho do display basta controlar por software o tempo que os leds ficam acesos durante a multiplexação (controlar o duty cycle da varredura).
Na multiplexação por display, normalmente os resistores limitadores de corrente ficam ligados aos pinos dos SEGMENTOS do display (‘A’, ‘B’, ‘C’, ‘D’, ‘E’, ‘F’, ‘G’ e ‘Dp’) conforme mostrado na figura 5 e na multiplexação por segmento de display, normalmente os resistores limitadores de corrente ficam ligados aos pinos COMUNS do display (‘Dig 1’, ‘Dig 2′, Dig3’ e ‘Dig 4’).
Quando adotando a multiplexação, deve-se levar em consideração o limite de consumo de corrente em regime de pico que consta no manual do display para não dar problemas no projeto da fonte.
Foram apresentados dois métodos de multiplexação. Outras técnicas podem ser consideradas.
Arduino – Definindo as conexões
Daqui em diante será abordada a multiplexagem por display, ou seja, o display irá apresentar um dígito por vez durante a varredura até se compor o número de quatro dígitos.
Demandas do lado do display
Consultando o diagrama esquemático na figura 2 podemos ver que o display precisa de 12 bits para funcionar. São 8 bits para acender os segmentos e 4 bits para definir qual dígito irá acender.
O Arduino, nesse projeto é alimentado por uma fonte de 5Volts, portanto quando o sinal do display estiver ativo teremos 5Volts nos pinos ‘8’, ‘9’, ’10’ ou ’11’ do Arduino, logo para não queimar o display temos de colocar resistores para limitar a corrente nos pinos de ‘0’ a ‘7’, 510 ohms.
Demandas do lado do Arduino
Agora as coisas começam a ficar interessantes… aguarde a parte 2 que está no forno!
By Renato de Pierri
08/Maio/2019