'74HC595'에 해당되는 글 6건

  1. 2018.12.03 Hardware | 8x8 LED matrix 와 Colorduino 이용해 보기
  2. 2017.12.11 Hardware | LED bar graph 를 컨트롤 해보자 - 2
  3. 2017.12.01 Hardware | LED bar graph 를 컨트롤 해보자 - 1
  4. 2017.12.01 Hardware | 74HC595 shift register 를 사용해 보자
  5. 2017.08.17 Hardware | Resistor Network 을 사용해보자
  6. 2017.08.13 Hardware | LED bar graph 를 이용해 보자

Hardware | 8x8 LED matrix 와 Colorduino 이용해 보기

|

1. 8x8 LED Matrix


한동안 LED bar 나 LED 전구, 74HC595 등을 사용하다가,

"FULL COLOR 8x8 LED Dot Matrix" 라는 문구를 보게 됩니다.


때는 바야흐로 2017년 5월 24일...

아래 제품을 구입하게 됩니다.


* Full Color 8x8 8*8 Mini Dot Matrix LED Display Red Green Bule RGB Common Anode Digital Tube Screen For Diy 60mmx60mmx5mm

https://www.aliexpress.com/item/5mm-8x8-8-8-Full-Colour-RGB-LED-Dot-Matrix-Display-Module-Common-Anode/32452391556.html



정말 이쁘게 생겼죠?




2. 도착


큰 무리 없이 잘 도착 했습니다.



dot 의 한개씩 자세히 보면, 조그마한 3가지 LED가 하나의 dot 를 이룹니다.



우리가 흔히 알고 있는 3색 - 빨강, 파랑, 녹색이 모든 색을 표현하는 원리를 이용하는 구조로 생각할 수 있습니다.



핀이 많은 것을 보면, full color 임은 확실해 보입니다.

단색일 경우는 아래 보이는 pin 수보다 훨씬 적습니다.



자... 그럼 arduino 와 어떻게 연동될까요.

인터넷 바다에서 검색에 검색을 거듭합니다.





3. 구현 방법


RGB 를 섞어 색을 만들며, 색의 변화를 컨트롤 하는 주된 기능은 "Pulse Width Modulation" 이라고 합니다.

한국에서는 "펄스 폭 변조" 라는군요. (그냥 직역이지 않소...)


* Pulse-width modulation

https://en.wikipedia.org/wiki/Pulse-width_modulation


SparkFun 에서도 관련한 설명을 해 놓은 web page 가 있어서 여기에 링크를 걸어 놓습니다.


* Pulse Width Modulation

https://learn.sparkfun.com/tutorials/pulse-width-modulation/all


간단히 이야기 하면, 펄스의 "" 만을 조정하여, 빛의 강약이나 모터의 구동 속도를 조절하는 것입니다.

눈으로 보기에는 자연스러운 흐름이지만, 주파수적으로는 끊어서 조정하는 방법이라고 합니다.



"난, arduino 를 가지고 놀려고 했는데, 공부를 해야 하는군" 이라는 생각을 다시금 깨우쳐 주는 대목입니다.


자, 그래서 8x8 led dot matrix 를 구동하려면 어떤 선례들이 있는지 찾아보니, 잘 정리된 글들이 대략 다음과 같군요.

결론부터 이야기 하면, 필자도 이런 이야기를 합니다.


"Pulse width modu - WHAT ?"


읽어보면, 결국 74HC595 + ATmega328 등을 이용하여, 전용 breakout 보드를 만들어서 컨트롤 하고 있었습니다.
이게 단순한게 아니었구나...

* 8×8 RGB LED Matrix

http://blog.spitzenpfeil.org/wordpress/projects/8x8-rgb-led-matrix/


* 64 Pixel RGB LED Display - Another Arduino Clone

- https://www.instructables.com/id/64-pixel-RGB-LED-Display-Another-Arduino-Clone/


* How to Build a 8×8 RGB LED Matrix with PWM using an Arduino

http://francisshanahan.com/index.php/2009/how-to-build-a-8x8x3-led-matrix-with-pwm-using-an-arduino/


* nrj/LEDMatrixControl

https://github.com/nrj/LEDMatrixControl


여기까지 하려면 시간이 많이많이많이 걸리겠는걸... 라고 생각 후, 일단 덮고 다른걸로 한동안 시간을 보내게 됩니다.





4. Colorduino


시간이 흘러 흘러 1년...



우연히 Colorduino 라는 제품의 존재를 알게 됩니다.


알게 된지는 꽤 되었지만, 직접 breakout 보드를 만들어 보고자 무시해 왔지만, 너무 일이 커지는듯 하여 포기하고,

1년이 훌쩍 지난 2018년 11월, 이 구동 driver 격인 breakout 보드 구입을 위해 조사하게 됩니다.


제조사는 ITead 라는 회사군요.


* ITEAD Intelligent Systems Co.Ltd.

https://www.itead.cc/


현재 Colorduino 는 version 1.4 까지 나와있는 듯 합니다.


* Colorduino V1.4 Color Rainbow Matrix RGB LED Driver Shield For Arduino

https://www.itead.cc/colorduino-v1-4.html


아래 스샷들은 제품 website 에서 가져온 내용인데,

지금까지 고민한 것들이 모두 구현되어 있는 모습을 보여주고 있습니다.



PWM 을 위해서 전용 chip이 채용되었군요.



컨트롤을 위해서 arduino 에서 사용하는 ATmega328 이 채용되었습니다.


그래서 Arduino IDE 와 FTDI 를 통해서 연결 시,

보드를 ATmega328 을 채용한 보드 - Uno, Duemilanove, Nano - 를 선택하면 문제가 없습니다.


관련된 library 및 example 소스는 WIKI 형식으로 정리가 되어 있습니다.


* Colorduino V1.3 (WIKI)

https://www.itead.cc/wiki/Colorduino_V1.3


* Colorduino V1.4 (WIKI)

https://www.itead.cc/wiki/Colorduino_V1.4


사용된 각 chip 의 datasheet 는 아래와 같이 이 post 에 첨부해 놓습니다.


* Datasheet

- Colorduino : DS_IM120410004_Colorduino.pdf

DM163 : DS_DM163.pdf

M54564FP : DS_M54564FP.pdf


* Fritzing Parts

Colorduino.fzpz





5. Colorduino / Funduino 구입


AliExpress 에서 검색하면, Colorduino 의 clone 제품인 "Funduino" 가 판매되고 있습니다.

잘 보면, Colorduino V1.3 버전을 기준으로 만든 제품입니다.


* Free shipping ! Full color 8 * 8 LED RGB matrix screen driver board Colorduino for arduino

https://www.aliexpress.com/item/Free-shipping-Full-color-8-8-LED-RGB-matrix-screen-driver-board-Colorduino-for-arduino/2045397138.html



위의 ITead 사이트의 V1.3 과 비교해 보면, 완벽히 동일하다는 것을 알 수 있습니다.





6. Funduino 도착


가격이 좀 있다 보니, 2주만에 도착했습니다.



뽁뽁이로 잘 쌓여서 도착했습니다. 믿음직 스러운 배송입니다.



상면샷 입니다. 깔끔하게 만들어져 있네요.



다시금 Colorduino 와 동일함을 느끼게 됩니다.



ATmega328 도 보이며, PWM 을 위한 DM163 도 보입니다.



뒷면에는 당당하게(?) Funduino v1.A 라고 마킹되어 있습니다.






7. 장착 및 FTDI 연결


우선 8x8 LED matrix 의 1번 pin (not 어뢰) 를 Funduino 의 1번 소캣에 맞추어 끼웁니다.



Dot matrix 에 딱 가려지는 크기 입니다. 잘 만들었네요.



FTDI 와 pin 연결은 다음과 같습니다.


  FTDI | Funduino
------------------
  DTR  |   DTR
  RX   |   TXD
  TX   |   RXD
  VCC  |   VDD
  GND  |   GND
------------------



실제로 FTDI 와 연결된 모양은 다음과 같습니다.

(한데 묶여있는 선 다발로 조금 지저분해 보이지만, 그건 오해입니다.)



일단, PC USB --> FTDI --> Funduino 를 연결하면, 미리 구워진 프로그램으로 구동됩니다.



동영상으로 찍어 봤습니다.



이쁘네요.





8. Arduino IDE 설정 및 Library 설치


Colorduino 는 기본으로 ATmega328 을 가지고 있으므로,

IDE 에서는 ATmega328 을 실장하고 있는 Arduino Nano / Uno / Duemilanove 어느것을 선택해도 됩니다.



최종적으로 소스 프로그램이 ATmega328 용으로 컴파일 되면 문제가 없으니까요.


Colorduino 의 Library 를 다운로드하여 등록합니다.



그러면 아래와 같이 example 을 로드할 수 있습니다.



아래는 Colorduino 의 Plasma 와, 문자를 스크롤 하는 Library 링크 입니다.

혹시 모르니, 실제 파일도 첨부해 놓습니다.


* Colorduino Library

https://github.com/Electromondo-Coding/Colorduino

Colorduino-master.zip


* Colorduino Scroller Library

https://github.com/Electromondo-Coding/ColorduinoScrollerLibrary

ColorduinoScrollerLibrary-master.zip


위의 Scroller 는 위의 Colorduino Library 와 서로 의존성을 갖습니다.


또다른 버전의 Colorduino Library 도 존재하는데, 그게 아래 링크 및 파일입니다.

위의 Library 와 비슷하지만, 좀더 PWM 이 부드럽게 동작하는 듯 합니다.


그래서, 아래 Colorduino Library 와 위의 Scroller Library 를 혼합하여 설치하면,

Scroller 가 동작하지 않으니 주의가 필요합니다.


* Colorduino Library

https://github.com/lincomatic/Colorduino/

Colorduino-master.zip





9. Plasma 와 Scroller


위의 두 example 을 구동시킨 동영상을 첨부합니다.

우선 Plasma 동영상 입니다.



Scroller 에서는 아래 처럼 text 를 수정하여, 원하는 text 를 뿌려줄 수 있습니다.



Scroller 의 동영상 입니다.






FIN


거의 1년 6개월 걸린, 8x8 LED Dot Matrix 의 동작확인이 이제야 끝났습니다.

뭔가 생산적으로 coding 을 해보고 싶었으나, example 소스를 보고 바로 접었습니다.


꼭 coding 을 해야 할 때가 되면 그때 하려구요.


And

Hardware | LED bar graph 를 컨트롤 해보자 - 2

|

1. 12 segments


LED bargraph 를 컨트롤시에 shift register 를 사용하면, arduino의 3가지 선으로 LED 들을 조정할 수 있습니다.

다만, shift register 의 사용 가능한 pin 갯수가 8개라서 shift register 로 컨트롤 할 수 있는 LED 갯수가 8개로 한정됩니다.


지금 가지고 있는 LED bargraph 가 12 segments, 즉 12개짜리인 관계로 4개를 사용하지 못하고 있었습니다.


* Hardware | LED bar graph 를 컨트롤 해보자 - 1

     - http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-LED-bar-graph-controlling-1



* Hardware | 74HC595 shift register 를 사용해 보자

http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-74HC595-shift-register


그럼 shift register 2개를 사용하여 12 segments 전부를 사용해 보고자 합니다.





2. Pinout


12개의 LED 를 조작하기 위한 선과 shift register 끼리 연결하는 Pin, GND, Power 선 등 연결은 간단하지만,

jumper 갯수 자체는 1개의 shift register 를 사용했을 때 보다 2배 이상 많아집니다.


  LED       | Shift Register | Shift Register | Arduino
  Bargraph  | SN74HC595N (1) | SN74HC595N (2) |  Nano
--------------------------------------------------------
  anode 7   | Q1 (pin 1)     |                |
  anode 8   | Q2 (pin 2)     |                |
  anode 9   | Q3 (pin 3)     |                |
  anode 10  | Q4 (pin 4)     |                |
  anode 11  | Q5 (pin 5)     |                |
            | Q6 (pin 6)     |                |
            | Q7 (pin 7)     |                |
            | GND (pin 8)    |                |  GND
            | Vcc (pin 16)   |                |  3.3V
  anode 6   | Q0 (pin 15)    |                |
            | DS (pin 14)    |                |  D11     --> dataPin
            | OE (pin 13)    |                |  GND
            | ST_CP (pin 12) | ST_CP (pin 12) |  D8      --> latchPin
            | SH_CP (pin 11) | SH_CP (pin 11) |  D12     --> clockPin
            | MR (pin 10)    |                |  3.3V
            | Q7' (pin 9)    | DS (pin 14)    |
  anode 1   |                | Q1 (pin 1)     |
  anode 2   |                | Q2 (pin 2)     |
  anode 3   |                | Q3 (pin 3)     |
  anode 4   |                | Q4 (pin 4)     |
  anode 5   |                | Q5 (pin 5)     |
            |                | Q6 (pin 6)     |
            |                | Q7 (pin 7)     |
            |                | GND (pin 8)    |  GND
            |                | Vcc (pin 16)   |  3.3V
  anode 0   |                | Q0 (pin 15)    |
            |                | DS (pin 14)    |
            |                | OE (pin 13)    |  GND
            |                | MR (pin 10)    |  3.3V
            |                | Q7' (pin 9)    |
--------------------------------------------------------


포인트는 serial data output 을 다음 shift register 의 serial data input 으로 해주고,

latch 와 clock 은 동기를 위해 동일한 pin ( 12 / 11 ) 에 연결하는 것입니다.


그 외 LED 와 연결하는 parallel data output 은 LED 에 각각 연결하면 됩니다.





3. Layout


선을 연결해 보면 아래와 같이 됩니다.


선이 복잡하므로 10개짜리 LED bargraph 를 사용해서 그려봤습니다.
2배로 선이 많아지죠?

그나마 resistor network 을 이용해서 실제 배선이 많이 간결해 졌습니다.
Resistor Network 에 대해서는 아래 link 글을 참조해 주세요.

* Hardware | Resistor Network 을 사용해보자


제대로 연결하면 잘 움직입니다.

아래 소스를 토대로 참조한 사이트의 핀 배열을 조금 바꾸었습니다.

(원래 사이트에서는 8 + 8 = 16 개 기준으로 만들어 졌슴)





4. Source code


아래는 참조한 사이트 입니다.


http://www.instructables.com/id/Arduino-16-LEDs-using-two-74HC595-shift-registers-/


실제 코드는 아래 github 링크에 있습니다.


- https://github.com/janisrove/Arduino-74HC595-shift-registers/blob/master/ArduinoLEDsWithShiftRegisters/ArduinoLEDsWithShiftRegisters.ino


int latchPin = 8;
int clockPin = 12;
int dataPin = 11;

int numOfRegisters = 2;
byte* registerState;

long effectId = 0;
long prevEffect = 0;
long effectRepeat = 0;
long effectSpeed = 30;

void setup() {
	//Initialize array
	registerState = new byte[numOfRegisters];
	for (size_t i = 0; i < numOfRegisters; i++) {
		registerState[i] = 0;
	}
	
	//set pins to output so you can control the shift register
	pinMode(latchPin, OUTPUT);
	pinMode(clockPin, OUTPUT);
	pinMode(dataPin, OUTPUT);
}

void loop() {
	do {
		effectId = random(6);
	} while (effectId == prevEffect);
	prevEffect = effectId;
	
	switch (effectId) {
		case 0:
			effectRepeat = random(1, 2);
			break;
		case 1:
			effectRepeat = random(1, 2);
			break;
		case 3:
			effectRepeat = random(1, 5);
			break;
		case 4:
			effectRepeat = random(1, 2);
			break;
		case 5:
			effectRepeat = random(1, 2);
			break;
	}
	
	for (int i = 0; i < effectRepeat; i++) {
		effectSpeed = random(10, 90);
		
		switch (effectId) {
			case 0:
				effectA(effectSpeed);
				break;
			case 1:
				effectB(effectSpeed);
				break;
			case 3:
				effectC(effectSpeed);
				break;
			case 4:
				effectD(effectSpeed);
				break;
			case 6:
				effectE(effectSpeed);
				break;
		}
	}
}

void effectA(int speed) {
	for (int i = 0; i < 12; i++) {
		for (int k = i; k < 12; k++) {
			regWrite(k, HIGH);
			delay(speed);
			regWrite(k, LOW);
		}
		
		regWrite(i, HIGH);
	}
}

void effectB(int speed) {
	for (int i = 11; i >= 0; i--) {
		for (int k = 0; k < i; k++) {
			regWrite(k, HIGH);
			delay(speed);
			regWrite(k, LOW);
		}
		
		regWrite(i, HIGH);
	}
}

void effectC(int speed) {
	int prevI = 0;
	for (int i = 0; i < 12; i++) {
		regWrite(prevI, LOW);
		regWrite(i, HIGH);
		prevI = i;
		
		delay(speed);
	}
	
	for (int i = 11; i >= 0; i--) {
		regWrite(prevI, LOW);
		regWrite(i, HIGH);
		prevI = i;
		
		delay(speed);
	}
}

void effectD(int speed) {
	for (int i = 0; i < 6; i++) {
		for (int k = i; k < 6; k++) {
			regWrite(k, HIGH);
			regWrite(11 - k, HIGH);
			delay(speed);
			regWrite(k, LOW);
			regWrite(11 - k, LOW);
		}
		
		regWrite(i, HIGH);
		regWrite(11 - i, HIGH);
	}
}

void effectE(int speed) {
	for (int i = 5; i >= 0; i--) {
		for (int k = 0; k <= i; k++) {
			regWrite(k, HIGH);
			regWrite(11 - k, HIGH);
			delay(speed);
			regWrite(k, LOW);
			regWrite(11 - k, LOW);
		}
		
		regWrite(i, HIGH);
		regWrite(11 - i, HIGH);
	}
}

void regWrite(int pin, bool state) {
	//Determines register
	int reg = pin / 6;
	//Determines pin for actual register
	int actualPin = pin - (6 * reg);
	
	//Begin session
	digitalWrite(latchPin, LOW);
	
	for (int i = 0; i < numOfRegisters; i++) {
		//Get actual states for register
		byte* states = ®isterState[i];
		
		//Update state
		if (i == reg) {
			bitWrite(*states, actualPin, state);
		}
	
	//Write
	shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, *states);
	}
	
	//End session
	digitalWrite(latchPin, HIGH);
}


소스를 잘 보면 16, 15, 8, 7 등의 숫자가 나옵니다.

이를 토대로 12, 11, 6, 5 등으로 12개에 맞춰서 숫자만 바꾸어 주면 됩니다.


따로 변수를 빼놓고, 자동으로 계산해서 사용될 수 있도록 하면, LED 갯수가 바뀌더라도 편할것 같습니다.

참조 사이트 말대로 "Unlimited Pins" 구조가 되겠네요.





5. 구동


아래는 멋지게 구동되는 모습입니다.



Fully! 12개의 LED 들을 모두 사용하는 모습입니다.



거참 source code 잘 짰네요.

수학적인 컨트롤 이므로, 다양한 모양으로 컨트롤이 가능할 듯 합니다.





FIN


이제 몇개의 LED 가 되었든, shift register 를 daisy chain 으로 엮으면 못할게 없겠습니다.


And

Hardware | LED bar graph 를 컨트롤 해보자 - 1

|

1. Arduino 와 LED bar graph


이미 LED bar graph 를 사용해 봤습니다.

아래 글들은 본 포스팅과 관련 있는 글 들입니다.


* Hardware | LED bar graph 를 이용해 보자

http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-LED-bar-graph


* Hardware | Resistor Network 을 사용해보자

http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-Resistor-Network-using


* Hardware | 74HC595 shift register 를 사용해 보자

http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-74HC595-shift-register


우선 arduino 와 direct 연결과 shift register 1개를 이용해서 연결을 해보기로 합니다.





2. Digital Pin 으로 직접 컨트롤


LED bar graph 의 anode 쪽을 arduino 의 digital Pin 에 직접 연결하여 전원을 공급함과 동시에 LED 를 on/off 하는 방법입니다.



Source code 는 쉽지만, arduino 와 직접 연결되는 선이 많아집니다.

또한, D13 pin 까지 쓰면 더이상 연결할 수가 없습니다.


   LED       |   Arduino
   Bargraph  |   Nano
----------------------------
   anode 2   |     D2
   anode 3   |     D3
   anode 4   |     D4
   anode 5   |     D5
   anode 6   |     D6
   anode 7   |     D7
   anode 8   |     D8
   anode 9   |     D9
   anode 10  |     D10
   anode 11  |     D11
   anode 12  |     D12
   anode 13  |     D13
     GND     |     GND
----------------------------


참고한 사이트는 아래와 같습니다.

http://www.4tronix.co.uk/arduino/ArduinoLearning.pdf


int timer = 50; // The higher the number, the slower the timing. int pins[] = { 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 }; // an array of pin numbers int num_pins = 12; // the number of pins (i.e. the length of the array) void setup() { int i; for (i = 0; i < num_pins; i++) // the array elements are numbered from 0 to num pins - 1 pinMode(pins[i], OUTPUT); // set each pin as an output } void loop() { int i; for (i = 0; i < num_pins; i++) { // loop through each pin... digitalWrite(pins[i], HIGH); // turning it on, delay(timer); // pausing, digitalWrite(pins[i], LOW); // and turning it off. } for (i = num_pins - 1; i >= 0; i--) { digitalWrite(pins[i], HIGH); delay(timer); digitalWrite(pins[i], LOW); } }

Source code 는 참고한 사이트것을 그대로 사용하빈다.

단순히 digitalWrite 를 이용한 컨트롤 되겠습니다.



연결 사진 입니다.



구동 동영상 입니다.





3. Shift Register 를 이용하는 방법


Shift Register 를 이용하면 data / latch / clock 핀인 3개의 digital pin 만으로 컨트롤이 가능합니다.

여러 sensor 를 사용할 때에는 이 방법이 최선으로 보입니다.


이미 shift register 를 이용하여 확인해 봤습니다만, 이 글에서 한번 더 해봅니다.


* Hardware | 74HC595 shift register 를 사용해 보자

http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-74HC595-shift-register


우선 74HC595 pin 정보 입니다.



원본 data sheet 는 다음과 같습니다.


595datasheet.pdf


참고한 link 는 다음과 같습니다.


https://www.sqlskills.com/blogs/paulselec/category/shift-registers.aspx


Pin 들의 연결은 다음과 같습니다.


  LED       | Shift Register | Arduino
  Bargraph  |   SN74HC595N   |  Nano
---------------------------------------
  anode 1   | Q1 (pin 1)     |
  anode 2   | Q2 (pin 2)     |
  anode 3   | Q3 (pin 3)     |
  anode 4   | Q4 (pin 4)     |
  anode 5   | Q5 (pin 5)     |
  anode 6   | Q6 (pin 6)     |
  anode 7   | Q7 (pin 7)     |
            | GND (pin 8)    |  GND
            | Vcc (pin 16)   |  3.3V
  anode 0   | Q0 (pin 15)    |
            | DS (pin 14)    |  D11     --> dataPin
            | OE (pin 13)    |  GND
            | ST_CP (pin 12) |  D8      --> latchPin
            | SH_CP (pin 11) |  D12     --> clockPin
            | MR (pin 10)    |  3.3V
----------------------------------------


Layout 입니다.

Arduino 에서는 컨트롤 위한 선이 3개만 사용된 것을 보실 수 있을껍니다.



연결된 모습니다.



Source code 입니다.


shiftOut 이라는 명령어를 쓰면 쉽게 동작시킬 수 있으나,

참고한 사이트의 제작자는 오로지 공부를 위해 digitalWrite 명령어를 사용했습니다.


/*
  Driving a 74HC595 shift register
  01/27/2010
*/

// This pin gets sets low when I want the 595 to listen
const int pinCommLatch = 8;

// This pin is used by ShiftOut to toggle to say there's another bit to shift
const int pinClock = 12;

// This pin is used to pass the next bit
const int pinData = 11;

void setup() {
	pinMode (pinCommLatch, OUTPUT);
	pinMode (pinClock, OUTPUT);
	pinMode (pinData, OUTPUT);
	//Serial.begin (56600);
} // setup

// Using my own method with as few instructions as possible
// Gotta love C/C++ for bit-twiddling!
void sendSerialData2 (byte  value) {
	// Signal to the 595 to listen for data
	digitalWrite (pinCommLatch, LOW);
	
	for (byte bitMask = 128; bitMask > 0; bitMask >>= 1) {
		digitalWrite (pinClock, LOW);
		digitalWrite (pinData, value & bitMask ? HIGH : LOW);
		digitalWrite (pinClock, HIGH);
	}
	
	// Signal to the 595 that I'm done sending
	digitalWrite (pinCommLatch, HIGH);
}  // sendSerialData2
  
void loop() {
	for (int counter = 1; counter < 256; counter++) {
		sendSerialData2 (counter);
		delay (75);
	}
} // loop


구동시킨 동영상 입니다.





4. 더 간단하게 사용해 보기


위와 같은 동작을 시키는 좀더 간단한 tutorial 이 있습니다.


https://www.arduino.cc/en/Tutorial/ShiftOut


shiftOut 이라는 명령어로 쉽게 구현되었습니다.

https://www.arduino.cc/reference/en/language/functions/advanced-io/shiftout/


//**************************************************************//
//  Name    : shiftOutCode, Hello World                                
//  Author  : Carlyn Maw,Tom Igoe, David A. Mellis 
//  Date    : 25 Oct, 2006    
//  Modified: 23 Mar 2010                                 
//  Version : 2.0                                             
//  Notes   : Code for using a 74HC595 Shift Register           //
//          : to count from 0 to 255                           
//****************************************************************

//Pin connected to ST_CP of 74HC595
int latchPin = 8;
//Pin connected to SH_CP of 74HC595
int clockPin = 12;
////Pin connected to DS of 74HC595
int dataPin = 11;



void setup() {
	//set pins to output so you can control the shift register
	pinMode(latchPin, OUTPUT);
	pinMode(clockPin, OUTPUT);
	pinMode(dataPin, OUTPUT);
}

void loop() {
	// count from 0 to 255 and display the number 
	// on the LEDs
	
	for (int numberToDisplay = 0; numberToDisplay < 256; numberToDisplay++) {
		// take the latchPin low so 
		// the LEDs don't change while you're sending in bits:
		digitalWrite(latchPin, LOW);
		// shift out the bits:
		shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, numberToDisplay);  
		
		//take the latch pin high so the LEDs will light up:
		digitalWrite(latchPin, HIGH);
		// pause before next value:
		delay(50);
	}
}


위의 soruce 는 위의 동영상과 완벽하게 동일한 동작을 합니다.

comment out 라인만 빼면 정말 간단하게 구현되어 있다는 것을 알 수 있죠?


/*
  Shift Register Example
  Turning on the outputs of a 74HC595 using an array

  Hardware:
  * 74HC595 shift register 
  * LEDs attached to each of the outputs of the shift register
 */

//Pin connected to ST_CP of 74HC595
int latchPin = 8;
//Pin connected to SH_CP of 74HC595
int clockPin = 12;
////Pin connected to DS of 74HC595
int dataPin = 11;

//holders for infromation you're going to pass to shifting function
byte data;
byte dataArray[10];

void setup() {
	//set pins to output because they are addressed in the main loop
	pinMode(latchPin, OUTPUT);
	Serial.begin(9600);
	
	//Binary notation as comment
	dataArray[0] = 0xFF; //0b11111111
	dataArray[1] = 0xFE; //0b11111110
	dataArray[2] = 0xFC; //0b11111100
	dataArray[3] = 0xF8; //0b11111000
	dataArray[4] = 0xF0; //0b11110000
	dataArray[5] = 0xE0; //0b11100000
	dataArray[6] = 0xC0; //0b11000000
	dataArray[7] = 0x80; //0b10000000
	dataArray[8] = 0x00; //0b00000000
	dataArray[9] = 0xE0; //0b11100000
	
	//function that blinks all the LEDs
	//gets passed the number of blinks and the pause time
	blinkAll_2Bytes(2,500); 
}

void loop() {
	for (int j = 0; j < 10; j++) {
		//load the light sequence you want from array
		data = dataArray[j];
		//ground latchPin and hold low for as long as you are transmitting
		digitalWrite(latchPin, 0);
		//move 'em out
		shiftOut(dataPin, clockPin, data);
		//return the latch pin high to signal chip that it 
		//no longer needs to listen for information
		digitalWrite(latchPin, 1);
		delay(300);
	}
}


// the heart of the program
void shiftOut(int myDataPin, int myClockPin, byte myDataOut) {
	// This shifts 8 bits out MSB first, 
	//on the rising edge of the clock,
	//clock idles low
	
	//internal function setup
	int i=0;
	int pinState;
	pinMode(myClockPin, OUTPUT);
	pinMode(myDataPin, OUTPUT);
	
	//clear everything out just in case to
	//prepare shift register for bit shifting
	digitalWrite(myDataPin, 0);
	digitalWrite(myClockPin, 0);
	
	//for each bit in the byte myDataOut
	//NOTICE THAT WE ARE COUNTING DOWN in our for loop
	//This means that %00000001 or "1" will go through such
	//that it will be pin Q0 that lights.
	for (i=7; i>=0; i--) {
		digitalWrite(myClockPin, 0);
		
		//if the value passed to myDataOut and a bitmask result 
		// true then... so if we are at i=6 and our value is
		// %11010100 it would the code compares it to %01000000 
		// and proceeds to set pinState to 1.
		
		if ( myDataOut & (1 << i) ) {
			pinState= 1;
		} else {
			pinState= 0;
		}
	//Sets the pin to HIGH or LOW depending on pinState
	digitalWrite(myDataPin, pinState);
	//register shifts bits on upstroke of clock pin  
	digitalWrite(myClockPin, 1);
	//zero the data pin after shift to prevent bleed through
	digitalWrite(myDataPin, 0);
	}
	
	//stop shifting
	digitalWrite(myClockPin, 0);
}


//blinks the whole register based on the number of times you want to 
//blink "n" and the pause between them "d"
//starts with a moment of darkness to make sure the first blink
//has its full visual effect.
void blinkAll_2Bytes(int n, int d) {
	digitalWrite(latchPin, 0);
	shiftOut(dataPin, clockPin, 0);
	shiftOut(dataPin, clockPin, 0);
	digitalWrite(latchPin, 1);
	delay(200);
	
	for (int x = 0; x < n; x++) {
		digitalWrite(latchPin, 0);
		shiftOut(dataPin, clockPin, 255);
		shiftOut(dataPin, clockPin, 255);
		digitalWrite(latchPin, 1);
		delay(d);
		digitalWrite(latchPin, 0);
		shiftOut(dataPin, clockPin, 0);
		shiftOut(dataPin, clockPin, 0);
		digitalWrite(latchPin, 1);
		delay(d);
	}
}


위 소스는 segment 의 모양을 dataArray 를 사용하여 표현하는 soruce 입니다.



위의 소스를 구동시킨 동영상 입니다.




FIN


12 segments LED bar graph 를 한개만 써서 하는 것은 확인해 봤습니다.


1 개의 shift register 만 사용하면 8개까지만 사용이 가능하니, 12 segments 을 모두 활용하지 못했습니다.

Shift register 를 daisy chain 으로 추가 엮어 주면 가능하다고 합니다.


따로 글을 작성해 보겠습니다.


And

Hardware | 74HC595 shift register 를 사용해 보자

|

1. Shift Register


LED bar graph 를 컨트롤 하려면 shift register 가 필요 합니다.


Arduino 의 digital pin 에 직접 연결하면 LED bar graph 를 컨트롤 할 수 있습니다만,

D2 ~ D13 에서, 총 12개의 LED 만 동시에 컨트롤을 할 수가 있습니다.


LED bar graph 에 대해서는 다음 글을 참고해 주세요.


* Hardware | LED bar graph 를 이용해 보자

http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-LED-bar-graph


이제 Shift Register 를 구입해 보고자 합니다.




2. 구입


AliExpress 에서 검색해 봅니다.

10개에 1천원도 하지 않는 가격!!! 거기에 무료 배송이라니.

오히려 제가 업자 걱정을 하게 되는 가격입니다.


https://ko.aliexpress.com/item/10pcs-free-shipping-SN74HC595N-SN74HC595-74HC595N-74HC595-DIP-16-Counter-Shift-Registers-Tri-State-8-Bit/32429190104.html





3. 도착


포장은 DIP 다리가 잘 보호되도록 플라스틱 릴에 넣어서 왔습니다.



제가 개인적으로 좋아하는 Texas Instruments 사에서 제조된 chip 입니다.



대학교 실험과목에서 많이 썼었는데...

그땐 공부가 너무 싫어 놀기에만 정신이 팔려 자세히 알지도 못했습니다.


이제는 공부의 개념이 아니라 취미의 개념으로 접근하니 즐겁기만 합니다.




4. Specification


스펙은 제조사에서 공유하고 있습니다.


sn74hc595.pdf


아마 이 문서만 빠삭하게 알고 있으면 활용도 100% 일 듯 합니다.

온갓 온도 / 전압 특성과 패키징에 대해서 자세히 나와 있습니다.


Chip 개발에 있어, 간단한 것이라도 이렇게 많은 내용을 포함해야 한다니 대단한 작업인것 같습니다.



회로 구성에 있어서 보통 5V 로 구동한다고 하지만,

Texas Instruments 에서 생산한 SN74HC959 는 3.3V 에서도 잘 동작하도록 제조된것 같습니다.

사양서에도 2V ~ 6V 사이에 구동된다고 합니다.



Clock 에 따라서 각각의 pin state 를 컨트롤 하고 있다는 것을 알 수 있습니다.




Function table 을 가지고 chip 의 기능을 모두 설명해 놨습니다.
위의 두개의 표만으로 이 chip 의 구동에 대해서 설명이 됩니다.




5. Layout


Shift Register 를 이용하여 arduino 와 연결하면 다음과 같은 구성이 됩니다.


  LED       | Shift Register | Arduino
  Bargraph  |   SN74HC595N   |  Nano
---------------------------------------
  anode 1   | Q1 (pin 1)     |
  anode 2   | Q2 (pin 2)     |
  anode 3   | Q3 (pin 3)     |
  anode 4   | Q4 (pin 4)     |
  anode 5   | Q5 (pin 5)     |
  anode 6   | Q6 (pin 6)     |
  anode 7   | Q7 (pin 7)     |
            | GND (pin 8)    |  GND
            | Vcc (pin 16)   |  3.3V
  anode 0   | Q0 (pin 15)    |
            | DS (pin 14)    |  D11     --> dataPin
            | OE (pin 13)    |  GND
            | ST_CP (pin 12) |  D8      --> latchPin
            | SH_CP (pin 11) |  D12     --> clockPin
            | MR (pin 10)    |  3.3V
----------------------------------------


회로도는 다음과 같습니다.



회로도에서도 알 수 있듯이, arduino 와의 연결선은 단 3개로 단축됩니다.



모든 연결은 shift register 가 담당하니, 선의 복잡도는 그대로일 수 밖에 없습니다.

다만, 복잡한 연결은 shitf register 가 담당하고 arduino 는 추가 기기들을 연결하는 controller 역할을 더 수행할 수 있게 됩니다.





6. Source


구동 source code 입니다.


int latchPin = 12;
int clockPin = 11;
int dataPin = 13;
byte leds = 0;
int currentLED = 0;

void setup() {
	pinMode(latchPin, OUTPUT);
	pinMode(dataPin, OUTPUT);
	pinMode(clockPin, OUTPUT);
	
	leds = 0;
}

void loop() {
	leds = 0;
	
	if (currentLED == 7) {
		currentLED = 0;
	} else 	{
		currentLED++;
	}
	
	bitSet(leds, currentLED);
	
	digitalWrite(latchPin, LOW);
	shiftOut(dataPin, clockPin, LSBFIRST, leds);
	digitalWrite(latchPin, HIGH);
	
	delay(250);
}




7. 확인


실제 연결 사진입니다.



스파게티~~~.





8. 번외


Shift register 는 clock 과 전압 high/low 를 통하여 컨트롤 하게 됩니다.


예전에 AliExpress 에서 부품을 조립하여 사용하는 Oscilloscope 인 DSO 150 를 만들어 놨으니,

파형을 확인해 보고 싶어졌습니다.


* Hardware | DSO150 Oscilloscope

http://chocoball.tistory.com/entry/HardwareDSO150Oscilloscope


Arduino 의 D12 에서 clock 을 발생하므로 확인해 봅니다.



흠흠, 정말 사각형 클럭이 보이네요.


D11 인 data 통신을 확인해 봅니다.



필요한 값을 shift register 에게 보내고 있다는 것을 알 수 있습니다.


LED 측의 값을 확인해 봅니다.



LED 점등은 shift register 를 통하여 High/Low 로 확인이 됩니다.




FIN


Shift register 는 정말 clock 으로 동작하는 것을 확인할 수 있었습니다.

이제 LED bar graph 두개 이상을 한번 연결해 보고싶네요.

And

Hardware | Resistor Network 을 사용해보자

|

1. LED bargraph

LED bargraph 를 이용하여 progress bar 를 표현할 수 있습니다.

바로 Aliexpress 에서 구매해서 놀고 있었습니다.


http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-LED-bar-graph


LED bargraph 는 LED 들을 하나의 뭉치로 만든 제품이지만,

LED 의 특성상 전압/전류를 제한하기 위해 필수로 저항을 달게 되어 있습니다.


그래서 LED bargraph 에는 다리 하나하나에 저항을 달아줘야 합니다.

당연히 아래와 같이 붙여주거나 전선의 스파게티화를 볼 수 있습니다.



그러던 중, 응?!!!!!

아래와 같은 사진을 접하게 됩니다.

이리 깔끔해 질 수 있다니!!!



확인해보니, "Resistor Network" 이라는 부품이었습니다.

예전 90년대의 PC mainboard 에도 많이 보았던 부품이 이것이었구나... 라고 추억에 젖어 봅니다.



점이 있는 부분이 공통선이고, 각각의 다리가 하나의 저항 역할을 합니다.

머리를 잘 쓴 제품이네요.



Resistor network 을 일반 저항을 이용해서 만들면 다음과 같다고 하네요.





2. 주문

바로 AliExpress 에서 제품을 찾아 봅니다.

LED 에는 보통 220 Ohm 이나 330 Ohm 이 많이 쓰이는 것 같습니다.


220 / 330 짜리를 주문합니다.

330 짜리는 나중에 LED 8x8 matrix 에서도 사용해야 해서 미리 주문해 놓습니다.



위의 제품은 331J 라고 표시된 제품인데, 의미는 330 Ohm 에 5% 의 오차라는 뜻이라 합니다.





3. 스펙

잠깐 스펙에 대해서 알아보도로 하죠.

참고한 문서는 다음과 같습니다.


 L-373215.pdf


Resistor network 은 단순한 "-1 Circuit Based" 와 각각을 짝으로 맟준 "-3 Circuit Isolated" 가 있고,

"-5 Circuit Dual Terminator" 등이 있다고 합니다.



넘버링의 의미는 다음과 같습니다.

마지막 숫자는 맨 뒤에 "0" 이 몇개가 오는지와, "J" 는 5% 의 의미랍니다.



새로운 것을 또 공부하게 됩니다. 즐겁네요.




4. 도착

부품이 도착하여 여러가지 확인해 봤습니다.



50개 단위가 적당할 것 같아서 50개 묶음을 주문했더랬습니다.

낱개의 사진입니다. 쪼만쪼만한게 귀엽네요.



220 Ohm 사진도 올려 봅니다.



330 Ohm 의 실제 저항을 측정해 봤습니다.

일반 저항보다 정도가 더 좋습니다.

아마 허용 와트(W) 용량은 작겠지만, 정도는 정말 좋네요.





5. 연결해 보자

LED bargraph 에 연결해 봤습니다.



한번에 하나밖에 점등을 못시켰는데, 이제는 한꺼번에 LED 를 킬 수 있습니다!

역시 좋네요.


GND 연결선들도 복잡하여 모두 resistor network 으로 대체해 봅니다.

전류나 전압이 떨어지겠지만 LED 점등에는 문제 없을것 같아, +/- 모두 resistor network 를 연결해 봅니다.



완전 깔끔해 졌습니다. 맙소사.




FIN

74HC595 칩이 도착하면, 이제 대망의 arduino 와 연결하여 컨트롤 해볼 예정입니다.

아... 너무 즐겁습니다.

And

Hardware | LED bar graph 를 이용해 보자

|

1. 그래프

저는 graph pettish 입니다.

데이터를 가지고 그래프로 표현하는 것에 환장한다는 뜻이지요.


방대한 data 를 가지고 하나의 graph 로 표현하면서,

그 data 가 가지는 의미를 파악하는 것을 정말 좋아합니다.


요즈음은 big data 가 유행하고 있어, big data 를 가지고 가치있는 insight 를 발굴해 내는 사람을 data scientist 라고 부르기도 합니다.

아마 지금 직업이 아니였더라면 이쪽으로 갔을지도 모를 일입니다.



아두이노에 대해 웹서핑하다가 LED bar graph 를 가지고 진행 상황을 확인하는 동영상을 보게 됩니다.

그것도 graph 에다가 반짝이는 LED 를 엮어놓은 bar 입니다.


그래 저거야!

당장 구입하려고 조사해 봅니다.




2. 구입

오늘도 AliExpress 삼매경으로 구입 대상을 물색합니다.

여러 종류의 LED bar graph 가 존재하네요.


특히 색을 한가지밖에 표현 못하는 제품이 기본인 듯 합니다.

녹색이냐, 파란색이냐, 빨간색이냐...


또한, segment 라고 해서 한개의 bar 에 몇개의 LED 를 표현하느냐의 갯수의 선택도 해야 합니다.


일단 많이 표현하고 싶고, LED 는 기본이 빨간색이야, 라고 믿기에

빨간색 12 segment 짜리를 구입합니다.



스펙은 다음과 같다고 합니다.



내부 회로 구성은 다음과 같다고 하네요.



잘 보면, 하나하나의 LED 가 다음과 같은데,

이런 LED 를 하나의 패키징으로 만든 제품입니다.



모든 LED 관련 부품은 Anode / Cathode 방향이 중요합니다.

이거 잘못 하는 바람에 한개의 segment 를 날려 먹었습니다.




3. 원리

원리는 다음과 같다고 합니다.

전위차로 인하여 분리되어 있던 전자가 움직이면서 광자를 내는 원리 입니다. (뭔소리여)


그림이 잘 되어 있어서 가져와 봤습니다.

저도 이런 그림을 잘 그려보고 싶네요.





4. 도착

요즈음의 AliExpress 는 배송이 막 한달 걸리고 그러지 않는것 같습니다.

약 2주만에 도착했어요.


구성품은 빨간색 12 segment LED bar graph 가 5개 입니다.



밑면입니다.



옆면입니다.

다리의 간격은 빵판의 간격과 같습니다.



윗면입니다.





5. 테스트

아래와 같이 빵판에 연결합니다.



처음에 연결을 잘못 했습니다.

Anode / Cathod 를 반대로 했죠.

안켜지니 5V 에다도 연결을 했더랬습니다.


결과는 그 부분만 LED 가 나가버렸습니다.

예전에도 LED 한개짜리를 결손 잘못으로 인하여 나간적이 있었는데 똑같은 실수를 반복했습니다.


잘 찾아보니 모서리 부분에 갈아 낸것처럼 표시가 된 부분이 anode (+) 라고 하네요.



그럼 저항은 어느쪽에?

구글링하여 찾은 다음 사진처럼 anode 에 연결했습니다.



저항은 anode / cathod 어느 방향에다 설치하든 상관이 없다는 것을 방금 실험해서 알 수 있었습니다.

그래도 그림이 저렇게 되어 있으니 똑같이 해봅니다.




6. 결과

잘 동작합니다.



동영상도 올려 봅니다.

중간정도의 LED 는 동작하지 않습니다. 처음 제품 받았을 적에 anode / cathod 확인도 안하고, 5V 인가시에 죽은 segment 입니다.



속이 좀 쓰리긴 합니다만, 다음에는 이제 같은 실수는 안하겠죠?




FIN

LED segment 하나하나에 저항을 연결하지 않아도 되는 resistor network 라는 부품과

LED 점등을 관리해주는 74HC595 라는 chip 을 사용하여, 최종적으로 arduino 와 연결해 보려 합니다.


일단 부품이 오면 진행하는 것으로.

And
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