Arduino第37課四位數七段顯示器

四位數七段顯示器有4個七段顯示器，每個七段顯示器含小數點有8隻腳(註1)，本來四個應該要有32隻腳，實際上如下圖只有12隻腳(註2)。

圖片來源：http://3.bp.blogspot.com/-E0z0AZehIQE/UhsIwPZq_jI/AAAAAAAAH2Q/Z1goRC2zZBQ/s320/Seg7x4.png

其中8隻腳控制七段顯示器(a、b、c、d、e、f、g、h)，還有4隻腳(0、1、2、3)代表想要控制哪一個(位)七段顯示器。

這裡選用的是共陰極四位數七段顯示器，要控制(亮)的那一個腳位為0(低電位)，其他3個為1(高電位)。

因為有4個七段顯示器，我們可以使用掃描的方式，輪流顯示每一個七段顯示器，只要掃描速度夠快，因為視覺暫留原理，就會以為同時顯示。

專業上會直接寫程式控制，速度較快，效果比較好，這裡因為scratch程式的限制，效果並不好，這裡以讓學生練習運算思維為主。

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接線圖：

參考註1及上圖，將(a、b、c、d、e、f、g、h)腳接上電阻，再依序接到arduino的數位腳D2到數位腳D9。

再將四位數七段顯示器的(0、1、2、3)接到arduino的數位腳D10到數位腳D13。

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一、基本測試(輪流亮)

讓各節點輪流亮起來。

先製作一個變數[顯示]。

因為要從數位腳2開始，所以[設定變數(顯示)為2]

接下來再依序讓各腳位輸出1(高電位)，節點亮；輸出0(低電位)，節點滅。

程式下載： 輪流亮.sb2

二、各節點輪流亮

上面程式沒有指定要亮那一個(位)七段顯示器，所以4個(位)七段顯示器的同一個節點會同時亮。

加上指定那一個(位)七段顯示器，讓每次只亮一個節點，輪流亮起來。

主要程式跟上面一樣。

增加一個[同時輸出]積木，同時控制四個腳位輸出，控制四位數七段顯示器的4隻腳(0、1、2、3)代表想要控制哪一個七段顯示器動作，要控制的那一個腳位為0(低電位)，其他3個為1(高電位)。

輪流讓每一位數的每一個節點亮起來。

程式下載：輪流亮(修正).sb2

延伸：

設計個節點輪流顯示程成一個圖案，例如：繞外圈，S型。

三、輪流顯現0~9的數字

用[製做積木]指令來讓顯示器顯示字元。

[顯示字元]積木：用[如果…就…]，來判斷要顯示的字元，7段顯示器每一個腳位要亮或暗。

使用[7段顯示]積木，讓7段顯示器的8個腳位同時輸出高電位(全亮)，或低電位(全滅)

然後重複輪流顯示各個字元。

加上等待0.5秒，可以清楚的觀察每個字。

主程式使用[同時輸出]積木，同時控制四個腳位輸出，控制四位數七段顯示器的4隻腳(0、1、2、3)代表想要控制哪一個七段顯示器動作，要控制的那一個腳位為0(低電位)，其他3個為1(高電位)。

輪流讓每一位數的每一個節點亮起來。

程式下載：輪流數字.sb2

延伸：

1.上面的[顯示積木]裡面有關使用[7段顯示]積木，裡面的設定其實有點小問題，可以再修正。

2.請將上面的程式修改的更精簡一點(顯示字元積木可以再修正)

四、輪流顯現0~9的數字(輪流數字掃描)

用[製做積木]指令來讓顯示器顯示字元。

定義[個位]積木：

使用[同時輸出]積木，同時控制四個腳位輸出，控制四位數七段顯示器的4隻腳(0、1、2、3)代表想要控制哪一個七段顯示器動作，要控制的那一個腳位為0(低電位)，其他3個為1(高電位)。

用[如果…就…]，來判斷要個位數(最右邊)顯示的字元，7段顯示器每一個腳位要亮或暗。

使用[7段顯示]積木，讓7段顯示器的8個腳位同時輸出高電位(全亮)，或低電位(全滅)

同樣的定義[十位]積木、定義[百位]積木、定義[千位]積木來顯示其他位數字。

然後重複輪流顯示各個字元。

輪流讓每一位數的每一個節點亮起來。

程式下載：輪流數字(掃描).sb2

延伸：

稍微修正一下，只用2位數，搭配攝影機的效果，看起來就有點連續了。

程式下載：輪流數字(掃描)修正.sb2

五、超音波測距儀

使用[超音波感測器]來測量距離，四位數七段顯示器來顯示距離。

接線圖：

四位數七段顯示器接線圖同上面。

超音波感測器的Vcc接5V，Gnd接地，Echo接腳位14(A0)，Trig接腳位15(A1)

原理請參考WFduino第十二課(超音波感測器)http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/97509/639095

因為上課時的距離大概在100公分以內，所以範例程式只做2位數顯示(個位、十位)。

1.先清除四位數七段顯示器上原有的內容

2.用[製做積木]指令來讓顯示器顯示字元。

定義[個位]積木：

使用[同時輸出]積木，同時控制四個腳位輸出，控制四位數七段顯示器的4隻腳(0、1、2、3)代表想要控制哪一個七段顯示器動作，要控制的那一個腳位為0(低電位)，其他3個為1(高電位)。

用[如果…就…]，來判斷要個位數(最右邊)顯示的字元，7段顯示器每一個腳位要亮或暗。

使用[7段顯示]積木，讓7段顯示器的8個腳位同時輸出高電位(全亮)，或低電位(全滅)

3.同樣的定義[十位]積木來顯示十位的數字。

然後重複輪流顯示各個字元。

4.使用 [HCSR超音波感測器，Echo在腳位(14)Tring在腳位(15)]指令可以偵測感測器的偵測結果。

4.將偵測結果(測量到的距離是幾公分)，做數學轉換後，顯示在7段顯示器上。

程式下載：超音波測距儀.sb2

六、模擬十字路口(紅燈時，顯示倒數計時)

配合第四課(LED紅綠燈)，將螢幕顯示倒數計時改成由四位數七段顯示器顯示。

七、計數顯示器

配合第八課(按鍵)或第十五課(主動式紅外線感測器)做計數器的顯示。

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註1：

七段顯示器（Seven-segment display）：為常用顯示數字的電子元件，七段顯示器由四個直向、三個橫向及上右下角一點的發光二極體組成，七段顯示器分為共陽極及共陰極。

詳細原理及說明請看：
http://thats-worth.blogspot.tw/2014/06/arduino-7-seven-segment-display-1.html

共陰極七段顯示器接線圖如下：下圖中P(小數點)未接，但是我們可以同前面加電阻接D9，讓小數點也可以亮起來。

下表列出對應顯示 0~9 的數字及HELLO，各接腳的明亮狀態，這邊用 1 表示高電位，0 表示低電位。

注意：下表的A~G排列順序是由右到左 

 (以上圖片來源：http://thats-worth.blogspot.tw/2014/06/arduino-7-seven-segment-display-1.html)

如前面所說將共陰極七段顯示器的各腳，分別接上220歐姆電阻後，再接到D2~D8。

顯示器中間的COM腳接GND。

註2：參考資料

http://yehnan.blogspot.tw/2013/08/arduino_26.html

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相關連結：

新DiFi課程目錄 
http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/104089/678192

WFduino(Arduino)課程目錄
http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/97509/641433