4桁数字表示器

1. 4桁数字表示

   1. アノードコモン型４桁数字表示器

      ここではアノードコモン型４桁数字表示器を紹介します。別項では、カソードコマン型の3桁の数字表示器を紹介しましたが、同じ構成での4桁表示回路は入手が困難です。ここでは、アノードコモン型の4桁の数字、または、時刻表示用の数字表示器（TLR4115）を紹介します。

   2. アノードコモン

      アノードコモン型は、1桁を表示する7個のLEDの＋（アノード）側が共通になっている素子の意味です。
      

   3. TLR4115

      　これは、アノードコモン型の4桁の表示素子です。左の a,..g に表示する値を設定（0で点灯）ます。d1,..,d4 が各桁の制御端子で、＋側を接続します。右側は、小数点や時刻表示のため、時と分の間に ： を表示するための　LED　の接続です。
      ３，４ が　: の表示、１，２，５，７ は少数点の位置に点灯します。1+、1- は各LEDの＋側と-側の端子です。6,7は右端に並んで点灯し、時刻表示のAM,PM の表示にも利用できます。
      

   4. PNP型トランジスタ

      　アノードコモン型の素子の電力をオン/オフするには、PNP型トランジスタが必要です。E,C,B の3端子で構成されることは同じですが、極性が逆になります。Eを＋電源に接続し、Bを低電圧（グランド）にして、EからBに電流を流すと、EからCに電流が流れるようになります。
      
      

      PNPのスイッチとLEDを接続すると、次のようになります。トランジスタのB端子に抵抗をつけ、グランド電位にすると E-C間が導通し、LEDの＋側に電源の＋が接続されます。ここで、各LEDの-側を抵抗を通してグランド電位にすると、LEDが発光します。
      

      各桁のトランジスタを順にオンにすることで、４桁の数字の動的点灯が可能になります。

   5. シフトレジスタ

      　ここでは、信号線を節約するため、シフトレジスタ 74164 を利用します。CKにパルスを入れると、A＊B （AとBの論理積）の値をQAに記憶し、同時に　QB,QC、..は　QA,QB の値を取り込みます。したがって、QA,QB,QC、..、QG の値が1ビットシフトします。CLR端子は記憶をすべて0にする端子ですが、ここでは利用しませんから、+5V に固定しておきます。これを怠ると、CLR へのノイズのため、ときどき（不定期）に記憶がクリアされてしまいます。
      
      

      　このシフトレジスタはバーLEDの表示に、こことは異なる方法で利用しています。

2. 回路の設計

   1. シフトレジスタを利用して接続

      　PICと数字表示の4桁の７素子表示を直接接続すると、最低でも７＋４本の接続が必要です。そこでシフトレジスタを利用し、7素子のデータをあらかじめシフトレジスタに送りこんでから、桁に対応するトランジスタをオンにして点灯します。シフトレジスタとは、CK（クロック）とA（データ）の2本で接続可能です。この2本に、B1,B2を利用します。B3,B4,B5,B6で各トランジスタを制御します。PICのこの端子を0にすると、トランジスタがオンになり、LEDに＋電圧が供給されます。
      
      

   2. プログラム

      　4桁の数字を順に表示するプログラム例を示します。segment_data[] は7素子に表示するパターンですが、0で点灯するため、先の例と異なりデータの　0,1 を反転しています。
      
      int segment_data[]={0x81,0xF3,0x49,0x61,0x33,0x25,0x05,0xF1,0x01,0x31};
      
      データは、関数 void output_sr(int data) で上位のビットから順にシフトレジスタに記憶します。7回のシフトでデータがシフトレジスタに点灯され、シフトレジスタのQGに、7素子表示器のgのデータが記録されます。bit_test(d,7) は変数dの第７ビットの値を返す、関数です。
      　関数、void output_dgt(int dgt,int val) で、各表示桁を制御するポートの番号を設定します。dgt=0 の第一桁は B３ピンで制御します。

      #fuses HS,NOWDT,NOLVP//DT,LVPなし
      #use delay(CLOCK=20000000) //クロック4MHz
      
      //PB2..PB1にシフトレジスタ
      //PB3,4,5,6に桁指定
      //５ｍS単位で各桁を表示
      //20回表示したら、表示する数値を更新する
      
      int ct;//数字の更新間隔
      long val,valc;//表示する数字
      int digit;//表示する桁
      
      //表示パターン（上位7ビット）
      //int segment_data[]= {0x7E,0x0C,0xB6,0x9E,0xCC,0xDA,0xFA,0xE,0xFE,0xCE};
        int segment_data[]={0x81,0xF3,0x49,0x61,0x33,0x25,0x05,0xF1,0x01,0x31};
      long st[4];
      
      void output_sr(int data){
       int i;
       int d;
       d=data;
       for(i=0;i<7;i++){
          output_bit(PIN_B2,bit_test(d,7));
          output_bit(PIN_B1,1);
          output_bit(PiN_B1,0);
          d=d<<1; 
       }
      }
      
      void output_dgt(int dgt,int val)
      {
        switch (dgt){
              case 0 :output_bit(PIN_B3,val);break;
              case 1 :output_bit(PIN_B4,val);break;
              case 2 :output_bit(PIN_B5,val);break;
              case 3 :output_bit(PIN_B6,val);
       }
       
      }
           
      void main(){
      
        output_bit(PiN_B1,0);
        
        digit=0;
        ct=20;//数字を更新する周期
        valc=0;//表示する値
        
        while(1){
       
         ct --;  
         if(ct == 0){//数字の更新
           //itoa(val,10,st);
           val=valc;
           st[3]=val/1000;
           val -= st[3]*1000;
           st[2]=val/100;
           val -= st[2]*100;
           st[1]=val/10;
           st[0]=val%10;
           
           valc++;
           if(valc==10000) valc=0;
           ct=10;
         }
      
         for(digit=0;digit<4;digit++){
                 output_sr( segment_data[st[digit]]);
                 output_dgt(digit,0);
                 delay_ms (3);        //表示期間（ミリ秒）
                 output_dgt(digit,1);
         }
      
       }
      
      }