MCO018703 2021 1 AULA08

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LCD, LM35 e Display de 7 segmentos

O objetivo dessa aula é o de apresentar algumas tecnologias disponíveis no simulador do Tinkercad (também no nosso almoxarifado) para que vocês pesquisem e utilizem nas soluções dos problemas envolvendo os Microcontroaldores como: Display LCD, sensor de temperatura LM35 e Display de 7 segmentos.

Display LCD 16x2

A shield LCD 16x2 com keypad (teclado) pode ser utilizada para selecionar uma opção em um menu, digitar uma senha ou até mesmo controlar os passos de um robô. As aplicações são as mais diversas. Na Figura abaixo vemos a Shield LCD 16x2 com 5 botões customizáveis.

Fig030 MCO18703.png

Possui um display LCD 16x2 com backlight azul, e 5 botões, além de um botão de reset do Arduino. O ajuste do contraste é feito pelo parafuso do trimpot. Além disso, a placa possui furos para soldagem de barras de pinos, para, por exemplo, colocar um sensor de temperatura.

Esta shield utiliza alguns pinos diferentes dos que usamos normalmente nos projetos para ligar um LCD. Nesta shield teremos que usar a seguinte sequência ao inicializar a biblioteca LiquidCrystal:

LiquidCrystal lcd(8,9,4,5,6,7); // RS,E,D4,D5,D6,D7

A tabela abaixo mostra a relação entre os pinos do Arduino e os sinais do display:

Pino Sinal do Display
4 DB4
5 DB5
6 DB6
7 DB7
8 RS
9 Enable

Os botões da shield usam uma única porta analógica, A0. A Figura abaixo mostra uma associação de resistores para determinar qual botão foi pressionado:

Fig031 MCO18703.png
Nota
Não podemos utilizar essas portas descritas para outras funções enquanto estivermos utilizando essa shield. O pino 10 também é utilizado pela placa para uma função específica, no caso o backlight, e não deve ser utilizado nos programas.

Para o programa de teste abaixo, é necessário o uso da biblioteca LiquidCrystal, e para determinar qual botão foi pressionado, faremos a leitura da porta analógica A0:

#include <LiquidCrystal.h>  
  
LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7);  
  
void setup()   
{  
 lcd.begin(16, 2);  
 lcd.setCursor(0,0);  
 lcd.print("Bem vindo!");  
 lcd.setCursor(0,1);  
 lcd.print("Tecle: ");  
}  
  
void loop()  
{  
 int botao;  
 botao = analogRead (0);  //Leitura do valor da porta analógica A0
 lcd.setCursor(8,1);  
 if (botao < 100) {  
  lcd.print ("Direita ");  
 }  
 else if (botao < 200) {  
  lcd.print ("Cima    ");  
 }  
 else if (botao < 400){  
  lcd.print ("Baixo   ");  
 }  
 else if (botao < 600){  
  lcd.print ("Esquerda");  
 }  
 else if (botao < 800){  
  lcd.print ("Select  ");  
 }  
}
Desafio
Tente incluir uma animação no display!
//Rolagem para a esquerda
  for (int posicao = 0; posicao < 3; posicao++)
  {
    lcd.scrollDisplayLeft();
    delay(300);
  }
  
  //Rolagem para a direita
  for (int posicao = 0; posicao < 6; posicao++)
  {
    lcd.scrollDisplayRight();
    delay(300);
  }

Sensor LM35

O Sensor de Temperatura LM35 é um sensor de precisão, que apresenta uma saída de tensão linear relativa à temperatura em que ele se encontrar no momento em que for alimentado por uma tensão de 4-20Vdc e GND, tendo em sua saída um sinal de 10mV para cada Grau Celsius de temperatura, sendo assim, apresenta uma boa vantagem com relação aos demais sensores de temperatura.

Fig032 MCO18703.png

O LM35 não necessita de qualquer calibração externa, valores temperatura com variações de 0,25ºC ou até mesmo 0,75ºC dentro da faixa de temperatura de –55ºC à 150ºC. Este sensor tem saída com baixa impedância, tensão linear e calibração inerente precisa, fazendo com que o interfaceamento de leitura seja especificamente simples e o custo do sistema como um todo seja significantemente baixo.

Consumo: este sensor drena apenas 60μA, sendo assim seu auto-aquecimento é de aproximadamente 0.1ºC ao ar livre.

Dados técnicos:
Descrição do fabricante LM35
Tensão de Alimentação 4 - 30VDC
Escala de medição °C - (Celsius)
Fator de escala 10mV / °C
Range de resposta -55°C à 150°C
Precisão 0,5°C
Consumo de corrente máximo 60uA
Datasheet LM-35
Exemplo 1
O código abaixo mostra o valor de temperatura lido no monitor serial.
void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  int valor=analogRead(A0);
  float temp=(5.0*valor*100)/1024;
  Serial.println(temp);
  delay(1000);
}


Exemplo 2
O código abaixo faz a média de 8 leituras e depois envia pela serial juntamente maior valor e menor valor lido:
// Pino analogico para ligacao do LM35
int pin = 0; 

// Variaveis que armazenam a temperatura em Celsius e Fahrenheit
int tempc = 0,tempf=0; 

// Array para precisão na medição
int samples[8]; 

// Variáveis que guardam a temperatura máxima e mínima
int maxtemp = -100,mintemp = 100; 

int i;

void setup()
{
  Serial.begin(9600); // Inicializa comunicação serial
}

void loop()
{
  // Loop que faz a leitura da temperatura 8 vezes
  for(i = 0;i<=7;i++)
  {
    samples[i] = ( 5.0 * analogRead(pin) * 100.0) / 1024.0;
    //A cada leitura, incrementa o valor da variavel tempc
    tempc = tempc + samples[i]; 
    delay(100);
  }

// Divide a variavel tempc por 8, para obter precisão na medição
tempc = tempc/8.0; 

//Converte a temperatura em Fahrenheit e armazena na variável tempf
tempf = (tempc * 9)/ 5 + 32; 

//Armazena a temperatura máxima na variável maxtemp
if(tempc > maxtemp) {maxtemp = tempc;} 

//Armazena a temperatura minima na variavel mintemp
if(tempc < mintemp) {mintemp = tempc;} 


//As linhas abaixo escrevem o valor da temperatura na saída serial
    Serial.print(tempc,DEC);
    Serial.print(" Celsius, ");
    Serial.print(tempf,DEC);
    Serial.print(" fahrenheit -> ");
    Serial.print(maxtemp,DEC);
    Serial.print(" Max, ");
    Serial.print(mintemp,DEC);
    Serial.println(" Min");

delay(100); 

tempc=0;

}
Desafio
Tente mostrar a temperatura no Display de cristal líquido.

Display de 7 segmentos

O display de 7 segmentos, possui 7 segmentos que podem ser agrupados de modo a formar números e letras.


7-segments Indicator.gif


Para mostrar o número 1, basta ativar os segmentos b e c. Para mostrar o número 3, os segmentos a, b, c, d e g.

A ligação ao Arduino pode utilizar os pinos de 2 a 9, mais o GND, na seguinte sequencia:

Pino

Arduíno

Segmento

Display

2 a
3 b
4 c
5 d
6 e
7 f
8 g
9 h
GND Central


Um ponto importante é a utilização dos resistores de 220 ohms para cada pino. Caso opte por utilizar apenas um resistor conectado a VCC, deve-se levar em consideração que luminosidade dos leds pode ficar diferente para os algarismos com mais ou menos leds acessos. Lembre-se que é necessário limitar a corrente, evitando queimar o componente.


Fig89 DIG222802.png


Abaixo pode-se ver como ficaria as ligações considerando catodo comum, ou seja, se você está trabalhando com display anodo comum, você deverá ligar em VCC (5V):

Fig033 MCO018703.png

Abaixo segue o código fonte do contador hexadecimal crescente:

// Programa : Contador crescente 0 a F
// Modificacoes e comentarios : Arduino e Cia
// Baseado no programa:
// Arduino 7 segment display example software
// http://www.hacktronics.com/Tutorials/arduino-and-7-segment-led.html
// License: http://www.opensource.org/licenses/mit-license.php (Go crazy)
// Define a ordem de ligação dos segmentos, dos digitos 0 a F
// Este padrão é para display de catodo comum
// Para display de anodo comum, modifique os valores de 0 para 1 e 
// de 1 para 0
// 1 = LED ligado, 0 = LED desligado, nessa ordem :
//                   Arduino pinos: 2,3,4,5,6,7,8

byte seven_seg_digits[16][7] = { { 1,1,1,1,1,1,0 },  // = Digito 0
                                 { 0,1,1,0,0,0,0 },  // = Digito 1
                                 { 1,1,0,1,1,0,1 },  // = Digito 2
                                 { 1,1,1,1,0,0,1 },  // = Digito 3
                                 { 0,1,1,0,0,1,1 },  // = Digito 4
                                 { 1,0,1,1,0,1,1 },  // = Digito 5
                                 { 1,0,1,1,1,1,1 },  // = Digito 6
                                 { 1,1,1,0,0,0,0 },  // = Digito 7
                                 { 1,1,1,1,1,1,1 },  // = Digito 8
                                 { 1,1,1,0,0,1,1 },  // = Digito 9
                                 { 1,1,1,0,1,1,1 },  // = Digito A
                                 { 0,0,1,1,1,1,1 },  // = Digito B
                                 { 1,0,0,1,1,1,0 },  // = Digito C
                                 { 0,1,1,1,1,0,1 },  // = Digito D
                                 { 1,0,0,1,1,1,1 },  // = Digito E
                                 { 1,0,0,0,1,1,1 }   // = Digito F
                                 };


void setup() 
{  
  pinMode(2, OUTPUT); //Pino 2 do Arduino ligado ao segmento A  
  pinMode(3, OUTPUT); //Pino 3 do Arduino ligado ao segmento B
  pinMode(4, OUTPUT); //Pino 4 do Arduino ligado ao segmento C
  pinMode(5, OUTPUT); //Pino 5 do Arduino ligado ao segmento D
  pinMode(6, OUTPUT); //Pino 6 do Arduino ligado ao segmento E
  pinMode(7, OUTPUT); //Pino 7 do Arduino ligado ao segmento F
  pinMode(8, OUTPUT); //Pino 8 do Arduino ligado ao segmento G
  pinMode(9, OUTPUT); //Pino 9 do Arduino ligado ao segmento PONTO
  writePonto(0);  // Inicia com o ponto desligado
}

void writePonto(byte dot)   //Funcao que aciona o ponto no display
{  
  digitalWrite(9, dot);
}

void sevenSegWrite(byte digit)  //Funcao que aciona o display
{
  byte pin = 2;

  //Percorre o array ligando os segmentos correspondentes ao digito
  for (byte segCount = 0; segCount < 7; ++segCount)  
  { 
    digitalWrite(pin, seven_seg_digits[digit][segCount]); // Catado comum: digitalWrite(pin, !seven_seg_digits[digit][segCount]);
    ++pin;
  }
    writePonto(1);  //Liga o ponto
    delay(100);   //Aguarda 100 milisegundos
    writePonto(0);  //Desliga o ponto
}

void loop() 
{
  //Contador de 0 a 15, ligando os segmentos correspondentes
  //0 a 9 = liga os segmentos correspondentes aos numeros
  //10 a 15 = Forma as letras A,B,C,D,E,F
  for (byte count = 0; count < 16; count++)
  {
     delay(500);
     sevenSegWrite(count);
  }
  delay(4000);
}
Desafio
Fazer uma animação com o display.

Referências

[1] https://www.arduinoecia.com.br/2013/08/arduino-shield-lcd-16x2-com-keypad.html

[2] Avaliação 2017-2




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