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2019年3月21日 (木)

BluePillボードで4桁7セグLEDの制御

先日のArduino STM32用タイマー割り込みライブラリを使って、
BluePillボードを使って、4桁7セグLEDをダイナミック点灯にて制御してみました。

Dscn9818

動いている様子



以前、秋月電子で入手して放置していた 4桁7セグLEDはOSL40562-IG を利用しました。
このOSL40562-IGアノードコモンでVFが3.3Vと高く 少々使いにくです。

  ダイナミック接続4桁高輝度緑色7セグメントLED表示器 アノードコモン アノード共通接続 OSL40562-IG

  01


03

とりあえず、次のような回路で駆動させてみました。

02

BluePillボードの5Vトレラント対応のピンを使って駆動させます。
各LEDに流れる電流は5mA程度にしています。
I = (5[V] - Vf[V] ) / 330[Ω]  = (5 - 3.3) /330 = 0.00515[A] ≒ 5[mA]

各桁セグメントDIG1 ~ DIG4は、LED8個分の40mAが流れます。 
BluePillボードでは20mAまでしか流せないため、PNPトランジスタ 2SA1015を使って
駆動させるようにしました。

スケッチ
//
// 4桁高輝度緑色7セグメントLED表示器(アノードコモン) OSL40562-IG の制御
// 2019/03/17 たま吉さん 
// 利用パーツ
//  BluePillボード
//  4桁7セグメントLED  OSL40562-IG x 1
//  桁制御用トランジスタ    2SA1015L-GR x 4
//  LED電流制御用抵抗       330Ω x 8
//  トランジスタベース抵抗  10kΩ x 4
//

#include "TimerEvent.h"

// タイマー割り込み管理
TimerEvent ticker;     
#define REFTIME 4

// デジタルピンの定義
#define DIG1  PB12
#define DIG2  PB13
#define DIG3  PB14
#define DIG4  PB15
#define SEGA  PB3
#define SEGB  PB4
#define SEGC  PB6
#define SEGD  PB7
#define SEGE  PB8
#define SEGF  PB9
#define SEGG  PB10
#define SEGP  PB11

// 桁表示ON・OFF
#define DIG_ON   0
#define DIG_OFF  1

// セグメント表示ON・OFF
#define SEG_ON   0
#define SEG_OFF  1

// セグメントビット定義
#define BIT_A 0b10000000
#define BIT_B 0b01000000
#define BIT_C 0b00100000
#define BIT_D 0b00010000
#define BIT_E 0b00001000
#define BIT_F 0b00000100
#define BIT_G 0b00000010
#define BIT_P 0b00000001

// フォントの定義
const uint8_t font[12] = {
  BIT_A|BIT_B|BIT_C|BIT_D|BIT_E|BIT_F,       // 0
  BIT_B|BIT_C,                               // 1
  BIT_A|BIT_B|BIT_G|BIT_E|BIT_D,             // 2
  BIT_A|BIT_B|BIT_G|BIT_C|BIT_D,             // 3
  BIT_F|BIT_B|BIT_G|BIT_C,                   // 4
  BIT_A|BIT_F|BIT_G|BIT_C|BIT_D,             // 5
  BIT_A|BIT_F|BIT_E|BIT_D|BIT_C|BIT_G,       // 6
  BIT_A|BIT_B|BIT_C,                         // 7
  BIT_A|BIT_B|BIT_C|BIT_D|BIT_E|BIT_F|BIT_G, // 8
  BIT_A|BIT_B|BIT_C|BIT_D|BIT_F|BIT_G,       // 9
  0,                                         // ブランク
  BIT_G,                                     // -
};

// 桁制御ピン
const uint8_t pin_dig[4] = {
  DIG1, DIG2, DIG3, DIG4,
};

// セグメント制御ピン
const uint8_t pin_seg[8] = {
  SEGA, SEGB, SEGC, SEGD, SEGE, SEGF, SEGG, SEGP,
};

// 表示用データ
volatile uint8_t digit[4];

// タイマー割り込み呼び出し関数
void dinamic_update() {
  static uint8_t cnt = 0;
  for (uint8_t i = 0; i < 4; i++)
    digitalWrite(pin_dig[i], DIG_OFF); 
  for (uint8_t i = 0; i < 8; i++)  
     digitalWrite(pin_seg[i], digit[cnt] & (0x80>>i) ? SEG_ON:SEG_OFF);
  digitalWrite(pin_dig[cnt], DIG_ON); 
  cnt++; if (cnt == 4) cnt = 0;
}

// データのクリア
void cls() {
  digit[0] = 0; digit[1] = 0; digit[2] = 0; digit[3] = 0;
}

// 数値の設定
void setNumber(uint16_t n, uint8_t dt = 0) {
  if (n>9999)
    return;

  cls();
  uint8_t dec = 0;
  // 4桁目
  if (n >= 1000) {
    digit[0] =font[ n / 1000]; n = n % 1000; dec = 1;
  }
  // 3桁目
  if (n >= 100) {
    digit[1] = font[n / 100]; n = n % 100; dec = 1;
  } else if (dec) {
    digit[1] = font[0];
  }
  // 2桁目
  if (n >= 10) {
    digit[2] = font[n / 10]; n = n % 10; dec = 1;
  } else if(dec) {
    digit[2] = font[0];
  }
  // 1桁目
  digit[3] = font[n];

  // 小数点
  if(dt && dt <=4) {
    digit[4-dt] |= BIT_P;
  }
}

void setup() { 
  //  桁ピンの初期化
  for (uint8_t i = 0; i < 4; i++) {
    pinMode(pin_dig[i], OUTPUT_OPEN_DRAIN);
    digitalWrite(pin_dig[i], DIG_OFF);
  }

  //  セグメントピンの初期化
  for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) {
    pinMode(pin_seg[i], OUTPUT_OPEN_DRAIN);
    digitalWrite(pin_seg[i], SEG_OFF);
  }

  // 表示データの初期化
  for (uint8_t i = 0; i < 4; i++) {
    digit[i] = 0;
  }

  // LEDダイナミック点灯用割り込み設定
  ticker.set(REFTIME, dinamic_update);  // REFTIME間隔で dinamic_update()を呼び出す
  ticker.start();                       // タイマー割り込み実行開始
}

void loop() {
  static uint16_t n = 0;
  setNumber (n,millis()%1000>500?1:0);
  delay(100);
  n++; if (n>9999) n = 0;
}

タイマー割り込みは4m秒間隔で実行させています。
一回の割り込みで4桁のうちの1つを表示させています。
全桁更新周期は 4m秒 x 4 = 16m秒 ≒ 1/60秒 です。
これは、人間の目がちらつきを感じない周期です。
これ以上遅くすると、ちらついて見えます。

電圧を5Vではなく、3.3Vにしても問題なく点灯出来ました。
VF 3.3Vとありますが、実際はもっと低い値のようです。

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