
[7-Segment(FND) 제어하기]



전구나 LED에 발광되는 빛을 잘 이용하면 특정 문자를 표현할 수 있을 것입니다. 
FND(Flexible Numeric Display)라고도 불리는 7-Segment는 총 7개의 LED 영역을 이용하여 
10진수 숫자를 표현할 수 있는 디스플레이 장치입니다. 

이 7-Segment는 디지털 시계와 같이 시간을 표시할 때, 카운팅을 할 때, 주유소의 전광판, 
혹은 진행 상태를 숫자로 표시할 때 유용하게 활용됩니다. 

이 7개의 영역을 조합하면 다음과 같이 0에서 9까지의 숫자를 만들 수 있습니다.



혹은 영문자를 흉내내어 제한적으로 어떤 의미의 단어를 만들 수도 있습니다. 
다음은 7-segment를 이용하여 음악 재생기의 play 문구를 표시한 예입니다.



하지만 Q나 K, M과 같은 문자를 제대로 표시할 수 없는 것이 단점입니다.
 
7-Segment를 다루는 방식은 간단합니다. 
간단하게 생각해서 8개의 LED가 MCU의 8개의 핀에 연결되어 있다고 생각하면 됩니다.

즉, PORT0~PORT7 이렇게 총 8개의 핀에 각각의 세그먼트를 연결한 후, 
원하는 부분에 전기신호를 보내 빛을 내서 숫자 모양을 만들게 합니다. 

7-Segment는 양극 입력 시 발광하는 캐소드(Cathode) 타입과 음극 입력 시 발광하는 애노드(Anode) 
타입이 있으며, 본 실습에는 캐소드 타입을 이용합니다.

실습에 사용되는 제품은 다음과 같습니다.

- http://devicemart.co.kr/goods/view.php?seq=11552
- 짧은 주소 : http://bit.ly/UuGb3a

* 7-Segment 구조 이해하기

7-Segment를 뒤집어 핀 수를 세어보면 위아래 각각 5개씩 총 10개가 되는 반면,
앞면의 LED 구역 수를 모두 세어보면 총 8개가 됩니다. 
(LED가 8개임에도 불구하고 7-segment라고 하는 이유는 아래 그림의 h에 해당하는 Decimal Point를 
제외하고 실제 문자를 나타내는 세그먼트가 7개이기 때문인 것으로 보입니다.)



차이가 나는 두 개는 바로 음극(-)을 입력하는 핀으로서, 
윗쪽에 하나, 그리고 아랫쪽에 하나 이렇게 두 개의 음극 핀이 제공됩니다.
그리고 일반적으로 음극핀은 다섯개의 핀들 중 가운데 위치하게 됩니다.
(Anode 타입에선 반대로 양극핀이 위치하게 됩니다.)



나머지 8개의 핀들로 입력된 양극(+) 입력은 모두 이 음극(-) 핀을 통해 빠져나가게 되는데,
이처럼 음극(-)핀으로 전류가 모이게 때문에 Cathode(음극) 타입이라는 이름이 붙은 것입니다.

다음으로 해야 할 것은 8개의 각 LED 구역에 해당하는 핀을 찾는 것입니다.

이는 두 가지 방법이 있는데, 하나는 직접 하나씩 양극을 입력해 봄으로써 찾는 것이고,
다른 하나는 해당 제품의 데이터시트를 보는 방법입니다.

핀의 수가 많지 않기 때문에 제품명을 모를 경우엔 첫 번째 방법도 그리 나쁘지는 않으며, 
우리는 제품명을 알고 있기 때문에 데이터시트를 보고 핀을 찾아보겠습니다.



위에서 가장 오른쪽 그림을 보면, 구역별 핀 번호를 나타내고 있는데, 이를 이해하기 쉽게
표시하면 다음과 같습니다.



이제 음극인 3,8번, 그리고 불필요한 DP인 5번을 제외한 핀들을 순서대로 PORTA의 핀들에 연결해 보겠습니다.
PORTA의 핀들을 모두 연결한 후엔 JMOD-128의 GND 핀을 3,8번 핀 중 가까운 3번에 연결했습니다.



작은 빵판에 7-segment와 JMOD-128을 모두 연결할 수 없기 때문에 위처럼 점퍼 케이블들과
점퍼 핀들을 이용하여 연결을 하였습니다.


* 숫자 3 출력하기

회로 구성이 완료되었으므로 이제 첫 번째 실습으로 숫자 3을 출력해 보겠습니다.

숫자 3을 출력하기 위해선 다음과 같이 PA1, PA2, PA3, PA4, PA6을 1로 만들어야 함을
알 수 있습니다.



#include <avr/io.h>

int main(void)
{
    DDRA = 0xff;
    PORTA = 0b01011110;

    return 0;
}



* 숫자 7 출력하기

이번엔 같은 방식으로 숫자 7을 출력해 보겠습니다.
숫자 7을 출력하기 위해선 다음과 같이 PA2, PA3, PA4, PA5를 1로 만들어야 함을 알 수 있습니다.



#include <avr/io.h>

int main(void)
{
    DDRA = 0xff;
    PORTA = 0b00111100;;

    return 0;
}



* 0에서 9까지 출력하기

이러한 방법을 통해 우리는 0에서 9까지의 모든 숫자를 7-segment로 표현할 수 있습니다.
마지막으로 0에서 9까지 1초 단위로 증가시키는 코드를 구현해 보겠습니다.

#define F_CPU 16000000UL 
#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>

int main(void)
{
	int i;

	// array of number 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
	int number[10] = {0b00111111, 0b00001100, 0b01011011, 0b01011110, 
			0b01101100, 0b01110110, 0b01110111, 0b00111100, 
			0b01111111, 0b01111110};

	DDRA = 0xff;    

	for(i=0; i<10; i++){
		PORTA = number[i];
		_delay_ms(1000);
	}

	return 0;
}


각 숫자에 해당하는 값들을 number라는 이름의 배열에 저장하였으며, 
이처럼 특정 문자(숫자)에 해당하는 값들을 미리 만들어 놓은 데이터를 "폰트"라고 부릅니다.
우리는 이제 이 배열에 대한 인덱스 참조를 통해 특정 문자(숫자)에 쉽게 접근할 수 있습니다.
즉, 이제부터 숫자 3을 출력하기 위해선 number[3]이라는 값을 사용하면 됩니다.


* http://bit.ly/12Wi7tL