스크랩[아두이노로 7 segment LED 제어하기 #2 TM1637 라이브러리 1]

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아두이노로 7 segment LED 제어하기 #2 TM1637 라이브러리 1

Using 7 segments LED with Arduino : 라이브러리를 활용한 예제

이전 글에서, TM1637 칩을 사용한 7 세그먼트 모듈을 소개하고 이를 아두이노에서 사용하기 위해 TM1637Display 라는 라이브러리까지 찾아 설치하였습니다. 이번 시간에는 이 라이브러리를 활용하여 실제로 구동하는 예제들을 작성해 보겠습니다.

이 라이브러리에서 제공하는 사용자 함수는 총 5개입니다. 앞으로 두 번의 연재에 걸쳐 이 함수들의 사용법에 대해 알아보겠습니다.

라이브러리의 딜레이값은 수정했나요?

void TM1637Display::bitDelay()
{
	delayMicroseconds(100);
}

이전 글에서, 이 라이브러리를 사용하기 위해 사전에 약간의 수정을 해주었습니다. 저가형 모듈과의 호환성을 위한 것이고, 예제를 진행하기 전에 꼭 처리되어야 합니다. 라이브러리 소스(TM1637Display.cpp) 파일을 열어 위와 같이 해당 코드를 찾아 수정해주세요! 원래 값 "50"을 "100"으로 고쳐주시면 됩니다.

이 라이브러리에서 제공하는 함수는 총 다섯 가지입니다.

setSegments() - Set the raw value of the segments of each digit
showNumberDec() - Display a decimal number
showNumberDecEx - Display a decimal number with decimal points of colon
setBrightness - Sets the brightness of the display
encodeDigit - Translate a single digit into 7 segment code

필요한 인수 등 좀 더 자세한 사항은 헤더 파일(tm1637Display.h)을 열어 보시면됩니다. 이번 글에서는 이 중 3개의 함수에 대해 알아보겠습니다.

#include <TM1637Display.h> // 헤더 파일 포함
void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
}
void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
}

새로운 예제를 작성하기 위해, 우선 이 라이브러리를 사용하도록 헤더파일을 포함시킵니다.

#include <TM1637Display.h>
//
// Module connection pins (Digital Pins)
#define CLK 2
#define DIO 3

하드웨어 핀은 두 개이며 디지털 포트에 연결하고 선언하여 사용합니다. 여기서는 기본 예제와 동일하게 CLK(클럭)는 D2, DIO(디지털 입출력)는 D3에 연결하였습니다.

// Module connection pins (Digital Pins)
#define CLK 2
#define DIO 3
//
// 오브젝트 생성하고 초기화
TM1637Display dsp(CLK, DIO);

연결된 핀번호 정보를 가지고 해당 라이브러리의 객체를 생성합니다.

출력 밝기를 조절하는 setBrightness 함수

먼저 출력 밝기를 세팅하는 setBrightness 함수에 대해 알아 보겠습니다.

void setBrightness(uint8_t brightness, bool on = true);
디스플레이의 밝기를 조절합니다.
세팅된 값은 다음 번 출력시에 적용됩니다.
첫 번째 인수는 "밝기"이며, 0부터 7까지의 숫자로 지정합니다.
두 번째 인수를 이용하여 디스플레이를 켜고 끌 수 있습니다. 생략 가능합니다.

데이터를 출력하기 전에, 꼭 밝기를 먼저 세팅해야 합니다.

#include <TM1637Display.h>
// Module connection pins (Digital Pins)
#define CLK 2
#define DIO 3
// 오브젝트 생성하고 초기화
TM1637Display dsp(CLK, DIO);
//
void setup() {
}
//
void loop() {
  dsp.showNumberDec(1234);
}

우선 숫자 "1234"를 showNumberDec(1234) 함수를 이용해 출력하도록 하는 코드입니다. 하지만, 결과적으로 아무 것도 출력되지 않습니다.

프로그램이 시작될 때, 기본 밝기는 디스플레이가 꺼진 것과 같습니다.

사실, 출력은 되었지만 보이지 않는 상태입니다. 아래와 같이 데이터 출력 전에 먼저 세팅해주면 됩니다.

void loop() {
  dsp.setBrightness(7);
  dsp.showNumberDec(1234);
}

위와 같이 해주면 출력된 데이터를 확인할 수 있습니다.

밝기 세팅은 다음 번 출력시에 적용됩니다.

void loop() {
  dsp.setBrightness(7);
  dsp.showNumberDec(1234);
  dsp.setBrightness(0);
}

loop() 함수는 아두이노 보드를 끄기 전까지는 계속 반복합니다. 그런데, 위 코드에는 setBrightness() 함수가 두 번이나 나오지만, 밝기 변화를 볼 수 없을 겁니다. 밝기 조절은 다음 번 출력시에 적용되고, 두 번째 setBrightness() 함수 이후에 출력되는 데이터는 없기 때문입니다.

void loop() {
  dsp.setBrightness(7);
  dsp.showNumberDec(1234);
  delay(1000);
  dsp.setBrightness(0);
  dsp.showNumberDec(1234);
  delay(1000);
}

위와 같이 각각의 setBrightness() 함수 호출후에 디스플레이에 출력하도록 수정하면 프로그램이 반복되는 동안, 1초마다 깜박이듯이 밝기가 변화되는 것을 볼 수 있습니다.

밝기가 "0"이어도 꺼진 것은 아닙니다.

밝기 인수값은 "0"부터 "7"까지이며, "7"은 가장 밝고 "0"은 가장 어둡지만, "0"값이 꺼진 것을 의미하진 않습니다.

void loop() {
  for (int i = 0; i < 8; i++) {
    dsp.setBrightness(i);
    dsp.showNumberDec(1234);
    delay(1000);
  }
}

"0"부터 "7"까지 1초마다 밝기를 변화시키는 코드입니다. 총 8 단계인데, 한 단계 정도는 별 차이가 안 나네요!

두 번째 인수를 통한 디스플레이 on / off

void loop() {
  dsp.setBrightness(7, true);
  dsp.showNumberDec(1234);
  delay(1000);
  dsp.setBrightness(7, false);
  dsp.showNumberDec(1234);
  delay(1000);
}

위 코드와 같이 두 번째 인수값을 "false"로 주면, 디스플레이를 끄게 됩니다. 따라서, 위 코드는 1초마다 블링크(깜박임)하는 효과를 보여줍니다.

숫자를 출력하는 showNumberDec 함수

아래쪽 도트나 가운데 콜론은 제외하고 숫자만 출력하는 함수입니다. 출력할 데이터를 정수값으로 받기 때문에 사용하기가 쉽습니다.

void showNumberDec(int num, bool leading_zero = false, uint8_t length = 4, uint8_t pos = 0);
첫 번째 인수(int num)로 주어지는 정수값을 숫자 그대로 출력합니다.
두 번째 인수 leading_zero는 선행 숫자 "0"을 표시하는 방법입니다.
세 번째 인수 length는 수정할 범위를 지정합니다.
네 번째 인수 pos는 표시될 위치입니다.

예제를 통하여 하나씩 확인해 보겠습니다.

첫 번째 인수는 생략할 수 없습니다.

반대로, 첫 번째 인수만 제공해도 출력이 가능합니다. 밝기 조절을 위한 예제들에서 이미 사용했었구요!

void loop() {
  dsp.setBrightness(7);
  //
  dsp.showNumberDec(1234);
  delay(1000);
  dsp.showNumberDec(123);
  delay(1000);
  dsp.showNumberDec(12);
  delay(1000);
  dsp.showNumberDec(1);
  delay(1000);
}

1초마다 한 자리씩 줄이며 출력하는데, 다른 인수 없어도 제대로 출력됨을 확인할 수 있습니다. 여기서 사용하는 디스플레이는 총 4자리를 출력할 수 있습니다. 그보다 적은 자리를 출력할 경우 기본적으로 오른쪽 정렬을 하여 출력합니다. 즉, 일반적인 숫자 표기 방식처럼 오른쪽 마지막 숫자가 오른쪽 마지막 자리에 표시됩니다.

위 코드는 출력 데이터가 "1234"에서 "1"까지 한 자리씩 줄어듭니다. 예제에서 처음 "1234"를 출력한 후 "123"을 출력할 때, 출력하는 데이터가 네 자리에서 세 자리로 줄었으므로, 줄어든 한 자리(여기서는 왼쪽 첫 째자리)는 그대로 남아있을 것같지만 지워져서 공백 상태가 됩니다.

위 예제를 실행해보면 showNumberDec() 함수가 호출될 때마다 이전 데이터가 지워지는 것을 확인할 수 있는데, 이 현상은 세 번째 인수 length와 관련이 있습니다. length 인수는 수정할 범위를 지정하는데 생략할 경우 디폴트로 "4"를 값으로 받고, 이는 총 4자리를 수정 범위로 삼겠다는 의미입니다. 이 모듈의 총 자릿수가 4자리이므로 결국 매번 함수가 호출될 때마다 전체 화면이 새로 쓰여지는 결과가 됩니다. 만약, 세 번째 인수를 "3", "2", "1"중 하나로 제공하면 해당 숫자만큼만 새로 쓰여지고 남은 자리는 기존에 출력된 데이터가 지워지지 않고 그대로 남아있게 됩니다.

void loop() {
  dsp.setBrightness(7);
  //
  dsp.showNumberDec(77777);
  delay(1000);
}

첫 번째 인수가 정수형 데이터이지만 계산 등을 위한 일반적인 용도는 아닙니다. 단순히, 해당 자리에 어떤 숫자가 찍힐지를 알려주기 위함이죠. 예를 들어 "4321"의 숫자 "4"는 왼쪽 첫 째자리에 "4"를 출력하라는 뜻이지 4000이라는 값을 표현하는 것은 아닙니다. 따라서, 출력할 범위에 맞게 데이터의 자릿수도 맞춰주어야 합니다. 위 예제의 "77777" 처럼 범위를 넘어서는 값을 제공하면 의도치 않은 결과를 보게 됩니다. 따라서, showNumberDec(), showNumberDecEx() 함수를 사용할 경우 첫 번째 인수가 표현 범위를 넘어서지 않도록 해야 합니다. 그리고, 이 표현 범위는 세 번째 인수 length와 관련이 있구요!

두 번째 인수를 통하여 선행 숫자 "0"의 출력 방법을 구분합니다.

void loop() {
  dsp.setBrightness(7);
  //
  dsp.showNumberDec(1234);
  delay(1000);
  dsp.showNumberDec(123, true);
  delay(1000);
  dsp.showNumberDec(12, true);
  delay(1000);
  dsp.showNumberDec(1, true);
  delay(1000);
}

"leading zero"는 자릿수를 맞추기 위해 숫자 앞에 붙이는 "0"을 의미합니다. 위 코드를 실행하면 "1234", "0123", "0012", "0001" 이렇게 숫자가 오른쪽에 맞춰지면서 앞 쪽 빈 자리는 숫자 "0"으로 채웁니다. 디폴트는 "false"이므로 생략할 경우, "0"은 출력하지 않고 공백으로 남습니다. 이전에 실행해본 예제가 여기에 해당됩니다.

세 번째 인수(length)를 통하여 출력할 범위를 지정할 수 있습니다.

디폴트 값은 "4"입니다. 모듈이 총 4자리이므로 기본적으로 모든 자리가 변경됩니다. 만약, 세 번째 인수를 통하여 출력될 자릿수를 지정했다면, 그에 맞게 출력할 데이터의 자릿수도 범위내로 제공하시기 바랍니다.

void loop() {
  dsp.setBrightness(7);
  //
  dsp.showNumberDec(7777);
  delay(1000);
  dsp.showNumberDec(234, false, 3);
  delay(1000);
  dsp.showNumberDec(23, false, 3);
  delay(1000);
  dsp.showNumberDec(2, false, 3);
  delay(1000);
}

위 코드와 같이 세 번째 인수 "length"를 3으로 지정하면 처음부터 3자리까지만 출력합니다. 마지막 네 번째 자리는 수정하지 않기 때문에 이전 출력된 데이터가 그대로 있게 됩니다. 위 소스를 실행하면, 처음에 숫자 "7"로 모두 채웁니다. 그런 후에, 앞 쪽 3자리만 차례로 "234", "23", "2"가 출력되고, 마지막 자리는 수정하지 않아서 그대로 "7"이 출력된 상태로 남아있습니다. 여기서 두 번째 인수를 "true"로 주면 앞쪽 빈 자리는 "0"으로 채워집니다.

void loop() {
  dsp.setBrightness(7);
  //
  dsp.showNumberDec(7777);
  delay(1000);
  dsp.showNumberDec(23, false, 2);
  delay(1000);
  dsp.showNumberDec(2, false, 2);
  delay(1000);
}

위 코드는 출력 범위를 2자리로 지정했기 때문에, 오른 쪽(끝 쪽) 두 자리는 처음 출력한 "77"이 그대로 남고 앞 쪽 부분만 변경됩니다. 만약, 다시 인수를 "1"로 변경하여 실행한다면 첫째 자리만 변경되고 나머지는 "777"로 되겠지요!

네 번째 인수 "pos"는 출력을 시작할 위치를 지정합니다.

네 번째 인수를 통하여, "0"에서 "3"까지의 숫자로 출력을 시작할 위치를 지정할 수 있습니다. "0"은 첫 번째 자리이며 순서대로 할당하여 "3"은 마지막 네 번째 자리입니다.

void loop() {
  dsp.setBrightness(7);
  //
  dsp.showNumberDec(4, false, 1, 3);
  delay(1000);
  dsp.showNumberDec(3, false, 1, 2);
  delay(1000);
  dsp.showNumberDec(2, false, 1, 1);
  delay(1000);
  dsp.showNumberDec(1, false, 1, 0);
  delay(1000);
  while(1); // 무한 루프
}

위 코드의 showNumberDec() 함수는 세 번째 인수가 모두 숫자 "1"로 동일합니다. 따라서, 한 자리만 출력합니다.

첫 번째 출력 함수의 마지막 인수는 "3"이고, 따라서 오른쪽 끝자리에 "4"를 출력합니다. 두 번째 출력 함수는 숫자 "3"을 출력하는데, 역시 한 자리만이고, 시작 위치는 "2"이므로 앞에서 세 번째 위치입니다. 여기까지 출력된 내용은 "34"가 오른쪽에 정렬되어 출력되었을 겁니다.

결국, "1234"를 "4"부터 시작해서 앞 쪽으로 차례로 한 자리씩 출력하는 소스입니다. 위 코드에서 세 번째 인수를 "1"로 준 것은 한 자리씩만 출력한다는 뜻입니다. "한 자리"를 출력하면 나머지 다른 세 자리는 건들지 않게 되고, 이미 출력되어있는 값이 그대로 유지됩니다. 그래서, 위 코드의 마지막 행(무한루프를 위한 while문)을 생략한다면 화면에 "1234"가 출력된 후 아무런 변화가 없는 듯 보이게 됩니다. 다른 자리는 건드리지 않고 계속 같은 자리에 같은 숫자만 출력하기 때문입니다.

void loop() {
  dsp.setBrightness(7);
  //
  dsp.showNumberDec(7777, false, 4, 0);
  delay(1000);
  dsp.showNumberDec(22, false, 2, 1);
  delay(1000);
  while(1); // 무한 루프
}

위 코드는 우선 "7777"을 4자리에 걸쳐서 첫 번째부터 찍고, "22"를 두 자리에 걸쳐서 두 번째 자리부터 찍습니다. 즉, 가운데 두 자리만 "22"로 바꾼다는 의미입니다.

#include <TM1637Display.h>
// Module connection pins (Digital Pins)
#define CLK 2
#define DIO 3
// 오브젝트 생성하고 초기화
TM1637Display dsp(CLK, DIO);
//
void setup() {
  dsp.setBrightness(7);
}
//
void loop() {
  dsp.showNumberDec(1);
  delay(1000);
  dsp.showNumberDec(2, false, 1, 2);
  delay(1000);
  dsp.showNumberDec(3, false, 1, 1);
  delay(1000);
  dsp.showNumberDec(4, false, 1, 0);
  delay(1000);
  dsp.showNumberDec(1, false, 1, 0);
  delay(1000);
  dsp.showNumberDec(2, false, 1, 1);
  delay(1000);
  dsp.showNumberDec(3, false, 1, 2);
  delay(1000);
  dsp.showNumberDec(4, false, 1, 3);
  delay(1000);
  dsp.showNumberDec(1111);
  delay(1000);
  dsp.showNumberDec(22, false, 2, 0);
  delay(1000);
  dsp.showNumberDec(33, false, 2, 1);
  delay(1000);
  dsp.showNumberDec(44, false, 2, 2);
  delay(1000);
  dsp.showNumberDec(55, false, 2, 3);
  delay(1000);
  dsp.showNumberDec(1111);
  delay(1000);
  dsp.showNumberDec(222, false, 3, 0);
  delay(1000);
  dsp.showNumberDec(333, false, 3, 1);
  delay(1000);
  dsp.showNumberDec(444, false, 3, 2);
  delay(1000);
  dsp.showNumberDec(555, false, 3, 3);
  delay(1000);
}

세 번째, 네 번째 인수를 여러가지로 변형하여 출력하는 예제입니다. 어떻게 사용되는지 아래 동영상과 같이 확인할 수 있습니다.

예제 : 카운팅 프로그램

#include <TM1637Display.h>
// Module connection pins (Digital Pins)
#define CLK 2
#define DIO 3
// 오브젝트 생성하고 초기화
TM1637Display dsp(CLK, DIO);
void setup() {
}
//
void loop() {
  dsp.setBrightness(7);
  //
  int cnt3 = 1;
  int cnt2 = 0;
  int cnt1 = 0;
  int cnt0 = 0;
  //
  unsigned long cTime = millis();
  unsigned long rTime = 0;
  //
  while(1) {
    cTime = millis();
    if (cTime - rTime >= 100) {
      dsp.showNumberDec(cnt3, false, 1, 3);
      cnt3++;
      rTime = cTime;
    }
    if (cnt3 >= 10) {
      cnt2++;
      dsp.showNumberDec(cnt2, false, 1, 2);
      cnt3 = 0;
    }
    if (cnt2 >= 10) {
      cnt1++;
      dsp.showNumberDec(cnt1, false, 1, 1);
      cnt2 = 0;
    }
    if (cnt1 >= 10) {
      cnt0++;
      dsp.showNumberDec(cnt0, false, 1, 0);
      cnt1 = 0;
    }
  }
}

"1"부터 시작해서 10분의 1초 단위로 카운트를 증가시키고, 이 값을 디스플레이에 출력하는 소스입니다. 간단한 테스트를 위해 999초(화면 상 9999) 넘어가는 부분은 따로 처리하지 않았습니다.

위 예제에 대한 결과 화면이고, 중간 부분은 빠르게 돌렸습니다.

나머지 함수들에 대해선 다음 글에서 다루도록 하겠습니다. 이상입니다.

다음글 원본 : 아두이노로 7 segment LED 제어하기 #3 TM1637 라이브러리 2

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