Visualización de números

Introducción

El display de 7 segmentos es un dispositivo electrónico que se usa para representar visualmente números. Cada segmento es un LED que se identifica con una letra de la A a la G, como se muestra en la Figura 1. Observa que también contiene un LED para el punto decimal etiquetado como PD.

Materiales

Programas

Arduino IDE. Disponible en: https://www.arduino.cc/en/software

Desarrollo

Para que conozcas cómo se conecta el display de 7 segmentos a la tarjeta Arduino UNO y te familiarices con su funcionamiento, te invitamos a que veas el siguiente video:

Conexión del Módulo 7-segmentos

En esta práctica vamos a emplear el display de 7 segmentos que se encuentra integrado en el módulo 7-segmentos. Este módulo está diseñado para conectarse a la tarjeta Arduino UNO como un shield.

Conecta el módulo 7-segmentos a la tarjeta Arduino UNO como se muestra en la Figura 2. Observa que el lado del módulo que tiene 18 pines debe ser insertado en la línea de pines digitales de la tarjeta Arduino y el lado que tiene 8 pines se conecta a los pines de alimentación.

Nota: si no tienes un módulo de 7-segmentos, puedes construir el circuito electrónico mostrado en la Figura 3. Toma en cuenta que se está utilizando un display de 7 segmentos de cátodo común.

Configuración de los pines de la tarjeta Arduino

Ejercicio 1 Identificación de los pines de conexión del display 7 segmentos

Primero vamos a identificar cuáles son los pines de la tarjeta Arduino UNO a los que están conectados los segmentos del display. Analiza el diagrama de conexiones del módulo 7-segmentos de la Figura 3 y arrastra la etiqueta del número de pin hacia la caja del segmento al que está conectado.

Ejercicio 2 Identificación del pin de conexión de transistor NPN

Revisa nuevamente la Figura 3, analiza cómo está conectado el transistor NPN y responde la siguiente pregunta:

Ejercicio 3 Configuración de los pines de conexión en modo salida

Ahora vamos a configurar el modo de comportamiento de los pines y a activar el display de 7 segmentos por medio del transistor NPN.

Encendido del segmento A del display

Una vez que ya hemos configurado todos nuestros pines y activado el display de 7 segmentos, vamos a codificar las instrucciones para encender el segmento A. Como se vió anteriormente, cada segmento del display es un LED, por lo que para encender el segmento, simplemente utilizamos la misma instrucción de Arduino que se usa para encender un LED. ¿Recuerdas la instrucción de Arduino para encender un led?

En efecto, usaremos la función digitalWrite(pin,valor). Si el valor es HIGH, el segmento se encenderá y si el valor es LOW el segmento se apagará.

Considerando lo anterior, la instrucción de Arduino para encender el segmento A del display es:

digitalWrite(6,HIGH);

Codificación del programa de Arduino

Antes de comenzar a codificar tu programa, recuerda que la estructura básica de un sketch de Arduino contiene dos funciones:

setup. Esta función se ejecuta una sola vez al iniciar el programa y generalmente contiene las instrucciones de configuración de los pines de la tarjeta Arduino, la inicialización o activación de los dispositivos, entre otras.

loop. El código de esta función se ejecutará de manera repetitiva mientras la tarjeta Arduino permanezca encendida.

En estos momentos ya tienes todos los elementos para codificar el programa de Arduino que encienda el segmento A del display. Para ello, sustituye en el siguiente programa el texto <<bloque de instrucciones Ejercicio n>> con las instrucciones que codificaste en el Ejercicio 3 de la práctica y escribe la instrucción de Arduino para encender el segmento A del display.

/* Práctica Visualización de números
* Programa que muestra un dígito en el display de 7 segmentos 
*/

void setup() {
//Configuración del pin de conexión del transistor NPN de salida
<<bloque de instrucciones Ejercicio 3.1>> 

//Configuración de los pines de conexión de los segmentos del display de salida
<<bloque de instrucciones Ejercicio 3.2>>

//Activación del display
<<bloque de instrucciones Ejercicio 3.3>>
}

void loop() {

//Encendido del segmento A del display
<<Escribe la instrucción para encender el segmento A del display>>
}

Captura, compila y ejecuta tu programa por medio de siguientes acciones:

1. Abre el IDE de Arduino.
2. Crea un nuevo sketch.
3. Captura las instrucciones del programa.
4. Guarda tu programa.
5. Compila tu programa. En caso necesario, depúralo hasta que no tenga ningún error.
6. Conecta la tarjeta Arduino a tu computadora.
7. Selecciona el puerto serial (COM) de la computadora asociado a la tarjeta.
8. Sube el programa a la memoria de la tarjeta Arduino UNO.
9. Ejecuta tu programa.

El resultado de la ejecución de tu programa deberá ser la que se muestra en la Figura 4.

Probando el encendido de otros segmentos

Vamos a modificar el programa para que encienda otros segmentos del display. Es importante que recuerdes que cada vez que hagas alguna modificación al programa, debes volverlo a compilar y subir a la memoria de la tarjeta Arduino.

Modifica tu programa para que realice las siguientes acciones: 

• Encienda el segmento B del display.
• Encienda los dos segmentos del display de tu preferencia.
• Encienda todos los segmentos del display.
• Apague todos los segmentos del display.

Visualización de números en el display de 7 segmentos

• Modifica el programa para que se visualice el número 1 en el display, como se muestra en la Figura 5.

Resultados

Ahora ya puedes programar la visualización de cualquier dígito en el display de 7 segmentos. Prueba tus nuevas habilidades:

• Selecciona un número del 2 al 9.
• En la siguiente tabla, ubica el renglón del número que seleccionaste.
• Arrastra la etiqueta 1 que está a la derecha de la tabla a las casillas de los segmentos que deben estar encendidos (valor HIGH) para representar el número.
• Arrastra la etiqueta 0 que está a la derecha de la tabla a las casillas de los segmentos que deben estar apagados (valor LOW) para representar el número.
• Haz clic en el botón para verificar tu respuesta.
• Modifica el programa de Arduino para que se visualice el número que seleccionaste.

Conclusiones

Finalmente, te invitamos a que respondas las siguientes preguntas:

1. ¿Por qué crees que es útil conocer cómo se programa la visualización de números en un display de 7 segmentos?
2. Identifica al menos 5 dispositivos que utilices en tu vida diaria que tengan integrado un display de 7 segmentos.
3. ¿Qué proyectos se te ocurren que podrías desarrollar con un display de 7 segmentos?