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.. _c_4_sig:

1.1.5 4-stellige 7-Segment-Anzeige
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Einführung
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Folgen Sie mir als Nächstes, um zu versuchen, die 4-stellige 7-Segment-Anzeige zu steuern.

Komponenten
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.. image:: ../img/list_4_digit.png


Prinzip
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**4-stellige 7-Segment-Anzeige**

Die 4-stellige 7-Segment-Anzeige besteht aus vier 7-Segment-Anzeigen, die zusammenarbeiten.

.. image:: ../img/4-digit-sche.png

Das 4-Digtal-7-Segment-Display arbeitet unabhängig. 
Es verwendet das Prinzip der menschlichen visuellen Persistenz, 
um die Zeichen jedes 7-Segments schnell in einer Schleife anzuzeigen und fortlaufende Zeichenfolgen zu bilden.

Wenn beispielsweise *1234* auf dem Display angezeigt wird, 
wird *1* auf dem ersten 7-Segment angezeigt und *234* wird nicht angezeigt. 
Nach einer gewissen Zeit zeigt das zweite 7-Segment *2* , das 1. 3. 4. des 7-Segments zeigt nicht usw. 
Die vier Digitalanzeigen werden nacheinander angezeigt. Dieser Vorgang ist sehr kurz (normalerweise 5 ms), 
und aufgrund des optischen Nachleuchteffekts und des Prinzips der visuellen Rückstände können wir vier Zeichen gleichzeitig sehen.

.. image:: ../img/image78.png


**Koden anzeigen**

Um Ihnen zu zeigen, wie 7-Segment-Anzeigen (Gemeisame Anode) Nummer anzeigen, 
haben wir die folgende Tabelle gezeichnet. 
Nummer sind die Nummer 0-F, die auf der 7-Segment-Anzeige angezeigt werden. (DP) GFEDCBA bezieht sich auf die entsprechende LED, 
die auf 0 oder 1 gesetzt ist. Beispielsweise bedeutet 11000000, dass DP und G auf 1 gesetzt sind, während andere auf 0 gesetzt sind. 
Daher wird die Nummer 0 auf dem 7-Segment-Display angezeigt, während der HEX-Kode der Hexadezimalzahl entspricht.

.. image:: ../img/common_anode.png


Schematische Darstellung
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============ ======== ======== ===
T-Karte Name physisch wiringPi BCM
GPIO17       Pin 11   0        17
GPIO27       Pin 13   2        27
GPIO22       Pin 15   3        22
SPIMOSI      Pin 19   12       10
GPIO18       Pin 12   1        18
GPIO23       Pin 16   4        23
GPIO24       Pin 18   5        24
============ ======== ======== ===

.. image:: ../img/schmatic_4_digit.png


Experimentelle Verfahren
-----------------------------------

Schritt 1: Bauen Sie die Schaltung auf.

.. image:: ../img/image80.png
    :width: 800

Schritt 2: Gehen Sie zum Ordner des Codes.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/c/1.1.5/

Schritt 3: Kompilieren Sie den Code.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    gcc 1.1.5_4-Digit.c -lwiringPi

Schritt 4: Führen Sie die ausführbare Datei aus.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo ./a.out

Nachdem der Code ausgeführt wurde, nimmt das Programm eine Zählung vor, die um 1 pro Sekunde erhöht wird, und die 4-stellige 7-Segment-Anzeige zeigt die Zählung an.

**Code**

.. code-block:: c

    #include <wiringPi.h>
    #include <stdio.h>
    #include <wiringShift.h>
    #include <signal.h>
    #include <unistd.h>

    #define SDI 5
    #define RCLK 4
    #define SRCLK 1

    const int placePin[] = {12, 3, 2, 0};
    unsigned char number[] = {0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90};

    int counter = 0;

    void pickDigit(int digit)
    {
        for (int i = 0; i < 4; i++)
        {
            digitalWrite(placePin[i], 0);
        }
        digitalWrite(placePin[digit], 1);
    }

    void hc595_shift(int8_t data)
    {
        int i;
        for (i = 0; i < 8; i++)
        {
            digitalWrite(SDI, 0x80 & (data << i));
            digitalWrite(SRCLK, 1);
            delayMicroseconds(1);
            digitalWrite(SRCLK, 0);
        }
        digitalWrite(RCLK, 1);
        delayMicroseconds(1);
        digitalWrite(RCLK, 0);
    }

    void clearDisplay()
    {
        int i;
        for (i = 0; i < 8; i++)
        {
            digitalWrite(SDI, 1);
            digitalWrite(SRCLK, 1);
            delayMicroseconds(1);
            digitalWrite(SRCLK, 0);
        }
        digitalWrite(RCLK, 1);
        delayMicroseconds(1);
        digitalWrite(RCLK, 0);
    }

    void loop()
    {
        while(1){
        clearDisplay();
        pickDigit(0);
        hc595_shift(number[counter % 10]);

        clearDisplay();
        pickDigit(1);
        hc595_shift(number[counter % 100 / 10]);

        clearDisplay();
        pickDigit(2);
        hc595_shift(number[counter % 1000 / 100]);
    
        clearDisplay();
        pickDigit(3);
        hc595_shift(number[counter % 10000 / 1000]);
        }
    }

    void timer(int timer1)
    { 
        if (timer1 == SIGALRM)
        { 
            counter++;
            alarm(1); 
            printf("%d\n", counter);
        }
    }

    void main(void)
    {
        if (wiringPiSetup() == -1)
        { 
            printf("setup wiringPi failed !");
            return;
        }
        pinMode(SDI, OUTPUT); 
        pinMode(RCLK, OUTPUT);
        pinMode(SRCLK, OUTPUT);
        
        for (int i = 0; i < 4; i++)
        {
            pinMode(placePin[i], OUTPUT);
            digitalWrite(placePin[i], HIGH);
        }
        signal(SIGALRM, timer); 
        alarm(1);               
        loop(); 
    }



**Code Erklärung**

.. code-block:: c

    const int placePin[] = {12, 3, 2, 0};

Diese vier Pins steuern die gemeinsamen Anodenpins der vierstelligen 7-Segment-Anzeigen.

.. code-block:: c

    unsigned char number[] = {0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90};

Ein Segmentkode-Array von 0 bis 9 in hexadezimaler Darstellung (gemeinsame Anode).

.. code-block:: c

    void pickDigit(int digit)
    {
        for (int i = 0; i < 4; i++)
        {
            digitalWrite(placePin[i], 0);
        }
        digitalWrite(placePin[digit], 1);
    }

Wählen Sie den Ort des Wertes. Es gibt nur einen Ort, der jedes Mal aktiviert werden sollte. Der aktivierte Ort wird hoch geschrieben.

.. code-block:: c

    void loop()
    {
        while(1){
        clearDisplay();
        pickDigit(0);
        hc595_shift(number[counter % 10]);

        clearDisplay();
        pickDigit(1);
        hc595_shift(number[counter % 100 / 10]);

        clearDisplay();
        pickDigit(2);
        hc595_shift(number[counter % 1000 / 100]);
    
        clearDisplay();
        pickDigit(3);
        hc595_shift(number[counter % 10000 / 1000]);
        }
    }

Mit dieser Funktion wird die auf der 4-stelligen 7-Segment-Anzeige angezeigte Nummer eingestellt.

* ``clearDisplay()`` ：Schreiben Sie in 11111111, um diese acht LEDs auf der 7-Segment-Anzeige auszuschalten und den angezeigten Inhalt zu löschen.
* ``pickDigit(0)`` ：Wählen Sie die vierte 7-Segment-Anzeige.
* ``hc595_shift(number[counter%10])`` ：Die Nummer in der einzelnen Ziffer des Zählers wird im vierten Segment angezeigt.

.. code-block:: c

    signal(SIGALRM, timer); 

Dies ist eine vom System bereitgestellte Funktion. Der Prototyp der Kode lautet:

.. code-block:: c

    sig_t signal(int signum,sig_t handler);

Nach dem Ausführen des ``signal()`` hält der Prozess, sobald er das entsprechende Signal (in diesem Fall SIGALRM) erhalten hat, 
die vorhandene Aufgabe sofort an und verarbeitet die eingestellte Funktion (in diesem Fall ``timer(sig)`` ).

.. code-block:: c

    alarm(1);

Dies ist auch eine vom System bereitgestellte Funktion. Der Kode-Prototyp ist:

.. code-block:: c

    unsigned int alarm (unsigned int seconds);

Es erzeugt nach einer bestimmten Anzahl von Sekunden ein SIGALRM-Signal.

.. code-block:: c

    void timer(int timer1)
    { 
        if (timer1 == SIGALRM)
        { 
            counter++;
            alarm(1); 
            printf("%d\n", counter);
        }
    }


Wir verwenden die obigen Funktionen, um die Timer-Funktion zu implementieren. Nachdem der ``alarm()`` das SIGALRM-Signal erzeugt hat, 
wird die Timer-Funktion aufgerufen. Addiere 1 zum Zähler und die Funktion ``alarm(1)`` wird nach 1 Sekunde wiederholt aufgerufen.