Cara membuat tampilan seven segment menggunakan arduino + 74HC595 + penjelasan

Pada artikel kali ini, kita akan belajar tentang cara menggunakan/mengontrol komponen Seven Segment dengan arduino. Pin-pin yang digunakan arduino hanya menggunakan 3 digital pin meskipun ada banyak seven segment yang digunakan karena kita akan menggunakan IC 74HC595

Bagian tutorial dibagi menjadi beberapa sub materi sebagai berikut

Daftar Isi

---

• Memahami komponen seven segment
• Persiapan
• Praktek pada 1 Digit
• Kesimpulan

Memahami komponen seven segment

Seven segment adalah komponen elektronik berupa kumpulan lampu LED yang dikombinasikan dengan bentuk tertentu sehingga membentuk angka atau beberapa huruf. Seven segment berguna sebagai interface dari sebuah sistem elektronik agar pengguna dapat mengerti dalam format angka.
Contoh penggunaanya sangatlah banyak, misalnya pada jam digital, counter antrian, mesin kasir, timer lampu lalintas dan lain sebagainya.

Ukuran masing-masing seven segment juga berbeda, ukurannya dinyatakan dalam bentuk panjang karakter dari atas sampai bawah bukan panjang tepi ke tepi ataupun diagonalnya. Dan biasanya ditulis dalam bentuk inci, misalnya: seven segment 1 inci, 1.5 inci dsb.

Jumlah digit juga bermacam-macam, ada 1 buah seven segment yang memiliki 1 digit, 2 digit, 4 digit dengan titik 2 (:) ditengah dan lain sebagainya.

Polaritas dari seven segment juga bervariasi, ada yang common anode (CA),  dan ada yang common cathode (CC). Pada common anode, supply utama yang diberikan adalah supply plus (+) dan pin segment sebagai GND, dan pada common cathode adalah kebalikannya.

Tips : Agar mudah untuk diingat, Common Anode, pin yang dimainkan adalah - dan common cathode yang dimainkan adalah +

lihat gambar pinout dari seven segment berikut :

Terdapat 8 lampu led didalam seven segment, ditandai dengan a, b, c, d, e, f, g, dp. dengan letaknya seperti gambar diatas.
Agar lampu led tersebut menyala, diberikan supply sesuai dengan jenisnya (CA/CC)
kemudian pin-pin dp, a, b sampai g diberikan arus gnd pada seven segment jenis CA atau arus vcc pada jenis CC.



Misalkan, kita mempunyai seven segment common anode 1 digit, jika ingin menampilkan nilai 2 maka
pin A, dihubungkan ke GND
pin B, dihubungkan ke GND
pin D, dihubungkan ke GND
pin E, dihubungkan ke GND
pin G, dihubungkan ke GND
pin VCC dihubungkan ke VCC melalui resistor 470 ohm (untuk membatasi arus menuju led) sebaiknya diatas 200 ohm, namun semakin besar semakin redup

Persiapan

Hardware yang perlu disiapkan adalah

• Komputer/laptop
• Arduino
• Seven segment
  Pada artikel ini, saya menggunakan common anode 1 digit, anda dapat menggunakan jenis lainnya, hanya membalik polaritasnya saja
• IC 74HC595
• Breadboard dan beberapa kabel jumper

dan software yang disiapkan/diinstall adalah

• Arduino IDE

Skenario praktek : 

Kita akan menampilkan angka pada seven segment menggunakan arduino, karena seven segment membutuhkan 8 pin untuk dikontrol, kita bisa memanfaatkan keluaran output IC 74HC595 agar 3 pin arduino saja yang digunakan

menggunakan IC 74HC595 sangat menguntungkan karena, jika kita ingin mengontrol 2 digit atau lebih, tetap 3 pin arduino saja yang digunakan. 

Jika tidak menggunakan IC 74HC595 anda akan membutuhkan 32 pin arduino dimana arduino hanya memiliki 13 saja.

Baca : Cara kerja IC 74HC595 dan penjelasannya

Praktek pada 1 digit

• Pertama, atur wiring seperti gambar dibawah

Dan ini wiring yang saya lakukan

Keterangan: Penggunaan 1 buah resistor tidak direkomendasikan, karena arus keluaran resistor tersebut dibagi menjadi 8 led, akibatnya led terlihat lebih terang jika hanya 1 segmen yang hidup, dan redup jika semua segmen dihidupkan, namun setidaknya cukup untuk eksperimen ini.
Disarankan untuk menggunakan resistor disetiap 8 segmennya (A-DP).

• Buka Arduino IDE, gunakan kode berikut

/* 
 *  Author      : Badar Wildanie
 *  Subroutine  : Menampilkan angka 2 pada seven segment
 */

int dataPin = 8;
int latchPin = 9;
int clockPin = 10;

void setup() {
  pinMode(dataPin, OUTPUT);
  pinMode(latchPin, OUTPUT);
  pinMode(clockPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(latchPin, LOW);
  shiftOut(dataPin, clockPin, LSBFIRST, B00100101);
  digitalWrite(latchPin, HIGH); 
}

Penjelasan :

• Baris 6-8
  Pin data (SER), latch (STCP), dan clock (SHCP) disimpan pada variabel dataPin, latchPin, clockPin dan berisi nomor pin sesuai dengan wiring jumper masing-masing.
• Baris 10-14
  setiap pin tersebut, diatur sebagai output. karena kita akan mengirimkan bit-bit
• Baris 17
  latch 74HC595, diatur ke low selama pengiriman bit dilakukan (di baris berikutnya)
• Baris 18
  pengiriman bit dilakukan ke 74HC595 dengan isi bit
  0 0 1 0 0 1 0 1
  dengan mode LSBFIRST sehingga membentuk angka 2,
  LSBFIRST, maksudnya adalah bit terakhir yang dikirimkan pertama kali, sehingga bit terakhir tersebut berada pada pin Q7 di 74HC595. kebalikannya adalah MSBFIRST
  namun yang kita gunakan disini adalah LSBFIRST, karena bit harus sesuai urutan wiring (pin a dengan Q1, pin b dengan Q2 dll)
  Setiap bitnya terhubung dengan masing-masing pin seven segment (a - g dan dp)
  sesuai dengan tabel dibawah

• Baris 19
  latch 74HC595 dihidupkan untuk menampilkan bit tersebut ke output Q0 - Q7

Jika anda menggunakan seven segment jenis Common Cathode (CC), anda hanya perlu membalik bit tersebut. menjadi 1   1   0   1   1   0   1   0

Hasilnya seperti dibawah ini :

Anda juga dapat menerapkan digit angka lainnya, adapun bit angka tersebut seperti dibawah :

0 0 0 0 0 0 1 1     > angka 0
1 0 0 1 1 1 1 1     > angka 1
0 0 1 0 0 1 0 1     > angka 2
0 0 0 0 1 1 0 1     > angka 3
1 0 0 1 1 0 0 1     > angka 4
0 1 0 0 1 0 0 1     > angka 5
0 1 0 0 0 0 0 1     > angka 6
0 0 0 1 1 1 1 1     > angka 7
0 0 0 0 0 0 0 1     > angka 8
0 0 0 0 1 0 0 1     > angka 9



anda juga dapat membuat counter sederhana dari angka 0 sampai 9, berikut contoh kodenya

/* 
 *  Author      : Badar Wildanie
 *  Subroutine  : Counter sederhana dari 0 sampai 9 
 *                dengan jeda 200ms
 */

int angka[] = {
  B00000011, //angka 0
  B10011111, //angka 1
  B00100101, //angka 2
  B00001101, //angka 3
  B10011001, //angka 4
  B01001001, //angka 5
  B01000001, //angka 6
  B00011111, //angka 7
  B00000001, //angka 8
  B00001001 //angka 9
};

int dataPin = 8;
int latchPin = 9;
int clockPin = 10;

void setup() {
  pinMode(dataPin, OUTPUT);
  pinMode(latchPin, OUTPUT);
  pinMode(clockPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  for (int i = 0; i < 10; i++) {
    digitalWrite(latchPin, LOW);
    shiftOut(dataPin, clockPin, LSBFIRST, angka[i]);
    digitalWrite(latchPin, HIGH); 
    delay(200);
  }
}

Penjelasan

• Baris 7-18
  Setiap bit bit untuk menampilkan angka disimpan dalam variabel angka dalam bentuk array
  sehingga untuk  mengakses bit untuk angka 2, cukup memanggil angka[2]
• Baris 31
  dilakukan perulangan dari 0 sampai 9 (9 termasuk), setiap perulangannya dilakukan pengiriman bit angka[i] (dimana i adalah 0 - 9) ke 74HC595 (Baris 33)
• Baris 35
  setelah bit dikirimkan dan ditampilkan, dilakukan jeda selama 200ms sebelum mengulang lagi.

Hasilnya seperti dibawah :






Kesimpulan

Seven segment sangat mudah untuk dioperasikan, hanya dengan mengontrol pin a, b, c, d, e, f, g, dan dp dimana pin tersebut dapat dikontrol dengan shift register sehingga hemat pin mikrokontroller.

Variasi seven segment sangatlah banyak, namun anda tidak perlu bingung dalam menentukan mana seven segmen yang cocok.
Yang perlu anda perhatikan dalam memilih seven segment adalah

• Digit
  Berapa digit yang anda butuhkan?, anda dapat membeli 1 buah seven segment 2 digit atau, 2 buah seven segment 1 digit. Jika anda ingin membuat jam digital, pilihlah seven segment 4 digit, yang memiliki titik dua (:) ditengahnya
• UkuranFormat ukuran yang tersedia di pasaran adalah inch, misalnya, seven segment 1 inch, 1.5 inch, 5 inch dll. panjang tersebut merepresentasikan tinggi karakter, berikut contoh seven segment 1.5 inch
  
• Polaritas
  berjenis CA/CC, CA memiliki pin lampu GND, sedangkan CC memiliki pin lampu VCC

• Warna
  Sudah jelas, ada banyak warna seven segmen dipasaran.

Jika anda sudah tau apa yang harus diperhatikan pada seven segment, anda dapat membayangkan seperti apa Seven Segment Common Anode 1.5" Merah 2 Digit..


dan berikut beberapa project yang anda bisa buat menggunakan seven segment diantaranya

• Jam digital 
• Jadwal Sholat
• Pom mini
• Timer
• Indikator mesin
• Dan project apapun yang berhubungan dengan interface angka

Selamat Bereksperimen.!

=D