ماژول سون سگمنت 4رقمی با چیپ TM1637

ماژول سون سگمنت 4 رقمی با چیپ TM1637

ماژول سون سگمنت 4 رقمی مجهز به درایور TM1637، یک راهکار سخت‌افزاری هوشمند برای پروژه‌هایی است که نیازمند نمایش اطلاعات عددی با مصرف حداقل پین‌های میکروکنترلر هستند. نمایشگرهای سون سگمنت سنتی برای نمایش 4 رقم به حداقل 12 پین (8 پین برای سگمنت‌ها و 4 پین برای ارقام) نیاز دارند، که سربار زیادی بر دوش میکروکنترلر می‌گذارد.

اما تراشه TM1637 این مشکل را به طور کامل حل می‌کند. این چیپ به عنوان یک واسط (Interface) و درایور عمل کرده و وظیفه پیچیده اسکن و مالتی‌پلکس کردن ارقام را به عهده می‌گیرد. نتیجه، ماژولی است که تنها با دو پین ارتباطی (به علاوه تغذیه) به میکروکنترلر متصل می‌شود: یک پین داده (DIO) و یک پین ساعت (CLK). این ماژول، قدرت و سادگی را در یک پکیج جمع‌آوری کرده و آن را به انتخابی عالی برای ساخت ساعت، شمارنده، دماسنج و انواع نمایشگرهای عددی تبدیل می‌کند.

 ویژگی‌های کلیدی و مزایای TM1637

مزیت اصلی این ماژول، نه در خود نمایشگر، بلکه در قدرت و هوشمندی چیپ TM1637 نهفته است. این ویژگی‌ها کار با آن را بسیار ساده و بهینه می‌سازد:

• کاهش چشمگیر تعداد پین‌ها (2-Wire Interface): تنها نیاز به دو پین داده و ساعت (مشابه I2C اما اختصاصی) که پین‌های ارزشمند میکروکنترلر را برای سنسورها و عملگرهای دیگر آزاد می‌کند.
• درایور و کنترل داخلی: TM1637 دارای منطق داخلی برای درایو کردن سگمنت‌ها و کنترل مالتی‌پلکس است، به این معنی که میکروکنترلر نیاز به انجام وظایف زمان‌بر اسکن ندارد.
• تنظیم روشنایی 8 سطحی: چیپ TM1637 به طور خودکار امکان کنترل روشنایی نمایشگر را در 8 سطح مختلف فراهم می‌کند. این قابلیت برای استفاده در محیط‌های کم‌نور یا پرنور ضروری است.
• نقطه میانی (Colon) داخلی: این ماژول دارای یک نقطه میانی (Colons) بین ارقام دوم و سوم است که آن را برای کاربردهای زمان‌سنجی (مثل ساعت) ایده‌آل می‌سازد.
• پشتیبانی از کتابخانه‌های گسترده: وجود کتابخانه‌های آماده متعدد برای آردوینو و سایر پلتفرم‌ها، فرآیند برنامه‌نویسی و راه‌اندازی را به یک کار چند خطی ساده تبدیل کرده است.
• ثبت و نگهداری داده‌ها: داده‌های ارسالی برای نمایش، تا زمان ارسال دستور جدید توسط چیپ حفظ و نمایش داده می‌شوند و نیازی به ارسال مکرر داده‌ها از سمت میکروکنترلر نیست.

 مشخصات فنی

توجه تخصصی:

چیپ TM1637 ولتاژ کاری انعطاف‌پذیری دارد و می‌تواند مستقیماً با بردهای 3.3 ولتی (مانند ESP32) یا 5 ولتی (مانند آردوینو UNO) کار کند. با این حال، باید ولتاژ تغذیه (VCC) با ولتاژ منطقی (Logic Level) میکروکنترلر سازگار باشد تا از آسیب به پین‌های داده جلوگیری شود.

 نحوه راه‌اندازی و عملکرد

راه‌اندازی ماژول TM1637 به دلیل رابط 2 سیمه آن بسیار ساده است، اما درک عملکرد این دو پین حیاتی است.

پین‌های ارتباطی:

1. VCC: اتصال به منبع تغذیه 5 ولت یا 3.3 ولت.
2. GND: اتصال به زمین مدار.
3. CLK (Clock): پین ساعت. این خط، پالس‌های همگام‌سازی را از میکروکنترلر به TM1637 منتقل می‌کند تا چیپ بداند چه زمانی باید داده‌ها را بخواند.
4. DIO (Data I/O): پین داده. این خط دوطرفه است و برای ارسال دستورات و داده‌های نمایشی از میکروکنترلر به چیپ، و همچنین دریافت وضعیت (اگر ماژول دارای دکمه باشد که در این مدل 4 رقمی معمولاً نیست) استفاده می‌شود.

مراحل اتصال به آردوینو:

• VCC به 5V آردوینو.
• GND به GND آردوینو.
• CLK به یک پین دیجیتال دلخواه (مثلاً پین 2).
• DIO به یک پین دیجیتال دیگر دلخواه (مثلاً پین 3).

نکته برنامه‌نویسی:

هنگام استفاده از کتابخانه‌های آردوینو (مانند “TM1637Display.h”)، توابع ساده‌ای مانند display.showNumberDec(1234) به شما اجازه می‌دهند بدون نیاز به درگیر شدن با جزئیات پروتکل ارتباطی، مستقیماً اعداد را روی نمایشگر نشان دهید. این توابع، تمام تبدیل‌های BCD (Binary Coded Decimal) و کنترل‌های سطح سگمنت را به صورت خودکار انجام می‌دهند.

5. کاربردها

انعطاف‌پذیری، سادگی سیم‌کشی و قابلیت تنظیم روشنایی، ماژول TM1637 را به انتخابی پرطرفدار در طیف گسترده‌ای از پروژه‌ها تبدیل کرده است:

• تایمرها و ساعت‌های دیجیتال (Real-Time Clocks): استفاده از نقطه میانی (Colon) برای نمایش زمان به صورت دقیق (HH:MM).
• دماسنج‌ها و رطوبت‌سنج‌ها: نمایش داده‌های سنسورهای DHT11/22 یا LM35.
• شمارنده‌های صنعتی و پروژه‌های DIY: ساخت یک شمارنده رو به بالا/پایین برای شمارش محصولات یا دورهای مسابقه.
• ولت‌متر/آمپرمتر دیجیتال: نمایش مقادیر اندازه‌گیری شده ولتاژ یا جریان DC در دستگاه‌های آزمایشگاهی.
• دستگاه‌های آلارم و هشدار: نمایش کدهای خطا یا پیغام‌های عددی ساده.
• صفحه نمایش امتیازات: استفاده در بازی‌های کوچک الکترونیکی برای نمایش امتیاز