74HC161A版デジタル時計 / 7セグLED表示回路(仮)

4bit 同期カウンタIC 74HC161A をつかって、デジタル時計をつくっています。

4bit 同期カウンタIC 74HC161A をつかって、デジタル時計をつくります。これまでに、74HC161A をつかって秒、分、時をカウントする回路などをつくりました。今回は、これらをつないで時刻合わせをおこなう制御回路をつくりましょ...

デジタル時計はできましたが、BCD信号を出力するだけなのでわかりにくいです。とりあえず、仮に 7セグメントLED をつけて、時分を表示できるようにしました。今回は、そのメモ、ってことで。

回路図
スケッチ
後記

回路図

7セグメントLED ドライバは TM1630 をつかいますので、制御は Arduino NANO で行ないます。

図1 が Arduino まわりの接続図です。

入力は、デジタル時計からの時、分の BCD データ。分は 1の位が 4桁、10の位が 3桁。時は 1の位が 4桁、10の位が 1桁です。午前/午後表示は行なっていません。

TM1630 にわたす出力は DIO、CK、STB の 3線です。

図2 は、TM1630 を使った 7セグメントLED 表示回路です。これは毎回使っている回路。ドライバ IC 1個でできるので、とっても便利です。TM1630 の取り扱いについては、過去記事を参照ください。

ということで、回路としては単純につなげただけです。
えーと、回路図はバス配線 (青色のライン) で書いてます。たとえば、図1 では、MIN00 の信号はラベル「2」でバスに入って、Arduino の D2 ピンにつながる。図2 ならば、TM1630 の SEG2/KS2 ピンからラベル「SEG2」でバスに入って、抵抗 R9 をとおって Seg-A から 7セグメントLED につながる。
そんな感じ。

スケッチ

デジタル時計からの時、分の BCD データを、7セグメントLED 4桁に表示させるだけのスケッチです。



// Digital Clock Display v.0.1 2023.04.16 meyon

class TM1630 {
private:
  const byte DISPLAY_MODE = 0x00;
  const byte WRITE_REG_AUTO_ADDR = 0x40;
  const byte WRITE_REG_FIXED_ADDR = 0x44;
  const byte READ_KEY_SCAN = 0x42;
  const byte SET_DISPLAY_ADDR = 0xC0;
  const byte DISPLAY_OFF = 0x80;
  const byte DISPLAY_ON = 0x88 | 0x84;
  const byte STB_ENABLE = LOW;
  const byte STB_DISABLE = HIGH;
  const int DOT_POSITION = -1;

  const byte digit[12] = {
    0b01111110,  // 0
    0b00001100,  // 1
    0b10110110,  // 2
    0b10011110,  // 3
    0b11001100,  // 4
    0b11011010,  // 5
    0b11111010,  // 6
    0b01001110,  // 7
    0b11111110,  // 8
    0b11011110,  // 9
    0b00000000,  // 10:blank
    0b00100000  // 11:dot
  };

  const byte dioPin = 10;
  const byte clkPin = 11;
  const byte stbPin = 12;

  const byte numberOfDigits = DISPLAY_MODE & 1 ? 5 : 4;
  const byte blank = 10;
  const byte dot = 11;

  byte gridData[];

public:
  TM1630() {
    pinMode(dioPin, OUTPUT);
    pinMode(clkPin, OUTPUT);
    pinMode(stbPin, OUTPUT);

    gridData[numberOfDigits] = {0};

    digitalWrite(stbPin, STB_ENABLE);
    shiftOut(dioPin, clkPin, LSBFIRST, DISPLAY_MODE);
    digitalWrite(stbPin, STB_DISABLE);

    digitalWrite(stbPin, STB_ENABLE);
    shiftOut(dioPin, clkPin, LSBFIRST, WRITE_REG_AUTO_ADDR);
    digitalWrite(stbPin, STB_DISABLE);
  }

  void displayNumbers(int num) {
    int n = constrain(num, 0000, 9999);
    for (byte i = 0; i < numberOfDigits; i++) {
      int exponentialInDecimal = pow(10, i) + 0.5;
      bool zeroSuppression = (0 != i) && (DOT_POSITION < i) && (exponentialInDecimal > n);
      gridData[i] = zeroSuppression ? blank : n / exponentialInDecimal % 10;
    }

    digitalWrite(stbPin,STB_ENABLE);
    shiftOut(dioPin, clkPin, LSBFIRST, SET_DISPLAY_ADDR | 0x00);
    for (byte i = 0; i < numberOfDigits; i++) {
      shiftOut(dioPin, clkPin, LSBFIRST, digit[gridData[i]]);
      shiftOut(dioPin, clkPin, LSBFIRST, DOT_POSITION == i ? digit[dot] : 0);
    }
    digitalWrite(stbPin, STB_DISABLE);

    digitalWrite(stbPin, STB_ENABLE);
    shiftOut(dioPin, clkPin, LSBFIRST, DISPLAY_ON);
    digitalWrite(stbPin, STB_DISABLE);
  }
};

const byte min00 = 2;
const byte min01 = 3;
const byte min02 = 4;
const byte min03 = 5;
const byte min10 = 6;
const byte min11 = 7;
const byte min12 = 8;

const byte hour00 = 9;
const byte hour01 = 14;
const byte hour02 = 15;
const byte hour03 = 16;
const byte hour10 = 17;

TM1630 ssd;

void setup() {
}

void loop() {
  static byte bcd_min0 = 0;
  static byte bcd_min1 = 0;
  static byte bcd_hour0 = 0;
  static byte bcd_hour1 = 0;
  static int bcd = 0;

  bcd_min0 = digitalRead(min00);
  bcd_min0 += digitalRead(min01) << 1;
  bcd_min0 += digitalRead(min02) << 2;
  bcd_min0 += digitalRead(min03) << 3;

  bcd_min1 = digitalRead(min10);
  bcd_min1 += digitalRead(min11) << 1;
  bcd_min1 += digitalRead(min12) << 2;

  bcd_hour0 = digitalRead(hour00);
  bcd_hour0 += digitalRead(hour01) << 1;
  bcd_hour0 += digitalRead(hour02) << 2;
  bcd_hour0 += digitalRead(hour03) << 3;

  bcd_hour1 = digitalRead(hour10);

  bcd = bcd_hour1*1000;
  bcd += bcd_hour0*100;
  bcd += bcd_min1*10;
  bcd += bcd_min0;

  ssd.displayNumbers(bcd);

  delay(0);
}