7 Segment (FND)는
숫자나 문자를 표현하는 7개의 LED와 소수점을 표현하는
1개의 LED가 포함되어 있는 부품을 의미합니다.
FND는 16X2 LCD와 비교할 때
표현할 수 있는 문자의 개수가 제한되고,
각 문자의 표현을 위하여 총 8개의 LED를 하나씩 조절해주어야 하는 등
사용이 복잡하다는 단점이 있습니다.
그렇지만, 전력소모가 적고 크기가 큰 Segment를 선택하면
비교적 큰 문자도 표현할 수 있다는 장점이 있어
널리 사용되고 있습니다.
숫자표시 방법
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 |
1. 10진수 숫자와의 구분을 위해 2진수 앞에는 0b, 16진수 앞에는 0x를 표기한다.
2. 16진수 표현에 있어서, 각 숫자에 소수점을 포함시키는 경우에는 80을 빼주면 된다. 예를 들어서,
- 0． → 0xC0 – 0x80 = 0x40
- 1． → 0xF9 – 0x80 = 0x79
- 2． → 0xA4 – 0x80 = 0x24
- 3． → 0xB0 – 0x80 = 0x30
- 4． → 0x99 – 0x80 = 0x19
- 5． → 0x92 – 0x80 = 0x12
- 6． → 0x82 – 0x80 = 0x12
- 7． → 0xF8 – 0x80 = 0x78
- 8． → 0x80 – 0x80 = 0x00
- 9． → 0x90 – 0x80 = 0x10
Pin Map
| 7 Segment | Arduino |
| A | 2 |
| B | 3 |
| C | 4 |
| D | 5 |
| E | 6 |
| F | 7 |
| G | 8 |
| DP | 9 |
FND의 종류
FND는 Anode형과 Cathode형으로 분류되며,
이 중 Anode형이 주로 사용되고 있는데요.
Anode형은 중앙핀이 VCC이며,
Cathode형은 GND입니다.
우리가 사용하는 것은 5611BH로 Common Anode형입니다.
schematic
아래 회로에서는 330Ω 저항 1개를 VCC에 직접 연결하여 사용하였다.
상단부와 하단부 중앙핀은 서로 연결이 되어 있으므로,
둘 중 하나만 +5V에 연결하여 사용하면 된다.
※ 주의 :
위 회로에서는 간단한 회로 구성을 위해
VCC에 저항을 직접 연결하여 사용하였으나,이것이 좋은 방법은 아니다.
FND의 각 LED가 직렬이 아닌 병렬로 연결되어 있는데,
이렇게 구성하는 경우 동일한 전류로
“1”를 표시할때는 2개의 Segment만 켜고,
“8”을 표시할때는 7개의 Segment를 모두 키므로,
각 숫자마다 밝기의 차이가 생기길 수 있기 때문이다.
실제 LED의 밝기에 미세한 변화가 생기는 것을 볼 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해,
각 LED마다 저항을 따로 사용하여야 밝기를 고르게 유지할 수 있으며,
아래 그림과 같이 220~330Ω 저항 8개를 사용하는 것이 원칙이다.
0~9까지 차례대로 표시하기
const int A = 2;
const int B = 3;
const int C = 4;
const int D = 5;
const int E = 6;
const int F = 7;
const int G = 8;
const int DP = 9;
int dt = 1000;
void setup() {
pinMode(A, OUTPUT);
pinMode(B, OUTPUT);
pinMode(C, OUTPUT);
pinMode(D, OUTPUT);
pinMode(E, OUTPUT);
pinMode(F, OUTPUT);
pinMode(G, OUTPUT);
pinMode(DP, OUTPUT);
// 7 Segment Ready
digitalWrite (A,HIGH);
digitalWrite (B,HIGH);
digitalWrite (C,HIGH);
digitalWrite (D,HIGH);
digitalWrite (E,HIGH);
digitalWrite (F,HIGH);
digitalWrite (G,HIGH);
digitalWrite (DP,HIGH);
}
void loop() {
// digit 0
digitalWrite (A,LOW);
digitalWrite (B,LOW);
digitalWrite (C,LOW);
digitalWrite (D,LOW);
digitalWrite (E,LOW);
digitalWrite (F,LOW);
digitalWrite (G,HIGH);
digitalWrite (DP,HIGH);
delay(dt);
// digit 1
digitalWrite (A,HIGH);
digitalWrite (B,LOW);
digitalWrite (C,LOW);
digitalWrite (D,HIGH);
digitalWrite (E,HIGH);
digitalWrite (F,HIGH);
digitalWrite (G,HIGH);
digitalWrite (DP,HIGH);
delay(dt);
// digit 2
digitalWrite (A,LOW);
digitalWrite (B,LOW);
digitalWrite (C,HIGH);
digitalWrite (D,LOW);
digitalWrite (E,LOW);
digitalWrite (F,HIGH);
digitalWrite (G,LOW);
digitalWrite (DP,HIGH);
delay(dt);
// digit 3
digitalWrite (A,LOW);
digitalWrite (B,LOW);
digitalWrite (C,LOW);
digitalWrite (D,LOW);
digitalWrite (E,HIGH);
digitalWrite (F,HIGH);
digitalWrite (G,LOW);
digitalWrite (DP,HIGH);
delay(dt);
// digit 4
digitalWrite (A,HIGH);
digitalWrite (B,LOW);
digitalWrite (C,LOW);
digitalWrite (D,HIGH);
digitalWrite (E,HIGH);
digitalWrite (F,LOW);
digitalWrite (G,LOW);
digitalWrite (DP,HIGH);
delay(dt);
// digit 5
digitalWrite (A,LOW);
digitalWrite (B,HIGH);
digitalWrite (C,LOW);
digitalWrite (D,LOW);
digitalWrite (E,HIGH);
digitalWrite (F,LOW);
digitalWrite (G,LOW);
digitalWrite (DP,HIGH);
delay(dt);
// digit 6
digitalWrite (A,LOW);
digitalWrite (B,HIGH);
digitalWrite (C,LOW);
digitalWrite (D,LOW);
digitalWrite (E,LOW);
digitalWrite (F,LOW);
digitalWrite (G,LOW);
digitalWrite (DP,HIGH);
delay(dt);
// digit 7
digitalWrite (A,LOW);
digitalWrite (B,LOW);
digitalWrite (C,LOW);
digitalWrite (D,HIGH);
digitalWrite (E,HIGH);
digitalWrite (F,HIGH);
digitalWrite (G,HIGH);
digitalWrite (DP,HIGH);
delay(dt);
// digit 8
digitalWrite (A,LOW);
digitalWrite (B,LOW);
digitalWrite (C,LOW);
digitalWrite (D,LOW);
digitalWrite (E,LOW);
digitalWrite (F,LOW);
digitalWrite (G,LOW);
digitalWrite (DP,HIGH);
delay(dt);
// digit 9
digitalWrite (A,LOW);
digitalWrite (B,LOW);
digitalWrite (C,LOW);
digitalWrite (D,LOW);
digitalWrite (E,HIGH);
digitalWrite (F,LOW);
digitalWrite (G,LOW);
digitalWrite (DP,HIGH);
delay(dt);
// digit 0.
digitalWrite (A,LOW);
digitalWrite (B,LOW);
digitalWrite (C,LOW);
digitalWrite (D,LOW);
digitalWrite (E,LOW);
digitalWrite (F,LOW);
digitalWrite (G,HIGH);
digitalWrite (DP,LOW);
}배열을 사용하여 숫자 출력하기
int numArray[11][8] = {
{0,0,0,0,0,0,1,1}, // 0
{1,0,0,1,1,1,1,1}, // 1
{0,0,1,0,0,1,0,1}, // 2
{0,0,0,0,1,1,0,1}, // 3
{1,0,0,1,1,0,0,1}, // 4
{0,1,0,0,1,0,0,1}, // 5
{0,1,0,0,0,0,0,1}, // 6
{0,0,0,1,1,1,1,1}, // 7
{0,0,0,0,0,0,0,1}, // 8
{0,0,0,0,1,0,0,1}, // 9
{0,0,0,0,0,0,1,0} // 0.
};
int pins[] = {2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
void setup() {
for (int r = 0; r < 8; r++) {
pinMode(pins[r], OUTPUT);
digitalWrite(pins[r], 1); // 7 Segment Ready
}
// 8 출력
for (int r = 0; r < 8; r++) {
digitalWrite(pins[r], numArray[8][r]); // numbers[8][r]이면 8을 출력
}
delay(1000);
}
void loop()
{
for (int num = 0; num < 11; num++) {
for (int r = 0; r < 8; r++) {
digitalWrite(pins[r], numbers[num][r]); // num의 값을 출력
}
delay(1000);
}
}2진수나 16진수를 이용하여 표시하기
int numArray[10] = {
0b11000000, // 0
0b11111001, // 1
0b10100100, // 2
0b10110000, // 3
0b10011001, // 4
0b10010010, // 5
0b10000010, // 6
0b11111000, // 7
0b10000000, // 8
0b10010000 // 9
};
// int numArray[10] = { 0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8, 0x80, 0x90 };
// 16진수를 사용해도 됨
// 소수점 포함 int numArray[10] = { 0x40, 0x79, 0x24, 0x30, 0x19, 0x12, 0x02, 0x78, 0x00, 0x10 };
int segPins[7] = {2, 3, 4, 5, 6, 7, 8};
int i, j;
void setup() {
for (i=0; i < 8; i++) {
pinMode(segPins[i], OUTPUT);
}
}
void loop() {
for (i=0; i < 10; i++)
{
segLED(i); // i=1이면 1을 출력
delay(1000);
}
}
void segLED(int num) { // num값을 넘겨받아
int data = numArray[num]; // num번째 배열값을 data로 지정
for (j = 0; j < 8; j++)
{ // 2진수 배열 8비트를 &연산자로 가장 오른쪽11 비트값부터 검사
if(data & 0x01) { // 1이면
digitalWrite(segPins[j], HIGH); // HIGH(끄고)
}
else {
digitalWrite(segPins[j], LOW); // 1이 아니면(0이면)
} // LOW(킨다)
data >>= 1; // data값을 1비트씩 오른쪽으로 쉬프트한 후
} // 7번 추가 실행 (총 8번 실행)
}시리얼모니터에서 값을 입력받아 출력하기
int numArray[10] = { 0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8, 0x80, 0x90 };
// 소수점 포함 int numArray[10] = { 0x40, 0x79, 0x24, 0x30, 0x19, 0x12, 0x02, 0x78, 0x00, 0x10 };
int segPins[7] = {2, 3, 4, 5, 6, 7, 8};
int i, j;
void setup() {
Serial.begin(9600);
for (i=0; i < 8; i++) {
pinMode(segPins[i], OUTPUT);
}
}
void loop() {
Serial.println("Press any number!(0~9)");
delay(1000);
if (Serial.available()) {
int number = Serial.read();
if(number < 10) {
Serial.println(number");
segLED(number); // i=1이면 1을 출력
delay(1000);
}
else {
Serial.println("Please input a lower number than 10!")
}
}
}
void segLED(int num) { // num값을 넘겨받아
int data = numArray[num]; // num번째 배열값을 data로 지정
for (j = 0; j < 8; j++)
{ // 2진수 배열 8비트를 &연산자로 가장 오른쪽11 비트값부터 검사
if(data & 0x01) { // 1이면
digitalWrite(segPins[j], HIGH); // HIGH(끄고)
}
else {
digitalWrite(segPins[j], LOW); // 1이 아니면(0이면)
} // LOW(킨다)
data >>= 1; // data값을 1비트씩 오른쪽으로 쉬프트한 후
} // 7번 추가 실행 (총 8번 실행)
}2개의 7 Segment를 사용하여 2자리 숫자 나타내기
1개의 7 Segment를 사용하는데 8개의 Digital Pin이 필요하므로,
2개 이상의 7 Segment를 사용하려면 16개의 Digital Pin이 필요하다.
핀의 개수로만 보면 Arduino Uno로는 표현할 수 없다.
그러므로 2개의 7 Segment의 전원부를 통해 제어하면서
빠른 시간동안 on/off를 반복하며
우리 눈에 나타나는 잔상효과를 이용하여
여러개의 FND를 사용하도록 구현해야 하는데,
이러한 방식을 Dynamic 구동 방식이라고 부른다.
아래 회로를 예로들면
아두이노의 Digital 2~9번핀이 각각 두개의 FND로 병렬연결 되어 있고,
10번핀은 10의 자리를 나타내는 FND1에,
11번 핀은 1의 자리를 나타내는 FND2에 연결되어 있는 것을 볼 수 있다.
이 회로를 통해 10번핀을 LOW,
11번핀을 HIGH로 두면 FND1이 작동하고,
마찬가지로 10번핀을 HIGH, 11번핀을 LOW로 두면 FND2가 작동하게 된다.
이러한 방식으로 2개의 FND를 10개의 핀으로 작동할 수 있다.
sketch
int numArray[10] = {
0b01000000, // 0
0b01111001, // 1
0b00100100, // 2
0b00110000, // 3
0b00011001, // 4
0b00010010, // 5
0b00000010, // 6
0b01111000, // 7
0b00000000, // 8
0b00010000 // 9
};
// int numArray[10] = { 0x40, 0x79, 0x24, 0x30, 0x19, 0x12, 0x02, 0x78, 0x00, 0x10 };
// 16진수를 사용해도 됨
const int segPins[] = { 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 }; // Segment핀 번호
const int segNum = 2; // Segment 개수 (숫자 자리수)
const int vccPins[segNum] = { 10, 11 }; // 10, 11번 핀을 통해 seg#1, seg#2의 전원 인가
void setup() {
for (int i = 0; i < 8; i++) {
pinMode(segPins[i], OUTPUT); // Segment핀 설정
}
for (int i = 0; i < segNum; i++) {
pinMode(vccPins[i], OUTPUT); // seg#0, seg#1의 전원인가 핀 설정
}
}
void loop() {
for (int i = 0; i < 100; i++) { // 0~99까지 숫자를 표시
for (int n = 0; n < 10; n++) { // 빠르게 카운트할 경우 모든 LED가 켜져 있는 것처럼 보여
showNumber(i); // 숫자를 구분할 수 없으므로, 빠르게 10번씩 점멸시키면서 표시
}
}
}
void showNumber(int number) {
if (number == 0) {
showDigit(number, 0); // 0의 경우 (1의 자리수) Segment에만 0을 출력
}
else {
for (int j = 0; j < segNum; j++) { // 10의 자리, 1의 자리 출력을 위해 2번 실행
if (number > 0) { // 출력값이 0보다 큰 경우에만 실행
showDigit(number % 10, j); // 1의 자리 숫자(%10)를 seg#0(j=0)에 출력 (if 10의 자리 숫자 = (number % 100) / 10))
number = number / 10; // ※ 숫자를 10으로 나눠 10의 자리 숫자를 1의 자리 숫자로 만듦
} // if 처음에 주어진 숫자가 한 자리 수였으면,
delay(5); // → 10으로 나눈 후에는 1의 자리값이 0이 되어, 0보다 큰 값이 안되므로 10의 자리 출력하지 않음
} // if 처음에 주어진 숫자가 두 자리 수였으면
} // → 10으로 나눈 후 10의 자리 숫자가 1의 자리 수가 되므로, 10이 자리수를 seg#1(j=1)에 출력
}
void showDigit(int num, int digit) { // num값과 digit(0→1의 자리수에 표시, 1→10의 자리수에 표시)을 넘겨받아
int data = numArray[num]; // num번째 배열값을 digit자리수에 표시할 data로 지정
digitalWrite(vccPins[0], HIGH); // vcc핀에 전원 인가
digitalWrite(vccPins[1], HIGH); // [0] = Arduino Pin10, [1] = Arduino Pin11
for (int segLED = 0; segLED < 7; segLED++) // 숫자 2진수의 7세그먼트 ON, OFF
{
if (data & 0x01) { // 1이면
digitalWrite(segPins[segLED], HIGH); // HIGH(끄고)
}
else { // 1이 아니면(0이면)
digitalWrite(segPins[segLED], LOW); // LOW(끈다)
}
data >>= 1; // data값을 1비트씩 오른쪽으로 쉬프트한 후
}
digitalWrite(vccPins[digit], LOW); // 숫자 LED 한 자리 ON
}4 FND
4개의 FND를 Dynamic 방식으로 구동하기 위해서는 8개의 데이터 핀과 4개의 전원부 핀이 필요하다.
schematic
Pin Map
| FND | Arduino | Segment | 자리수 |
| 1 | 6 | E | |
| 2 | 5 | D | |
| 3 | 13 | DP | |
| 4 | 4 | C | |
| 5 | 8 | G | |
| 6 | 9 | S1 | 1의 자리 수 |
| 7 | 3 | B | |
| 8 | 10 | S2 | 10의 자리 수 |
| 9 | 11 | S3 | |
| 10 | 7 | F | 100의 자리 수 |
| 11 | 2 | A | |
| 12 | 12 | S4 | 1000의 자리 수 |
sketch
// Segment_X - Arduino Pin // FND Pin
#define SEG_A 2 // 11
#define SEG_B 3 // 7
#define SEG_C 4 // 4
#define SEG_D 5 // 2
#define SEG_E 6 // 1
#define SEG_F 7 // 10
#define SEG_G 8 // 5
// FND_num - Arduino Pin // FND Pin
#define FND1 9 // 6
#define FND2 10 // 8
#define FND3 11 // 9
#define FND4 12 // 12
void seglight(byte number);
byte numbers[] = {
B0111111, // MSB -- LSB
B0000110,
B1011011,
B1001111,
B1100110,
B1101101,
B1111101,
B0000111,
B1111111,
B1101111
};
int FND[] = {SEG_A, SEG_B, SEG_C, SEG_D, SEG_E, SEG_F, SEG_G };
int FND_NO[] = {FND1, FND2, FND3, FND4};
void setup() {
for (int i = 0 ; i < 7; i++) {
pinMode(FND[i], OUTPUT);
}
for (int i = 0 ; i < 4; i++) {
pinMode(FND_NO[i], OUTPUT);
digitalWrite(FND_NO[i], HIGH);
}
}
int ON = OUTPUT;
int intCnt = 0 ;
void loop() {
if(intCnt < 10000) {
intCnt++;
} else {
intCnt = 0;
}
unsigned long start = millis();
for (unsigned long j = 0 ; j < 10 ; j = millis() - start) { // 600 밀리초 마다 실행
// Dynamic 구동
digitalWrite(FND1, LOW); // 1의 자리 켜기
seglight(numbers[intCnt % 10]);
delay(5); // 5ms 유지 후
digitalWrite(FND1, HIGH); // 끄기
digitalWrite(FND2, LOW); // 10의 자리 켜기
seglight(numbers[(intCnt / 10) % 10]);
delay(5); // 5ms 유지 후
digitalWrite(FND2, HIGH); // 끄기
digitalWrite(FND3, LOW); // 100의 자리 켜기
seglight(numbers[(intCnt / 100) % 10]);
delay(5); // 5ms 유지 후
digitalWrite(FND3, HIGH); // 끄기
digitalWrite(FND4, LOW); // 1000의 자리 켜기
seglight(numbers[(intCnt / 1000) % 10]);
delay(5); // 5ms 유지 후
digitalWrite(FND4, HIGH); // 끄기
}
}
// Bit값으로 FND 각 LED 점등
void seglight(byte number) {
for (int i = 0 ; i < 7 ; i++) {
int bit = bitRead(number, i) ;
digitalWrite(FND[i], bit);
}
}