Einen Arduino 32 Segment Display Counter programmieren: Der komplette Code und die Anleitung

Willkommen zu diesem umfassenden Leitfaden, in dem wir Schritt für Schritt durch die Programmierung eines Arduino zum Ansteuern eines 32-Segment Displays als Counter führen. Dieses Projekt ist ideal für Anfänger und Fortgeschrittene, die ihre Kenntnisse in Mikrocontrollern und digitalen Anzeigen erweitern möchten. Wir werden den gesamten Code bereitstellen und jeden Schritt detailliert erklären, sodass du am Ende dieses Tutorials einen voll funktionsfähigen Counter hast.

Was ist ein 32-Segment Display?

Ein 32-Segment Display ist eine Art elektronische Anzeige, die aus 32 einzelnen Segmenten besteht, die individuell beleuchtet werden können. Diese Segmente sind so angeordnet, dass sie eine Vielzahl von Zeichen, Zahlen und Symbolen darstellen können. Im Vergleich zu 7-Segment-Displays bieten 32-Segment-Displays eine höhere Flexibilität und ermöglichen die Darstellung komplexerer Zeichen.

Benötigte Materialien

Bevor wir beginnen, stelle sicher, dass du alle notwendigen Materialien zur Hand hast:

• Arduino Uno (oder ein anderes kompatibles Board)
• 32-Segment Display
• Jumper-Kabel (Male-to-Male)
• Widerstände (220 Ohm, Anzahl abhängig von der Ansteuerungsmethode)
• Breadboard (optional, aber sehr empfehlenswert)
• USB-Kabel zum Hochladen des Codes

Schaltplan

Der Schaltplan ist entscheidend für den korrekten Aufbau des Projekts. Die genaue Verdrahtung hängt vom Typ des 32-Segment Displays und der gewählten Ansteuerungsmethode ab (direkt oder über ein Schieberegister). Wir werden hier eine einfache, direkte Ansteuerungsmethode vorstellen, die jedoch mehr Pins am Arduino benötigt.

Wichtig: Überprüfe das Datenblatt deines 32-Segment Displays, um die Pinbelegung zu ermitteln. Die folgende Beschreibung ist ein allgemeines Beispiel:

1. Identifiziere die Anoden- und Kathoden-Pins der einzelnen Segmente (A bis Z, a bis f, Punkt).
2. Verbinde jeden Kathoden-Pin (oder Anoden-Pin, je nach Display-Typ) über einen 220-Ohm-Widerstand mit einem digitalen Pin des Arduino. Der Widerstand dient dazu, den Strom zu begrenzen und das Display vor Beschädigung zu schützen.
3. Verbinde den gemeinsamen Anoden-Pin (oder Kathoden-Pin) mit der Stromversorgung (5V für gemeinsame Anode, GND für gemeinsame Kathode).

Hinweis: Für größere Projekte mit vielen Segmenten ist die Verwendung von Schieberegistern wie dem 74HC595 empfehlenswert, um die Anzahl der benötigten Arduino-Pins zu reduzieren. Die Programmierung mit Schieberegistern ist etwas komplexer, bietet aber eine effizientere Nutzung der Ressourcen.

Der Arduino Code

Hier ist der Arduino Code, der das 32-Segment Display ansteuert und eine einfache Zählfunktion implementiert. Dieser Code verwendet eine direkte Ansteuerungsmethode und kann an deine spezifische Pinbelegung angepasst werden.

„`cpp
// Definiere die Arduino Pins, die mit den Segmenten verbunden sind
const int segA = 2;
const int segB = 3;
const int segC = 4;
const int segD = 5;
const int segE = 6;
const int segF = 7;
const int segG = 8;
const int segH = 9;
const int segI = 10;
const int segJ = 11;
const int segK = 12;
const int segL = 13;
const int segM = A0;
const int segN = A1;
const int segO = A2;
const int segP = A3;
const int segQ = A4;
const int segR = A5;
const int segS = A6;
const int segT = A7;
const int segU = A8; // A8 – A19 are hypothetical, adjust as needed
const int segV = A9;
const int segW = A10;
const int segX = A11;
const int segY = A12;
const int segZ = A13;
const int sega = A14;
const int segb = A15;
const int segc = A16;
const int segd = A17;
const int sege = A18;
const int segf = A19;

// Array zur Speicherung der Pin-Nummern
const int segmentPins[] = {segA, segB, segC, segD, segE, segF, segG, segH, segI, segJ, segK, segL, segM, segN, segO, segP, segQ, segR, segS, segT, segU, segV, segW, segX, segY, segZ, sega, segb, segc, segd, sege, segf};

// Funktion zum Anzeigen einer Zahl auf dem 32-Segment Display
void displayCharacter(char character) {
// Zuerst alle Segmente ausschalten
for (int i = 0; i < 32; i++) { digitalWrite(segmentPins[i], LOW); // Für Common Anode HIGH } // Definiere die Segmentmuster für die Ziffern 0 bis 9 switch (character) { case '0': // Define segments for "0" (example - needs to be mapped to the actual segments of your display) digitalWrite(segA, HIGH); digitalWrite(segB, HIGH); digitalWrite(segC, HIGH); digitalWrite(segD, HIGH); digitalWrite(segE, HIGH); digitalWrite(segF, HIGH); break; case '1': // Define segments for "1" digitalWrite(segB, HIGH); digitalWrite(segC, HIGH); break; case '2': // Define segments for "2" digitalWrite(segA, HIGH); digitalWrite(segB, HIGH); digitalWrite(segG, HIGH); digitalWrite(segE, HIGH); digitalWrite(segD, HIGH); break; case '3': // Define segments for "3" digitalWrite(segA, HIGH); digitalWrite(segB, HIGH); digitalWrite(segC, HIGH); digitalWrite(segD, HIGH); digitalWrite(segG, HIGH); break; case '4': digitalWrite(segB, HIGH); digitalWrite(segC, HIGH); digitalWrite(segF, HIGH); digitalWrite(segG, HIGH); break; case '5': digitalWrite(segA, HIGH); digitalWrite(segC, HIGH); digitalWrite(segD, HIGH); digitalWrite(segF, HIGH); digitalWrite(segG, HIGH); break; case '6': digitalWrite(segA, HIGH); digitalWrite(segC, HIGH); digitalWrite(segD, HIGH); digitalWrite(segE, HIGH); digitalWrite(segF, HIGH); digitalWrite(segG, HIGH); break; case '7': digitalWrite(segA, HIGH); digitalWrite(segB, HIGH); digitalWrite(segC, HIGH); break; case '8': digitalWrite(segA, HIGH); digitalWrite(segB, HIGH); digitalWrite(segC, HIGH); digitalWrite(segD, HIGH); digitalWrite(segE, HIGH); digitalWrite(segF, HIGH); digitalWrite(segG, HIGH); break; case '9': digitalWrite(segA, HIGH); digitalWrite(segB, HIGH); digitalWrite(segC, HIGH); digitalWrite(segD, HIGH); digitalWrite(segF, HIGH); digitalWrite(segG, HIGH); break; default: // Leeres Display für unbekannte Zeichen break; } } void setup() { // Initialisiere alle Segment-Pins als OUTPUT for (int i = 0; i < 32; i++) { pinMode(segmentPins[i], OUTPUT); } } void loop() { // Counter-Logik for (int i = 0; i < 10; i++) { displayCharacter(i + '0'); // Konvertiere Integer in char delay(1000); // Warte 1 Sekunde } } ```

Code Erklärung

• Pin-Definitionen: Der Code beginnt mit der Definition der Arduino-Pins, die mit den einzelnen Segmenten des Displays verbunden sind. Diese müssen genau auf die physische Verdrahtung abgestimmt sein.
• `displayCharacter()` Funktion: Diese Funktion nimmt ein Zeichen (in diesem Fall eine Ziffer von ‘0’ bis ‘9’) als Eingabe und steuert die entsprechenden Segmente, um diese Ziffer auf dem Display anzuzeigen. Der `switch` Block legt fest, welche Segmente für jede Ziffer aktiviert werden müssen. **Achtung**: Du musst die `digitalWrite()` Befehle innerhalb der `case` Anweisungen an die *tatsächliche* Pinbelegung *deines* Displays anpassen. Das hier ist nur ein Beispiel.
• `setup()` Funktion: Diese Funktion initialisiert alle definierten Pins als Ausgänge (`OUTPUT`).
• `loop()` Funktion: Diese Funktion enthält die Hauptlogik des Counters. Sie durchläuft die Zahlen von 0 bis 9, ruft die `displayCharacter()` Funktion auf, um jede Zahl anzuzeigen, und wartet dann eine Sekunde, bevor sie zur nächsten Zahl übergeht.

Hochladen des Codes und Testen

1. Verbinde dein Arduino mit deinem Computer.
2. Öffne die Arduino IDE.
3. Kopiere den Code in die IDE.
4. Stelle sicher, dass das richtige Board und der richtige Port ausgewählt sind (unter „Tools”).
5. Klicke auf den „Hochladen”-Button.

Nach dem Hochladen des Codes sollte der Counter auf dem 32-Segment Display von 0 bis 9 zählen.

Fehlerbehebung

Hier sind einige häufige Probleme und deren Lösungen:

• Das Display zeigt nichts an: Überprüfe die Stromversorgung, die Verdrahtung und stelle sicher, dass die Pins im Code korrekt definiert sind.
• Falsche Ziffern werden angezeigt: Überprüfe die Segmentmuster in der `displayCharacter()` Funktion. Stelle sicher, dass die richtigen Segmente für jede Ziffer aktiviert werden.
• Segmente leuchten zu schwach: Überprüfe die Widerstandswerte. Sie sollten passend sein (typischerweise 220 Ohm).
• Der Code kompiliert nicht: Überprüfe die Syntax und stelle sicher, dass alle notwendigen Bibliotheken importiert sind (in diesem einfachen Beispiel sind keine Bibliotheken erforderlich).

Erweiterungen

Dieses Projekt kann auf vielfältige Weise erweitert werden:

• Mehrere Ziffern: Verwende mehrere 32-Segment Displays und multiplexe sie, um mehrstellige Zahlen anzuzeigen.
• Eingabe über Taster: Integriere Taster, um den Counter zu steuern (z.B. zum Erhöhen, Verringern oder Zurücksetzen).
• Verwendung von Schieberegistern: Reduziere die Anzahl der benötigten Arduino-Pins durch den Einsatz von Schieberegistern.
• Anzeige von Buchstaben: Erweitere die `displayCharacter()` Funktion, um Buchstaben und Sonderzeichen darzustellen.

Fazit

In diesem Tutorial haben wir gelernt, wie man einen Arduino verwendet, um ein 32-Segment Display als Counter anzusteuern. Wir haben den gesamten Code bereitgestellt und jeden Schritt detailliert erklärt. Mit diesem Wissen kannst du nun deine eigenen kreativen Projekte mit digitalen Anzeigen realisieren. Viel Spaß beim Experimentieren!