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Tutorial ESP32 33/55 - Dados Digitais usando o kit de aprendizado IoT ESP32 da SunFounder

Neste tutorial, criaremos um dado digital usando um display de sete segmentos e o ESP32 do kit de aprendizado IoT da SunFounder. O projeto permitirá que você role um dado virtual, gerando números de 1 a 6 com o pressionar de um botão. Esta é uma maneira fantástica de explorar as capacidades do ESP32 enquanto aprende sobre a interface com displays e botões. Para maior clareza, não deixe de conferir o vídeo em (no vídeo em 0:00).

Hardware Explicado

Os principais componentes para este projeto incluem o microcontrolador ESP32, um registro de deslocamento 74HC595, um display de sete segmentos e um botão de pressão. O ESP32 é um microcontrolador poderoso que integra Wi-Fi e Bluetooth, tornando-o adequado para aplicações de IoT. O registro de deslocamento 74HC595 nos permite controlar o display de sete segmentos usando menos pinos do que conectando diretamente cada segmento.

O display de sete segmentos mostra números e é controlado pelo envio de dados do registro de deslocamento. O botão de pressão é usado para acionar a rolagem dos dados, gerando um número aleatório que será exibido. Quando pressionado, o botão se conecta ao pino 13 no ESP32, que possui um resistor pull-up interno para mantê-lo em um estado alto quando não está pressionado.

Detalhes da Ficha Técnica

• Assegure níveis de voltagem adequados (4,5 V a 5,5 V) para um funcionamento confiável.
• Limite a corrente de saída para evitar danos ao registrador de deslocamento.
• Utilize capacitores de desacoplamento perto dos pinos de alimentação para estabilizar a tensão.
• Conecte o display de sete segmentos corretamente para evitar a representação incorreta de números.
• Verifique a fiação em busca de conexões soltas que podem levar a um comportamento inesperado.

Instruções de Fiação

Para ligar os dados digitais, comece configurando as conexões de energia. Conecte o aterramento (linha azul) na sua placa de ensaio ao pino de aterramento no ESP32 e certifique-se de que todos os pontos de aterramento estejam interconectados. Em seguida, conecte um pino de 3,3V do ESP32 ao barramento de energia (linha vermelha) na placa de ensaio.

Para o registrador de deslocamento 74HC595, certifique-se de que o pino 1 está conectado ao barramento de 3,3V e o pino 8 ao terra. Conecte o pino de saída de dados (DS) ao pino 25 no ESP32, o pino de relógio de deslocamento (SHCP) ao pino 26 e o pino de relógio de armazenamento (STCP) ao pino 27. O botão deve ser conectado entre o pino 13 no ESP32 e o terra, permitindo que ele puxe o pino para baixo quando pressionado.

Exemplos de Código e Passo a Passo

No texto, primeiro definimos os pinos usados para o registrador de deslocamento e o botão. O pino do botão é definido comobuttonPine está conectado ao pino 13 no ESP32. O array de dadosdatArraycontém as representações binárias dos números 0-9 para o mostrador de sete segmentos.

const int STcp = 27;//ST_CP
const int SHcp = 26;//SH_CP 
const int DS = 25; //DS 
const int buttonPin = 13;
int datArray[] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};

No textosetup()função, definimos o pino do botão como modo de entrada e os pinos do registro de deslocamento como modo de saída. Isso prepara os pinos para ler a entrada do botão e para enviar dados para o display.

void setup ()
{
  pinMode(buttonPin,INPUT); 
  pinMode(STcp,OUTPUT);
  pinMode(SHcp,OUTPUT);
  pinMode(DS,OUTPUT);
}

A lógica principal do programa é encontrada noloop()função. Ela verifica se o botão está pressionado, gera um número aleatório e chama oshow_number()função para exibir o número no display de sete segmentos.

void loop()
{
  if(digitalRead(buttonPin) == LOW)
  {
    int diceNumber = random(1, 7);
    show_number(diceNumber);
    delay(50);
  }
}

Oshow_number()a função envia o valor apropriado do array de dados para o registrador de deslocamento, que então controla os segmentos do display para mostrar o número gerado. Esta função é crucial para o feedback visual quando o botão é pressionado.

Demonstração / O que Esperar

Quando a configuração estiver concluída e o código for carregado, pressionar o botão gerará um número aleatório entre 1 e 6, que será exibido no display de sete segmentos. Se tudo estiver conectado corretamente, o display deve mostrar um número toda vez que o botão for pressionado. Tenha cuidado com entradas flutuantes; assegure-se de que o botão esteja devidamente conectado ao aterramento para evitar comportamentos erráticos (no vídeo em 1:30).

Marcos de Tempo do Video

• 00:00 Início
• 1:48 Introdução ao projeto
• 3:40 Fiação para Dados Digitais Explicada
• Código Arduino para Dados Digitais explicado
• 19:19 Selecionando a placa ESP32 e a porta COM no Arduino IDE
• 21:00 Demonstração de Dados Digitais
• 22:15 Corrigindo Código Arduino

Imagens

Display de LED 74HC595: Segmento Sete explicado

ESP32-33_digital-dice-wiring

ESP32-33_digital-dice-main

ESP32-33_digital-dice-schematic

Display de LED 74HC595: Segmento Sete explicado

ESP32-33_digital-dice-wiring

ESP32-33_digital-dice-main

ESP32-33_digital-dice-schematic

/*
 * // Defina os pinos usados para o 74hc595 e o botão
 */
const int STcp = 27; // ST_CP
const int SHcp = 26; // SH_CP
const int DS = 25; // DS
const int buttonPin = 13;

 // Defina um array de valores para exibir números em um display de 7 segmentos.
int datArray[] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
int buttonState = false;

void setup ()
{
 // Defina o pino do botão para o modo de entrada.
  pinMode(buttonPin,INPUT);

 // Ajuste os pinos para 74hc595
  pinMode(STcp,OUTPUT);
  pinMode(SHcp,OUTPUT);
  pinMode(DS,OUTPUT);
}

void loop()
{
 // Verifique se o botão está pressionado.
  if(digitalRead(buttonPin) == LOW)
  {
 // Gere um número aleatório entre 1 e 6
    int diceNumber = random(1, 7);

 // Mostre o número no display de 7 segmentos
    show_number(diceNumber);

 // Atraso de 50 milissegundos
    delay(50);
  }
}

 // Função para exibir um número em um display de 7 segmentos
void show_number(int num)
{
 // Conecte o ST_CP ao terra e mantenha-o em nível baixo enquanto você estiver transmitindo.
  digitalWrite(STcp, LOW);

 // Envie os dados para o número para o registrador de deslocamento.
  shiftOut(DS, SHcp, MSBFIRST, datArray[num]);

 // Puxe o ST_CP para salvar os dados.
  digitalWrite(STcp, HIGH);
}