Программирование на Си

Семисегментные индикаторы широко применяются в цифровой технике: в бытовых приборах, измерительной технике, в промышленных устройствах. По сравнению с жидкокристаллическими индикаторами светодиодные имеют свои преимущества, это контрастность отображения информации, малое потребление энергии. Семисегментный индикатор представляет собой матрицу из семи светодиодов, размещенных таким образом, чтобы зажигая их в разных сочетаниях, можно было бы отобразить любую десятичную цифру, а также специальные символы. Кроме этого индикатор дополняется еще одним сегментом, который предназначен для отображения десятичной точки.

Формирование звука с помощью микроконтроллера не составляет большого труда. Достаточно взять за основу программу мигающего светодиода и подключить вместо него динамик, а в самой программе поменять константу задержки таким образом, чтобы частота на выходе повысилась до звукового диапазона. Человек может услышать звуки с частотой от 50Hz до 15kHz. Светодиод в одном из наших уроков мигает с частотой 4Hz, а если уменьшить время задержки в 1000 раз, то можно получить частоту на выходе 4kHz.

Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) являются устройствами, которые принимают входные аналоговые сигналы и генерируют соответствующие им цифровые сигналы, пригодные для обработки микропроцессорами и другими цифровыми устройствами. АЦП входит во многие современные модели МК AVR, он многоканальный. Обычно число каналов равно 8, но в разных моделях оно может варьировать от 4 каналов в младших моделях семейства Tiny, 6 в ATmega8, до 16 каналов в ATmega2560.

Продолжим изучать аналого-цифровой преобразователь микроконтроллеров AVR на примере цифрового вольтметра постоянного напряжения, с пределами измерения от 0 до 25V. Измеряемое напряжение будет отображаться на четырехразрядном семисегментном индикаторе с общим анодом. В этом примере применим динамическую индикацию о которой подробней рассказано на одном из предыдущих занятий, кусок кода возьмем от туда же. Микроконтроллер Atmega8 тактируется от внутреннего генератора частотой 8MHz.

Входом АЦП является вывод PC0(ADCO), установлен по умолчанию в регистре ADMUX. Так как вольтметр у нас должен измерять напряжение от 0 до 25V, а 25V для порта контроллера это очень много, в таких случаях используют делитель напряжения, на схеме это резисторы R1 и R2. Например, если напряжение на входе будет меняться от 0 до 25V, то на выходе оно будет меняться от 0 до 5V. Резистор R3 - подстроечный, служит для подстройки отображаемого на дисплее уровня напряжения, желательно многооборотный. Источником опорного напряжения будет вывод питания AVCC с внешним конденсатором на выводе AREF, режим активируется установкой бита REFS0 в регистре ADMUX. Для снижения влияния шумов на результат преобразования вывод AVCC необходимо связать с цифровым питанием VCC через LC-цепь.

Для отображения всей палитры видимых оттенков теоретически достаточно иметь три цвета. Это — так называемый RGB-синтез (Red — красный, Green — зеленый, Blue — синий). Но в реальности трех цветов бывает недостаточно. Смешивание цветов может происходить одним из трех способов. Светодиоды могут раздельно располагаться в светильнике, а цвета смешиваются уже непосредственно на освещаемом объекте. Преимущества такого подхода — простота конструкции и высокая светоотдача. Недостаток — наличие нескольких разноцветных теней для объектов, расположенных близко к светильнику. Более сложный вариант — оптическая система, смешивающая лучи от разных светодиодов. Наконец, выпускаются специальные RGB-светодиоды, объединяющие в одном корпусе три кристалла разных цветов. Использование RGB-светодиодов позволяет создать очень тонкий осветительный прибор, дающий равномерный свет без заметных зон затенения.

Микроконтроллеры AVR имеют в своем составе модуль полнодуплексного универсального асинхронного приемопередатчика UART (в семействе Mega универсальный синхронный/асинхронный приемопередатчик USART). Через него осуществляется прием и передача информации, представленной последовательным кодом, поэтому модуль UART часто называют также последовательным портом. С помощью этого модуля микроконтроллер может обмениваться данными с различными внешними устройствами.

Все микроконтроллеры семейства Mega имеют в своем составе энергонезависимую память (EEPROM память). Объем этой памяти колеблется от 512 байт в моделях ATmega8x до 4 Кбайт в старших моделях. EEPROM память расположена в своем адресном пространстве и так же, как и ОЗУ, организована линейно. Для работы с EEPROM памятью используются три регистра ввода/вывода: регистр адреса, регистр данных и регистр управления.

В этой статье я расскажу как с помощью достаточно распространенной библиотеки управлять LCD дисплеем на базе контроллера HD44780 и выводить на него информацию. Библиотека состоит из двух файлов lcd_lib.h и lcd_lib.c для использования с дисплеем подключенным по четырехбитной шине данных. В заголовочном файле прописываются настройки подключения дисплея к контроллеру, которые можно изменить по своему усмотрению, а также переменные и функции.

Ниже представлены базовые функции управления и вывода информации на LCD.

lcd_com – посылка команды в LCD

Пример:
lcd_com(0x01); // очистка дисплея
lcd_com(0x38); // интерфейс 8 бит 2 строки

Использование этой библиотеки значительно упрощает работу с семисегментным индикатором. Библиотека написана под четырехразрядный семисегментный индикатор с общим анодом или катодом. Она позволяет выводить на дисплей не только цифры, но и буквы, текущее время, бегущую строку, менять яркость свечения индикатора. Далее рассмотрим функции этой библиотеки(скачать файлы display.c и display.h можно внизу статьи).

display_init(void); - инициализация дисплея

set_brightness(uint8_t b); - установка яркости от 0 до 100

shift_in(char c); - сдвиг символа на одну позицию справа-налево

set_char_at(char c, uint8_t offset); - вывод символа в определенное знакоместо

Например: set_char_at('A', 0); // вывод символа А в первое знакоместо
set_char_at(2, 2); // вывод цифры 2 в третье знакоместо

set_segments_at(uint8_t segments, uint8_t offset); - вывод сегмента в определенное знакоместо

Например: set_segments_at(2, 1); // вывод сегмента "b" во второе знакоместо

shift_in_segments(uint8_t segments); - сдвиг сегмента на одну позицию справа-налево

set_number(uint16_t num); - вывод четырехразрядной переменной

clear_screen(void); - очистить дисплей

set_time(uint8_t hour, uint8_t min, uint8_t sec); - вывод времени в формате "ЧЧ.ММ"

set_number_4(uint8_t num_0, uint8_t num_1, uint8_t num_2, uint8_t num_3, uint8_t offset); - вывод значений поразрядно, вывод точки в позицию 1..4, 0 - неактивна

Можно ли одной «ручкой» регулировать контрастность ЖКИ, изменять уровни срабатывания исполнительных устройств, выбирать язык меню, включать или выключать опции настроек? Оказывается, можно. И элемент, при помощи которого возможно осуществить все эти регулировки, носит название энкодер. Далее, собственно, мы и будем знакомиться с этим элементом.

По выполняемым функциям и внешнему виду энкодеры напоминают аналоговые потенциометры, но на этом их сходство заканчивается. Области применения энкодеров шире и разнообразнее. Как правило, с появлением цифровых систем ранее применявшиеся внешние элементы управления, такие как переключатели, аналоговые потенциометры с ручками на панелях управления, плохо стыкуются с их основным элементом — микроконтроллером.