纯机械的七段数字显示器

吃瓜阿阳 2022-11-07 13:50:17

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MAKER: indoorgeek／译：趣无尽（转载请注明出处）

用数码管显示时间可以说非常普遍。我们也介绍过用机械装置构建并显示数字的项目，例如这款「纯机械装置模拟数字时钟」。

https://make.quwj.com/project/367

上面这款稍显复杂，趣友们也表示颇为费劲。那么有没有「效率更高」的机械装置来显示数字的呢？

下面我们介绍一款电磁驱动，由 3D 打印模块构建的「数码管」。可以通过多位级联来显示一组数字，效果如何呢？请看下面的视频。

组件清单

Arduino 开发板 × 1
DRV8837 H-桥驱动 IC × 7
74HC04 IC × 2
74HC595 IC × 1
6mm x 1.5mm 钕磁铁 × 7
7-pin 公头 × 1
7-pin 母头 × 1
5-pin 直角公头 × 1
5-pin 直角母头 × 1
M3 螺丝 × 4

PCB 设计

PCB 被设计成了两个部分，其中一部分只有线圈，另一部分则用来承载线圈之外的电子元件。

将不带线圈的 PCB 通过插头由背面固定到主控 PCB 之上。看起来还是很不错的。

PCB 的生产文件 Gerber 已经传到项目文件库中，可以下载之后在嘉立创等 PCB 服务商处打样。
https://make.quwj.com/project/384

3D 打印部件

在本项目的文件库中下载 3D 打印部件的 STL 文件：
https://make.quwj.com/project/384
使用两种颜色的材料来打印它们。这中间需要终止打印过程，并更换第二种颜色的打印材料。因此需要注意打印的设置。

组装成品

收到 PCB 之后，将贴片元件焊接到 PCB 上。打磨 3D 打印的数字段块，组装面板时时确保每个段块都能前后灵活移动而不会卡住。

每一段块都有一个槽位，用于安装钕磁铁。安装磁铁时，需要检查磁极。确保前面的线圈所产生的磁极与面对线圈的磁铁的磁极相同。简而言之，让线圈可以将段块排斥顶出。用强力胶将磁铁固定到位。

最后，将两个部分组装在一起。

编程

本项目的数码管，采用了 74HC595 移位寄存器来实现状态控制。

在 Arduino 上，有一个叫 ShiftDisplay 的库（由 Miguel Pynto 开发），可以很好的驾驭这种硬件实现。你可以在库的 GitHub 中查看具体的代码实现。
https://github.com/MiguelPynto/ShiftDisplay

#include <ShiftDisplay.h>

int latchPin = D2;    
int dataPin  = D1;   
int clockPin = D3;  
const int SectionSizes[] = {4, 0};
const int Indexes[] = {0,1,2,3,4,5,6,7};

ShiftDisplay display(latchPin, clockPin, dataPin, COMMON_CATHODE, SectionSizes, true, Indexes);

void setup() {
}

void loop() {
  //int i = random(0, 9999);
  display.show(1234, 200); // store number and show it for 400ms
  display.update();
}