Arduino - Display de 7 Segmentos com Casas Decimais

Nesse post vou mostrar um exemplos simples e funcional de como mostrar números com casas decimais em displays de 7 segmentos diretamente com o Arduino, sem nenhum drive entre o Arduino e os displays.

O Exemplo mostrado no vídeo possui 4 displays em série, mas nada impede que sejam adicionados outros, bastando apenas modificar no código, a constante d7seg_pin_enable, onde deve ser informado os pinos a mais utilizados. No exemplo, foram utilizados os pinos, 2, 3, 4 e 5. E fisicamente, devem ser incluídos os componentes (displays, transistores e resistores) adicionais no circuito, seguindo o esquema abaixo.

Da mesma maneira que é possível incluir mais, pode-se também utilizar esse código, com menos displays, 3, 2 ou 1.

Os dígitos do display (números de zero a nove) são definidos através da constante d7seg_digits, no qual foram necessários apenas 10 bytes, sendo um byte para cada dígito que pode ser representado no em cada um dos displays.

Como um byte tem oito bits, foi possível definir um bit para cada segmento do display. Em termos de economia de memória essa é uma excelente tática, ao contrário de vários outros exemplos que podem ser encontrados na internet, os quais muitas vezes, não possuem os devidos cuidados na hora de definir os tipos corretos de dados para representar cada um dos dígitos. O único inconveniente ao utilizar bytes para representar dígitos, é a "dificuldade" que o programador menos experiente pode sentir ao tentar ler um determinado bit (segmento) na hora de ligar/desligar o display. O segredo para isso, é utilizar operadores de bitwise, o qual podemos ver nessa parte do código:

d7seg_digits[digit] & (1 << (7-i))

onde o "7-i", indica qual bit do byte que será lido.

No exemplo do vídeo tem um potenciômetro ligado ao pino A0. o valor lido no A0, que por padrão retorna um valor entre 0 e 1023, é convertido pra uma escala que vai entre 0 e 2000. Quando o valor a ser mostrado é maior que 1000, nenhuma casa decimal é mostrada. Já quando o número está entre 100 e 999 o valor a ser mostrado no display terá uma casa decimal, já para valores inferiores a 99, o valor aparece com 2 casas decimais. Isso foi feito pra não "perder" dígitos no caso de valores pequenos tendo uma maior precisão do valor lido em caso de números menores.

const int  d7seg_pin_segments[] = {6,7,8,9,10,11,12,13};   //pinos para os segmentos:  --> a b c d e f g .
const int  d7seg_pin_enable[]   = {2,3,4,5};               //pinos para habilitar os displays
const byte d7seg_digits[]       = {B11111100, B01100000, B11011010, B11110010, B01100110, 
                                   B10110110, B10111110, B11100000, B11111110, B11110110};  //Babcdefg.  0--9

void d7seg_write(int digit, int pos, boolean point=false) {
  digitalWrite(d7seg_pin_enable[pos], HIGH);
  for(int i=0;i<7;i++) { digitalWrite(d7seg_pin_segments[i],   d7seg_digits[digit] & (1 << (7-i))    ); }
  digitalWrite(d7seg_pin_segments[7], point);
  delay(1);  //alterar aqui pro valor mais adequado
  digitalWrite(d7seg_pin_enable[pos], LOW);
}

void d7seg_write_number(float f, int decimals=0) {
  f = (f+0.000001) * pow(10, decimals);
  for(int i=0; i<sizeof(d7seg_pin_enable)/sizeof(int); i++) {  
    d7seg_write( (unsigned int)(f/pow(10, i)) % 10, i,  (i!=0)&&(decimals==i) );  
  }
}

void setup(){
  for(int i=2; i<=13; i++) { pinMode(i, OUTPUT); }
}

float               f = 0;      //tensao lida
unsigned long       millis_ref = 0;
const unsigned long time_refresh = 500; //faz nova leitura a cada 500 ms

void loop() {
  
  if ( (millis()-millis_ref) > time_refresh ) { //intervalo de tempo pra atualizar a leitura. 
    f = ((analogRead(A0)) / 1023.0 * 2000.0);
    millis_ref = millis();
  }
  
  d7seg_write_number(f, f>=1000 ? 0 : (f>=100 ? 1 : 2) );  //de acordo com o numero, mostra 0, 1 ou 2 casas decimais

}