บันทึกช่วยจำ และความเข้าใจส่วนตัว 7seg TM1637 TM1638 และอื่นๆ เพื่อเขียน atmega328p asm ,c

โมดูล 7segment ที่สร้างด้วย TM1637

-ในรูปข้างล่าง เป็นโมดูลจอ แอลอีดี 7segment 4digit คือมีตัวเลขทั้งหมด4ตัว ถูกขับด้วยไอซีTM1637 สามารถรับข้อมูลจากไมโครคอนโทรลเลอร์ใดๆที่เข้าใจภาษาการติดต่อของมัน ด้วยสาย2เส้น คล้าย I2C และอีกสองเส้นคือกราวด์และVcc3.3-5v
   แต่เดิมไอซีนี้ได้ถูกสร้างเพื่อเอาไว้ใช้กับเตาแม่เหล็กไฟฟ้าหรือเตาไมโครเวฟ โดยที่ตัวมันสามารถขับ LEDได้มากถึง6 digit และตัวมันยังสามารถเป็นตัวรับอินพุทคีย์ได้มากถึง16 keyด้วยวิธีการสแกนด้วยความเร็ว500usในเวลาถัดๆมา โดยที่mcu สามารถนำข้อมูลคีย์ที่มันอ่านเอาไปใช้ได้ตลอดเวลา-
-ในรูปข้างล่าง ช่างกำลังใช้เตาแม่เหล็กไฟฟ้า(induction cooker)อุ่นแหวนเพื่อให้เกิดความร้อนและขยายตัวในการสวมแหวนชนิดสวมฟิตซึ่งอาจเป็นแหวนสำหรับรองลูกปืนหรือเฟืองก็ได้  จากรูปถ้าเราสังเกตดูเตาแม่เหล็กไฟฟ้า ยี่ห้อ imarflex รุ่นนี้พบว่า มี 7segment 4digit และมีไฟแอลอีดีแสดงการทำงานอีกประมาณ13ตำแหน่ง บวกกับปุ่มกดอีก7ตัว ทั้งหมดนี้สามารถถูกแสดงและถูกอ่านปุ่มด้วย tm1637เพียงไอซีตัวเดียวเท่านั้น ซึ่งมันมีความสามารถมากจริงๆ ไมโครคอนโทรลเลอร์ปัจจุบันจึงแทบไม่ต้องทำหน้าที่เหล่านี้อีกต่อไป

-ข้อความด้านล่างต่อไปนี้ส่วนใหญ่จะตัดจาก datasheet ของผู้ผลิต IC   [TM1637 pdf-google]  และ  [TM1638 pdf-google]  ผลิตโดย บริษัท  Titan MicroElectronics   ถ้าท่านผู้อ่านสนใจแบบรวบรัด ของแนะนำที่นี่เลยครับ ทั้งข้อมูลและการเขียนโปรแกรมภาษาC ครบครันครับ  ส่วนใหญ่ผมจะอิงข้อมูลจากแหล่งเหล่านี้แล้วนำมาต่อยอดเขียนบันทึกต่อไป
  1.   cpre.kmutnb.ac.th/esl/learning/index.php?article=four-digit-7seg-tm1637  
 



feature IC TM1637
-   เป็นICประเภท CMOS
-   สามารถ ขับตัวเลข LED  commond anode  8จุดได้มากถึง6ตัว 
-   สแกนปุ่ม หลังจากการขับled จะวนมาอ่านปุ่มได้มากถึง 16ปุ่ม 
-   ปรับความสว่างได้ 8 ระดับ ในวงจรLEDหรือ7segที่ใช้ไม่ต้องมีRหรือความต้านทานที่ต่อเพื่อจำกัดกระแสไฟหรือความสว่างในLED เข้าใจว่ามีตัวต้านอยู่ภายในไอซีอยู่แล้ว
-   ใช้ระบบสั่งการแบบ2สายคล้ายI2C เพียงแต่ไม่มีการเรียกชื่ออุปกรณ์ในตอนแรกของการติดต่อเหมือนกับอุปกรณ์I2Cอื่นๆโดยทั่วไป ส่งข้อมูลผ่านขาDIO(ขา17) และต้องมีการให้สัญญาณนาฬิกาจากMCUผ่านขาCLK(18) การสั่งการให้tm1637ทำงานต้องมีรหัสคำสั่งของมันโดยเฉพาะ
-   ภายในมีตัวสร้างความถี่ส่วนตัวชนิดRC ประมาณ450kHz ,มีระบบpower on reset -ลบข้อมูลเก่าหลังรีเซท
-  มีหน่วยความจำพิเศษที่เก็บค่ารหัส7segment ทั้ง6ดิจิต เป็นรีจิสเตอร์ขนาด8bit จำนวน6ไบท์ จัดเก็บจากที่MCUส่งมา และการนำไปใช้แสดงก็ทำหรือยิงเข้า7segmentแต่ละดิจิตโดยตรงโดยไม่ได้ผ่านการแปลข้อมูลจึงสามารถแสดงสัญลักษณ์แปลกๆได้ตามที่ผู้เขียนโปรแกรมต้องการ (ต่างจาก7segmentที่ทำจากไอซีmax7219 ซึ่ง จะแปลด้วยการถอดรหัสBCD จึงมีได้แต่ตัวเลขและตัวอักษรH,E,L,P เท่านั้น)
                ภาพขาของ tm1637 ตัดจากดาต้าชีทผู้ผลิต
การขับ 7 segment (เซเว่นเซ็กเม้นส่วนใหญ่เป็นตัวเลขที่ประกอบด้วย 8  led รวมจุดท้ายตัวเลข) ได้ 8segmet*6bit ชนิด commond anode LED   รูปแบบของ คอมมอนแอโหนด คือขาgrid1-6 ทำหน้าที่จ่ายไฟ5V หรือsource สมมติว่าเป็น digit ที่1 ตามตัวเลขด้วยล่าง ผ่านขาไอซีGRID1 ไปยัง แอลอีดีแต่ละตัวตามเซ็กเม้นต่างๆเช่น A,B,C,D,E,F,G,dp รวม8ตำแหน่งแอลอีดี ผ่านกลับเข้ามายังขาของไอซีที่ตำแหน่งขาSEG1-8 รวม8ตำแหน่งเหมือนกันซึ่งทำหน้าsinkคือรับกระแสให้ผ่านขามันลงกราวด์ภายในไอซีเอง  ถ้าทำอย่างนี้ซ้ำๆไปdigitที่2-3-4 ผ่านการสลับการจ่ายไฟ จากขาGRID1 ไป2-3-4 สลับกันอย่างรวดเร็วทำให้เหมือนกับตัวเลขแสดงขึ้นพร้อมๆกัน  ในที่นี้ถ้าใช้แค่4ตัวเลขทำให้มี GRID5,6เหลือเอาไปขับLED ได้อีก16ตัวพร้อมกัน
       ตัวเลข LED 7 segment ภาพ  Wikipedia CC-SA3.0 by h2g2bob  
.รูปข้างบนเป็นวงจรที่TM1637ต่อเข้าไปขับ7segment4digit 
.

.รูปข้างบนตัดมาจากpdfของผู้ผลิต แสดงตัวอย่างวงจรในการต่อ tm1637 กับ 7seg 6ชุด และปุ่ม 16 ปุ่ม ซึ่งเข้าใจว่าโมดูล1637ก็ต่อแบบนี้เช่นกันเพียงแต่มี7seg 4ชุดและไม่มีปุ่มกด ที่เหลือRกับCก็คงต่อเหมือนกัน
.
.ปุ่ม
ภาพตัดจากดาต้าชีทผู้ผลิตtm1637 แสดงการออกแบบวงจรปุ่ม16ปุ่มการอ่านค่าคีย์แสกน อยู่ๆเขาก็ให้ตารางการอ่านค่ามาและบอกว่าถ้าไม่มีการกดปุ่มควรต้องอ่านได้ 1111_1111 และมีคำว่าwith forward low level and backward high level  ซึ่งไม่รู้แปลว่าอะไร สรุปยังงงๆว่าข้อมูล16key ใช้1ไบท์ระบุว่ากดปุ่มไหนใช่หรือไม่ ซึ่งถ้าไม่สามารถกด2ปุ่มพร้อมกันได้แสดงว่าข้อมูล1ไบท์นี้ก่อนนำไปใช้เมื่อMCUรับข้อมูลไปแล้วต้องไปแปลอีกที

-   ปุ่ม  โดยระบุว่าสามารถทำkey scanได้ เข้าใจว่าจ่ายไฟผ่านK1,K2ทำทีละขา แล้วอาศัยกาสแกนปุ่มอินพุททีละ8ตำแหน่ง โดยรับอินพุทผ่านขา SEG1-SEG8 แล้วจึงเข้ารหัสเก็บค่าเอาไว้ในรีจีสเตอร์ของมันเอง(เดาๆ) จากนั้นจึงสลับเป็นจ่ายK2ทำซ้ำอีกครั้งๆ รวมๆแล้วสามารถสแกนปุ่มว่าถูกกดหรือไม่ ถึง16ปุ่ม แล้วแต่จะออกแบบวงจร แต่การเข้ารหัสดังกล่าวน่าจะเก็บข้อมูลทั้งหมดของ16ปุ่มใน1ไบท์ ในดาต้าชีทไม่ได้บอกอะไรทำให้ค่อนข้างงงๆ
    เมื่ออ่านดาต้าชีทเพิ่มเติมพบว่าระบบการกดปุ่มมีระบบป้องกันการรบกวนจากเครื่องใช้ไฟฟ้าป้องการคีย์กระโดดและtm1637 ไม่รองรับการกดปุ่ม2ปุ่มพร้อมๆกัน
- 
-
-

 ทวนความจำเรื่อง หลักการวิธีการรับ-ส่งข้อมูล I2C

การส่งข้อมูลชนิด 2 สาย สายหนึ่งเป็นการให้สัญญาณนาฬิกา SCL, สายclk  และอีกสายหนึ่งเป็นสายข้อมูล คือ SDA ,สายdata ,dio 

  1.  SCL สายคล็อก จะกำหนดขาMCUให้เป็น output อย่างเดียว และส่งสัญญาณจาก MCU ซึ่งเรียกว่า master เป็นผู้กำหนดสัญญาณในการส่ง

  2.  SDA สายข้อมูล ถ้าMCU ต้องการ
        2.1  ส่งข้อมูล จะให้ขาMCUเป็น output 
        2.2  รับข้อมูลจาก slave หรืออุปกรณ์I2Cที่ต้องการติดต่อ จะให้ขาของ MCU เป็นอินพุท ใช้รับข้อมูลอื่นๆรวมทั้ง acknowledgement จาก slave 

หลักการวิธีการรับ/ส่ง ในระบบ I2C


  1  การส่งสภาวะเริ่มต้น หรือบิท start จากMCU เนื่องจากมีการติดต่อเพียงสองสายจำเป็นต้องกำหนดวิธีการเพื่อบอกให้slaveหรือทาสทั้งหลายในระบบI2C รู้ว่าขณะนี้ MCU ส่งสัญญาณให้slaveตื่นตัวและเริ่มต้นทำงานรับส่งข้อมูล เรียกว่า เงื่อนไขstart เรียกย่อๆว่าบิทstart ก็พอได้ เงื่อนไขคือ ขณะที่ SCL= 1 แล้ว SDA มีการเปลี่ยนจาก1เป็น0
  2  การส่งสภาวะสิ้นสุด หรือบิท stop จากMCU จะมีผลตรงข้ามคือ slaveทุกตัวจะเข้าใจว่าสิ้นสุดและหยุดการติดต่อและจะอยู่ในสถานะรอการกระตุ้นต่อไป เงื่อนไขคือ ขณะที่ SCL=1 แล้ว SDA มีการเปลี่ยนจาก 0เป็น1
   

  3 หลังจากมีการรับรู้บิทstartแล้ว ต่อไปคือการส่งข้อมูลถึงกัน ถ้าเรา(MCU)ต้องการส่งข้อมูล หรือถ้า(MCU)ต้องการรับข้อมูล มีหลักการสำคัญคือถ้า clk กำลัง=0 จะสามารถเปลี่ยนแปลงข้อมูลdioก่อนส่งได้โดยที่ slave จะไม่สนใจอ่านข้อมูลใดๆในขณะนั้น  การที่clk =1 เป็นการยืนยันให้รับส่งข้อมูล ข้อมูลdio ขณะที่ clk=1 ถือว่าเป็นข้อมูลที่นำไปใช้ได้ทั้งการอ่านและเขียน โดยมีเวลาในการรอclkของMCUให้นานพอที่อุปกรณ์I2Cจะทำงานได้ทัน โดยทั่วๆไปMCUจะส่งข้อมูลทีละ8บิท รวม8คล็อก ส่วนบิทที่9หรือclockที่9  เป็นบิทรับรู้จากslaveที่ส่งกลับไปหาmaster ที่เรียกว่า acknowledgement 

เวลาในการรอนี้แตกต่างกันในแต่ละอุปกรณ์ซึ่งอุปกรณ์ต่างๆจะกำหนดเวลาอย่างน้อยที่สุดที่มันทำงานได้ในดาต้าชีท ซึ่งมีคำที่สำคัญที่เกียวข้องกับเวลารอดังนี้ 
    - Clock Pulse Width (PWCLK) ความกว้างสัญญาณนาฬิกาขั้นต่ำ 1ลูกคลื่น(ขึ้นและลง) อย่างน้อยหรืออย่างเร็วที่สุดที่ slaveสามารถให้บริการได้
    - Data setup time  (tSETUP) เวลาอย่างน้อยที่slaveใช้ในการเซทอัพ คือช่วงเวลาเปลี่ยนข้อมูลของSLAVE หรือรอให้slaveเปลี่ยนแปลงข้อมูล ในขณะที่clk=0 
    - Data hold time (tHOLD) คือเวลาอย่างน้อยที่สุดที่ slaveใช้ในการอ่านข้อมูลที่ส่งมา
    - 
ขั้นตอน --การส่งI2C 1ไบท์ จากMCU  
   1. ส่งบิท start  จาก master
   2. การส่งข้อมูล 1ไบท์ 8บิท (เช่น 0b0100 1000) จากmaster
       ส่งทีละบิทเริ่มจากบิทต่ำ พร้อมกับการให้สัญญาณclk
      จากMCUที่ละคร้้งจำนวน 8 clock 
   3. รับ ACK    จาก slave  (ส่วนใหญ่ clock ที่9)
   4. บิท stop   จาก master

---

---

รูปแบบคำสั่งในการติดต่อ TM1637

0xC0 - 0xC5  ,  Display Register Address (ที่อยู่สำหรับ 7seg แต่ละดิจิต)
ขา	SEG 8	SEG 7	SEG 6	SEG 5	SEG 4	SEG 3	SEG 2	SEG 1
7seg	dp	G	F	E	D	C	B	A
ขา/bit	7	6	5	4	3	2	1	0
GRID1	address   0xC0   (digit1)
GRID2	0xC1   (digit2)
GRID3	0xC2   (digit3)
GRID4	0xC3   (digit4)
GRID5	0xC4   (digit5)
GRID6	0xC5   (digit6)
access	W	W	W	W	W	W	W	W
reset	0	0	0	0	0	0	0	0

.ในที่นี้โมดูล7seg TM1637 ไม่มีจุด หรือ dp แต่มีโคล่อนซึ่งเป็นการบอกเวลา การกำหนดโคล่อนจะกระทำที่ dp ของdigitที่2คือตัวเลขหลักร้อย 

CMD1   , คำสั่ง1      Data Command Setting (คำสั่งที่ให้อ่านหรือเขียนข้อมูล)
bit	7	6	5	4	3	2	1	0
คำสั่ง1	0	1	0	0	โหมด ปรกติ	ที่อยู่ fix ,ต่อเนื่อง	อ่านคีย์ /เขียน7seg	0
access	01 = คือคำสั่งที่เกียวกับข้อมูล		ควรใส่ 00 ไม่มีนัยสำคัญ		โหมดการทำงาน 1 = normal 0= test	การระบุที่อยู่ 1 = fix 0 = เพิ่มค่าที่อยู่ต่อเนื่องเพื่อส่งข้อมูล7seg 2-6 ไบท์	1= อ่านคีย์ 0=เขียน7seg	ต้องใส่ 0 เท่านั้น

 เช่น CMD1 = 0b0100 1000  คือเขียนข้อมูลต่อเนื่อง , CMD = 0b0100 1100  เขียนเพียง1ที่อยู่7seg
 ถ้าต้องการให้อ่านคีย์ ให้ใส่คำสั่ง CMD1= 0b0100 1010 เป็นต้น.

CMD2 , 0xC0 - 0xC5   ,  คำสั่ง2        Address Command Setting (คำสั่งระบุที่อยู่ในการเขียน7seg)
bit	7	6	5	4	3	2	1	0
คำสั่ง2	1	1	0	0	0	addr2	addr1	addr0
access	11 = คำสั่งที่ tm1637 เข้าใจว่าเป็นที่อยู่ 7seg		ควรใส่  00 ไม่มีนัยสำคัญ		ต้องใส่ 0 เท่านั้น	ที่อยู่สัมพันธ์ของหน่วยความจำ 7seg 6ไบท์ 000 , 001 , 010 ,011, 100 ,101
C0H-C5H	bit7654   =   1100    =   0xC  (สีบิทบน)				bit3210    =    0x1 -  0x5   (สี่บิทล่าง)

 CMD2 มักส่งต่อไปหลังจาก CMD1 โดยเป็นการระบุที่อยู่ที่ต้องการเก็บข้อมูล7seg เพื่อทำการเขียนข้อมูลแต่ละดิจิตต่อไป เช่น CMD2=0xC0  คือการระบุที่อยู่ของดิจิตที่1 หรือ ตัวเลขซ้ายสุดของจอหรือหลักพัน จากนั้นจึงส่งข้อมูลของ7seg ดิจิต1ต่อไปเป็นต้น

CMD3   , คำสั่ง3        Display Control Command Setting (คำสั่งควบคุมความสว่าง เปิด-ปิดจอ)
bit	7	6	5	4	3	2	1	0
คำสั่ง3	1	0	0	0	เปิดจอ	สว่าง2	สว่าง1	สว่าง0
access	10 = การคุมจอ		ควรใส่ 00 ไม่มีนัยสำคัญ		1 = เปิดจอ 0 = ปิดจอ	ความสว่างจอ มี 8 ระดับ bit210=xxx  ระบุเป็นpulse width =1/16-14/16    000 = 1/16        100 = 11/16    001 = 2/16        101 = 12/16    010 = 4/16        110 = 13/16    011 = 10/16      111 = 14/16

ลำดับการติดต่อกับTM1637 ด้วยI2C มีดังนี้

   1.  ส่งบิท start      เพื่อให้ tm1637 เริ่มทำงาน รูปแบบคือ โดย clkเดิมต้อง=hi ,แล้วให้dio=low 
                                   ,จากนั้นรอสักครู่-250ns จบการส่งบิทสตาร์ทแล้ว ,
                                     (จากนั้นให้clk=low เพื่อเตรียมส่งข้อมูลต่อไป)
   2.  ส่ง CMD1       = 0b0100 1000 คือคำสั่งให้เขียนข้อมูลโดยเพิ่มค่าที่อยู่ให้อย่างต่อเนื่อง
        โดยมีลำดับการส่งคือ  โดยเริ่มส่งจากบิทต่ำคือบิทที่0ของ cmd1 ไปจนบิทที่7หรือบิทสูงสุดของcmd1
           2.1    เมื่อ clk กำลัง=0 สามารถเปลี่ยนข้อมูลใน dio เป็น0หรือ1 ได้ตามข้อมูลที่จะส่ง
           2.2     แล้วจึงส่ง ให้clk=high  tm1637จะเริ่มตัดสินใจว่าจะดึงข้อมูลจาก dio ไปใช้
           2.3     โดยจากนั้นMCU ต้องจึงรอสักครู่? เพื่อให้tm1637ดึงข้อมูลdioได้ทัน
           2.4     ต่อจากนั้นจึงส่ง โดยให้ clk=low  เป็นการสิ้นสุดการส่งบิทที่0 ของ cmd1
           2.5    ทำซ้ำในข้อ 2.1-2.5 อีก7ครั้ง ส่งจนครบทั้งไบท์ของ cmd1
   3.  ทำ ack            ก่อนให้clkที่9=1  ซึ่งเป็นบิทacknowledgement หรือบิทตอบรับของ tm1637 ว่าได้รับข้อมูลแล้ว โดย
         กำหนดให้ขาDIO ขา3ใน arduino =input ชนิดpull up ภายใน
          -- ภาษาC arduino ให้  pinMode( dio, INPUT ); digitalWrite( dio, HIGH );
          -- ถ้าเป็น  atmega328P,asm,c-atmel ให้ DDRD3=0 แล้วให้ PORTD3=1 
        แล้วตามด้วย ให้clk=1 ,รอ จากนั้นจึงนำ dio ไปใช้ (dio=0 มีบิทรับรู้ผ่าน,dio=1 ไม่ผ่าน) แล้วให้clk=0
         จากนั้นจึงเซทให้ขา3 เป็นเอ้าพุทเช่นเดิม เพื่อส่งข้อมูลต่อไป
   4. ส่งบิท stop                    โดยให้ clk=1 ,รอ250ns,แล้วจึงให้dio=1 จบ
   5. ส่ง start , CMD2 ,ack        ***โดยไม่ต้องมี stopบิท และต่อเนื่องข้อมูลที่ ข้อ6 
       CMD2 = 0xC0  start แล้วส่งทีละบิทdioทีละclk ครบ8บิท ทำack ซึ่งขั้นตอนเหมือนกับ ข้อ 1,2,3
   6. ส่ง, (digit1 ,ack) , .....,  (digit6 , ack) , บิทstop *** ตบท้าย
         ส่งข้อมูลdigitที่1 ,1ไบท์ ส่งทีละบิทdioทีละclkไปเรื่อยๆ  และกับทำ ack อีกครั้ง เหมือน ข้อ 2,3,4
          ทำให้ครบ 4 digit หรือ หยุดพอที่ดิจิไหนก็ได้ตามต้องการ แล้วจึงจบด้วยบิท stop
   7. ส่ง start , CMD3 ,ack ,stop     เพื่อสั่งจอให้ปรับแสงหรือเปิด-ปิดจอ  เหมือนข้อ 1-4 ส่วนใหญ่ส่งครั้งเดียวพอ
          เช่น CMD3 = 0b1000 1110   เปิดจอ ด้วยความสว่าง 14/16 
  .

8858---

// โค๊ดไฟล์จาก http://cpre.kmutnb.ac.th/esl/learning/index.php?article=four-digit-7seg-tm1637
//  C++ for Arduino uno (ATmega328P, 5V, 16MHz) , Arduino IDE v 1.0.5 ,
      Module "Catalex 4-digit display" สร้างขึ้นจาก TM1637 
    // คอมเม้นและเปลี่ยนตัวแปรเพื่อการศึกษาและทำความเข้าใจส่วนตัวเท่านั้น by pui108diy
    // ไม่รับประกันความถูกต้อง  โปรดไปคัดลอกใช้ซอฟแวร์หรือโค๊ดแท้ที่เว็บลิ้งค์ดังกล่าวเท่านั้น
    // เนื่องจากต้องการนำโค๊ดเหล่านี้ไปใช้กับ TM1638 จึงต้องนำมาทำความเข้าใจและอธิบายส่วนตัว 

   //ตัวอักษรสีแดง เช่น _250ns_4clk_of_16Mhz  คือตัวแปรที่ถูกดัดแปลงชื่อให้ยาวขึ้นจากเดิม

#define CLK_PIN (2)
#define DIO_PIN (3)
#define bit_delay_250ns_4clk_of_16Mhz() asm("nop\n nop\n nop\n nop\n")
#define TM1637_CMD1_write_auto_inc_addr (0x40)
#define TM1637_CMD2_1st_mem_addr_7seg_1xxx (0xC0)   // หลักพันในโมดูล
#define TM1637_CMD3_ctrl_screen_head (0x80)          //มีแต่หัวคำสั่งต้องเอาไปรวมกับค่าอื่นอีก

     const uint8_t SEVEN_SEG_DIGITS[] = {
           // gfedcba
           0b00111111, // 0
           0b00000110, // 1
           0b01011011, // 2
           0b01001111, // 3
           0b01100110, // 4
           0b01101101, // 5
           0b01111101, // 6
           0b00000111, // 7
           0b01111111, // 8
           0b01101111, // 9
       };

    void tm1637_init_pin_for_sent_I2C() {
       pinMode( CLK_PIN, OUTPUT );
       pinMode( DIO_PIN, OUTPUT );
       digitalWrite( CLK_PIN, HIGH );
       digitalWrite( DIO_PIN, HIGH );
     }

    void tm1637_start_bit_I2C() {
         digitalWrite( DIO_PIN, LOW );
         bit_delay_250ns_4clk_of_16Mhz();
         digitalWrite( CLK_PIN, LOW );
         bit_delay_250ns_4clk_of_16Mhz();
     }

     void tm1637_stop_bit_I2C() {
          digitalWrite( CLK_PIN, HIGH );
          bit_delay_250ns_4clk_of_16Mhz();
          digitalWrite( DIO_PIN, HIGH );
          bit_delay_250ns_4clk_of_16Mhz();
      }

    int tm1637_send_1byte_I2C_ack( uint8_t data ) {
         uint8_t ack;
         for( uint8_t i = 0; i < 8; i++ ) {           // Send 8-bit data, LSB first
            digitalWrite( CLK_PIN, LOW );
            digitalWrite( DIO_PIN, ( data & 0x01 ) ? HIGH : 0 ); // ????????????????
            digitalWrite( CLK_PIN, HIGH );
            data >>= 1;                                    // shift bit to the right
           }
         digitalWrite( CLK_PIN, LOW );
             // I2C acknowledgement process , read ack in clolck9
         pinMode( DIO_PIN, INPUT );      // make DIO pin floating (input)
         digitalWrite( DIO_PIN, HIGH );   // enable pull-up
         digitalWrite( CLK_PIN, HIGH );   // start clock9
         ack = digitalRead( DIO_PIN );    // read ACK bit ถ้าไม่มีการรับรู้ต้องเขียนโค๊ดเพิ่มเอาเอง
            // make DIO pin to output again
         digitalWrite( DIO_PIN, LOW );
         pinMode( DIO_PIN, OUTPUT );
         digitalWrite( CLK_PIN, LOW );
         return (ack==0);                     // ถ้าเข้าใจไม่ผิด จะไม่มีโค๊ดที่รองรับต่อ ถ้า ack=1                 
      }

   boolean showDigits( uint8_t digits[], boolean colon=false, uint8_t brightness=7 ) {
       // send the first command-----------------------
         tm1637_start_bit_I2C();
         tm1637_send_1byte_I2C_ack( TM1637_CMD1_write_auto_inc_addr );
         tm1637_stop_bit_I2C();
       // send the second command-------------------
         tm1637_start_bit_I2C();
         tm1637_send_1byte_I2C_ack( TM1637_CMD2_1st_mem_addr_7seg_1xxx );
         for ( uint8_t i=0, value; i < 4; i++ ) {
           value = SEVEN_SEG_DIGITS[ digits[i] ];
           if ( (i == 1) && colon ) {
              value |= 0x80; // turn on the colon on the display ,x1xx digit ,hundreds digit
             }
           tm1637_send_1byte_I2C_ack( value );
         }
        tm1637_stop_bit_I2C();
      // send the third command---------------------- option send only 1 time is OK---- 
        tm1637_start_bit_I2C();
        tm1637_send_1byte_I2C_ack( TM1637_CMD3_ctrl_screen_head | (brightness & 0x07) | 0x08 );
             // brightness [0-7] , &0x07 filter to correct brightness value (before OR with CMD3)
            // 0x08 (0b00001000) , 1 is bit cmd for open 7seg screen ,0= close screen
        tm1637_stop_bit_I2C();
     }

////////////////////////////////////////////////////////////////////////

    uint32_t ts;
    void setup() {
       tm1637_init_pin_for_sent_I2C();
       ts = millis();   // millis() is arduino function
                            // return: Number of milliseconds since the program started (unsigned long)
                            // ts=mills() คือเอาค่าเวลานับมิลลิเซกในขณะนั้นมาเก็บเอาไว้ในตัวแปร ts
      }
     
      // show time (hour and minute)
    void showTime( uint8_t hh, uint8_t mm, boolean colon=false ) {
         static uint8_t data[4];
         data[0] = hh/10;
         data[1] = hh%10;
         data[2] = mm/10;
         data[3] = mm%10;
         showDigits( data, colon );
     }

    void testDigitalWatch() {                       //โปรแกรมนาฬิกาดิจิตอล
         static boolean colon=false;
         static uint8_t hh=12, mm=0, ss=0;   // Start at 12:00:00(hours, minutes and seconds)
         if ( millis() - ts >= 500 ) {                // check every 500 msec
            showTime( hh, mm, colon );
            colon = !colon;                             // เป็นการให้โคล่อนกระพริบในครั้งๆต่อไป
            if (colon) {                                   //ทุกครั้งที่โคล่อน=1 จะ
                ss = (ss+1)%60;                      //   ssเพิ่มเวลา1วินาที ?????
                if (ss == 0) {
                    mm = (mm+1)%60;
                    if (mm == 0) {
                        hh = (hh+1)%24;
                     }
                }
             }
             ts += 500;
           }
     }

    void testTimer() {
         static uint8_t data[4];
         static uint16_t count = 0, temp;
         if ( millis() - ts >= 100 ) {          // check every 100 msec
             temp = count;
             count = (count+1) % 10000;
             for (uint8_t i=0; i < 4; i++) {
                 data[3-i] = temp%10;
                 temp /= 10;
              }
             showDigits( data );
             ts += 100;
          }
      }
 
    void loop() {
         testTimer();
         //testDigitalWatch();
      }
/////////////////////////////////////////////////////////////////////

---

---

---

---

---

โมดูล 7seg และปุ่มกดที่สร้างจาก TM1638

-รูปข้างล่างเป็นโมดูล7segชนิด8ตัวเลข พร้อมLEDด้านบน8ตัว และปุ่มกด8ปุ่ม ซึ่งเป็นโมดูลอินเตอร์เฟสที่ติดต่อกับมนุษย์ขับจากไอซี TM1638 เพียงตัวเดียว



เข้าใจว่าแต่เดิมIC TM1638 สร้างขึ้นเพื่อรองรับการใช้งานเครื่องเล่นDVD ซึ่งส่วนใหญ่จะมีตัวเลขอย่างน้อย 6 หลัก LEDแสดงสถานการทำงานเล่นวีดีโอและปุ่มกดบนเครื่องเล่นอีกจำนวนหนึ่ง ซึ่งไอซีสามารถทำงานวนแสดงLED หรือ 7segment ตามหลักการแสดงทีละดิจิตวนไปจนครบด้วยความเร็วสูงกว่าตามนุษย์เล็กน้อย หรือเรียกว่าการแสดงผล7segแบบมัลติเพลกซ์ ทำให้เห็นภาพว่ามันแสดงต่อเนื่องพร้อมๆกัน นอกจากนี้ไอซีTM1638ยังสามารถทำงานโดยวนไปอ่านปุ่มที่มีผู้ใช้งานกดหรือไม่ได้กดอยู่โดยนำข้อมูลการกดมาเก็บไว้ในหน่วยความจำของตนเองรอการติดต่อส่งไปยัง MCU หรือไมโครคอนโทรลเลอร์เพื่อแสดงผลต่อไป ไมโครคอนโทรลเลอร์ปัจจุบันจึงแทบไม่ต้องทำหน้าที่เหล่านี้อีกต่อไป 

-ข้อความรูปภาพต่อไปนี้ตัดจาก pdf ผู้ผลิตIC  [TM1638 pdf-google] ผลิตโดย บริษัท Titan MicroElectronics   ข้อความส่วนใหญ่ถูกแปลและเรียบเรียงใหม่ เพื่อให้สามารถเข้าใจการทำงานและการติดต่อกับ TM1638 ผ่านไมโครคอนโทรลเลอร์ได้

feature IC TM1638
-   เป็นไอซี ประเภท CMOS
-   ขับdisplay 10seg x 8grid (ถ้านำมาขับ 7 segment LED ได้8ตัวอักษร ที่เหลืออีก 16จุด นำมาขับไฟLED แสดงผลได้ สามารถวนแสดงผลได้พร้อมๆกัน)
-   สแกนปุ่ม หลังแสดงLED แล้วสามารถอ่านปุ่มกดได้ 8x3 bit หรือ24ปุ่ม 
-   ปรับความสว่างได้ 8 ระดับโดยใช้คำสั่ง สามารถต่อกับLED หรือ 7segment ได้โดยตรงโดยไม่ต้องต่อR เข้าใจว่ามีRอยู่ภายในIC
-   ใช้ระบบสั่งการ3สาย (CLK , STB ,DIO)
-   ภายในมีตัวสร้างความถี่ส่วนตัวชนิดRC ประมาณ450kHz ,มีระบบpower on reset -ลบข้อมูลเก่าหลังรีเซท

---

---

---

---

---

-กำลังดำน้ำอยู่ครับ--

---

0xC0 - 0xC5  ,  Display Register Address (ที่อยู่สำหรับ 7seg แต่ละดิจิต)
ขา	SEG 8	SEG 7	SEG 6	SEG 5	SEG 4	SEG 3	SEG 2	SEG 1
7seg	dp	G	F	E	D	C	B	A
ขา/bit	7	6	5	4	3	2	1	0
GRID1	address   0xC0   (digit1)
GRID2	0xC1   (digit2)
GRID3	0xC2   (digit3)
GRID4	0xC3   (digit4)
GRID5	0xC4   (digit5)
GRID6	0xC5   (digit6)
access	W	W	W	W	W	W	W	W
reset	0	0	0	0	0	0	0	0

..

CMD1   , คำสั่ง1      Data Command Setting (คำสั่งที่ให้อ่านหรือเขียนข้อมูล)
bit	7	6	5	4	3	2	1	0
คำสั่ง1	0	1	0	0	โหมด ปรกติ	ที่อยู่ fix ,ต่อเนื่อง	อ่านคีย์ /เขียน7seg	0
access	01 = คือคำสั่งที่เกียวกับข้อมูล		ควรใส่ 00 ไม่มีนัยสำคัญ		โหมดการทำงาน 1 = normal 0= test	การระบุที่อยู่ 1 = fix 0 = เพิ่มค่าที่อยู่ต่อเนื่องเพื่อส่งข้อมูล7seg 2-6 ไบท์	1= อ่านคีย์ 0=เขียน7seg	ต้องใส่ 0 เท่านั้น

 เช่น CMD1 = 0b0100 1000  คือเขียนข้อมูลต่อเนื่อง , CMD = 0b0100 1100  เขียนเพียง1ที่อยู่7seg
 ถ้าต้องการให้อ่านคีย์ ให้ใส่คำสั่ง CMD1= 0b0100 1010 เป็นต้น.

CMD2 , 0xC0 - 0xC5   ,  คำสั่ง2        Address Command Setting (คำสั่งระบุที่อยู่ในการเขียน7seg)
bit	7	6	5	4	3	2	1	0
คำสั่ง2	1	1	0	0	0	addr2	addr1	addr0
access	11 = คำสั่งที่ tm1637 เข้าใจว่าเป็นที่อยู่ 7seg		ควรใส่  00 ไม่มีนัยสำคัญ		ต้องใส่ 0 เท่านั้น	ที่อยู่สัมพันธ์ของหน่วยความจำ 7seg 6ไบท์ 000 , 001 , 010 ,011, 100 ,101
C0H-C5H	bit7654   =   1100    =   0xC  (สีบิทบน)				bit3210    =    0x1 -  0x5   (สี่บิทล่าง)

 CMD2 มักส่งต่อไปหลังจาก CMD1 โดยเป็นการระบุที่อยู่ที่ต้องการเก็บข้อมูล7seg เพื่อทำการเขียนต่อไป เช่น


  .

CMD3   , คำสั่ง3        Display Control Command Setting (คำสั่งควบคุมความสว่าง เปิด-ปิดจอ)
bit	7	6	5	4	3	2	1	0
คำสั่ง3	1	0	0	0	เปิดจอ	สว่าง2	สว่าง1	สว่าง0
access	10 = การคุมจอ		ควรใส่ 00 ไม่มีนัยสำคัญ		1 = เปิดจอ 0 = ปิดจอ	ความสว่างจอ มี 8 ระดับ bit210=xxx  ระบุเป็นpulse width =1/16-14/16    000 = 1/16        100 = 11/16    001 = 2/16        101 = 12/16    010 = 4/16        110 = 13/16    011 = 10/16      111 = 14/16

---

---

---

---

---

---

---