ESP32教程10/55 - 使用七段数码管74HC595的数字计数器 - ESP32物联网学习套件

ESP32教程10/55 - 使用七段数码管74HC595的数字计数器 - ESP32物联网学习套件

在本教程中，我们将使用ESP32微控制器控制七段数码管，创建一个数字计数器。计数器将从0递增到9，然后再递减回0，清晰地展示计数过程。我们还将探讨如何点亮单个段以及在七段数码管上显示字母。

本项目利用74HC595移位寄存器来控制显示，使我们能够高效地管理各段，而无需占用ESP32过多的GPIO引脚。通过向移位寄存器发送二进制值，我们可以点亮相应的段来表示数字和字母。如需更深入地了解该过程，可参考视频（视频中03:15处）。

硬件说明

本项目的主要组件包括ESP32微控制器、74HC595移位寄存器和七段数码管。ESP32是一款功能强大的微控制器，内置Wi-Fi和蓝牙功能，非常适合物联网项目。74HC595是一种移位寄存器，允许我们仅使用少量输入引脚即可控制多个输出。它的工作原理是将串行数据转换为并行输出，非常适合驱动七段数码管。

七段数码管由七个独立的LED组成，排列成“8”字形。通过向移位寄存器发送适当的二进制值，可以点亮或熄灭每个段。例如，要显示数字0，需要点亮除中间段（G）以外的所有段。

数据手册详情

• 确保电源电压正确（2 V至6 V）。
• 限制输出电流以防止过热。
• 为每个段使用单独的电阻，以获得最佳亮度。
• 注意接线，避免短路和错误连接。
• 仔细遵循引脚排列，避免配置错误。

接线说明

首先设置面包板。连接接地轨（蓝色线）和电源轨（红色线）。接地应连接到面包板一侧的蓝色线，而电源应连接到另一侧的红色线。使用黑色线将ESP32的接地连接到接地轨，使用红色线将ESP32的3.3V引脚连接到电源轨。

接下来，将74HC595移位寄存器插入面包板，确保凹口方向正确。将引脚11（DS）连接到ESP32的引脚25，引脚12（SH_CP）连接到引脚26，引脚14（ST_CP）连接到引脚27。将移位寄存器的接地（引脚8）连接到接地轨，并将引脚10（MR）连接到电源轨以激活。

对于七段数码管，将对应各段（a-g）的引脚连接到移位寄存器的输出引脚。为每个段串联一个电阻（220欧姆）以限制电流。确保公共引脚的连接正确，根据您的数码管类型，公共引脚可以是共阳极或共阴极。

代码示例与讲解

在setup函数中，我们首先将连接到移位寄存器的引脚定义为输出。这确保我们的ESP32能够控制发送到显示器的数据。

void setup ()
{
  //将引脚设置为输出
  pinMode(STcp,OUTPUT);
  pinMode(SHcp,OUTPUT);
  pinMode(DS,OUTPUT);
}

在这里，我们将STcp、SHcp和DS定义为分别连接到移位寄存器ST_CP、SH_CP和DS的引脚。将这些引脚设置为输出，使我们能够控制移位寄存器。

程序的主循环从0计数到9，使用shiftOut函数将相应的值发送到显示器。

for(int num = 0; num <10; num++)
{
    digitalWrite(STcp,LOW); //将ST_CP接地并保持低电平，以便在传输期间持续发送
    shiftOut(DS,SHcp,MSBFIRST,datArray[num]);
    digitalWrite(STcp,HIGH); //拉高ST_CP以保存数据
    delay(1000);
}

此循环递增num变量，每秒将datArray中对应的值发送到显示器。shiftOut函数将数据传输到移位寄存器，从而点亮相应的段。

演示/预期效果

接线完成并上传代码后，您应该会看到七段显示器从0计数到9，短暂暂停后再递减回0。每个数字将显示一秒钟。如果您想加快计数速度，可以调整循环中的延迟（视频中15:30处）。

单独操作各段时，请记住发送正确的二进制值以显示字母或特定段。如果显示器看起来较暗，请考虑为每个段添加单独的电阻，以确保整个显示器的亮度一致。

视频时间戳

• 00:00 开始
• 1:53 七段显示器介绍
• 4:38 接线说明
• 13:15 Arduino代码-1
• 17:01 选择COM端口和ESP32开发板
• 18:43 演示-1
• 20:13 仅显示一位数字
• 21:38 上下计数器
• 23:07 逐个打开/关闭每个段
• 24:53 显示A、B、C、D、E和F

图像

ESP32_Animte7Segment-counter-1

ESP32_Animte7Segment-counter-up-down

ESP32_Animte7Segment-letters

ESP32_Animte7Segment-segments

ESP32-10-seven-segment-schematic

ESP32-10-seven-segment-wiring

ESP32_Animte7Segment-counter-1

ESP32_Animte7Segment-counter-up-down

ESP32_Animte7Segment-letters

ESP32_Animte7Segment-segments

ESP32-10-seven-segment-schematic

ESP32-10-seven-segment-wiring

const int STcp = 27; // ST_CP
const int SHcp = 26; // SH_CP
const int DS = 25; // DS

int datArray[] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};

void setup ()
{
 // 将引脚设置为输出
  pinMode(STcp,OUTPUT);
  pinMode(SHcp,OUTPUT);
  pinMode(DS,OUTPUT);
}
void loop()
{
  for(int num = 0; num <10; num++)
  {
    digitalWrite(STcp,LOW); // 将 ST_CP 接地，并在传输时保持低电平。
    shiftOut(DS,SHcp,MSBFIRST,datArray[num]);
    digitalWrite(STcp,HIGH); // 将 ST_CPST_CP 拉动以保存数据。
    delay(1000);
  }
}