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1.1.5 Pantalla de 7 Segmentos de 4 Dígitos

Introducción

A continuación, acompáñame a controlar la pantalla de 7 segmentos de 4 dígitos.

Componentes

../_images/list_4_digit1.png

Principio

Pantalla de 7 Segmentos de 4 Dígitos

La pantalla de 7 segmentos de 4 dígitos consiste en cuatro pantallas de 7 segmentos que funcionan juntas.

../_images/4-digit-sche2.png

La pantalla de 4 dígitos de 7 segmentos funciona de forma independiente. Utiliza el principio de la persistencia visual humana para mostrar rápidamente los caracteres de cada 7 segmentos en un bucle, formando cadenas continuas.

Por ejemplo, cuando se muestra «1234» en la pantalla, «1» se muestra en el primer 7 segmentos, y «234» no se muestra. Después de un periodo de tiempo, el segundo 7 segmentos muestra «2», mientras que los 1, 3 y 4 segmentos no se muestran, y así sucesivamente, los cuatro dígitos se muestran en turnos. Este proceso es muy corto (típicamente 5 ms), y gracias al efecto de afterglow óptico y al principio de residuo visual, podemos ver los cuatro caracteres al mismo tiempo.

../_images/image782.png

Códigos de Pantalla

Para ayudarte a conocer cómo las pantallas de 7 segmentos (Común Ánodo) muestran números, hemos dibujado la siguiente tabla. Los números son del 0 al F que se muestran en la pantalla de 7 segmentos; (DP) GFEDCBA se refiere a los LEDs correspondientes configurados a 0 o 1. Por ejemplo, 11000000 significa que DP y G están configurados a 1, mientras que los demás están configurados a 0. Por lo tanto, el número 0 se muestra en la pantalla de 7 segmentos, mientras que el Código HEX corresponde al número hexadecimal.

../_images/common_anode2.png

Diagrama Esquemático

T-Board Name

physical

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
../_images/schmatic_4_digit1.png

Procedimientos Experimentales

Paso 1: Construir el circuito.

../_images/image801.png

Paso 2: Acceder a la carpeta del código.

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

Paso 3: Compilar.

gcc 1.1.5_4-Digit.c -lwiringPi

Paso 4: Ejecutar el archivo ejecutable.

sudo ./a.out

Después de que el código se ejecute, el programa contará, aumentando de 1 por segundo, y la pantalla de 7 segmentos de 4 dígitos mostrará el conteo.

Nota

Si no funciona después de ejecutarlo, o si aparece un mensaje de error: «wiringPi.h: No such file or directory», consulta ¿El código en C no funciona?.

Código

#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();
}

Explicación del Código

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

Estos cuatro pines controlan los pines de ánodo común de los displays de 7 segmentos de cuatro dígitos.

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

Un array de códigos de segmentos del 0 al 9 en hexadecimal (ánodo común).

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

Selecciona la posición del valor. Solo una posición debe estar habilitada en cada momento. La posición habilitada se establecerá en alto.

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]);
    }
}

Esta función se utiliza para establecer el número que se muestra en el display de 7 segmentos de 4 dígitos.

  • clearDisplay(): escribe 11111111 para apagar los ocho LEDs en el display de 7 segmentos y así borrar el contenido mostrado.

  • pickDigit(0): selecciona el cuarto display de 7 segmentos.

  • hc595_shift(number[counter%10]): el número en el dígito individual del contador se mostrará en el cuarto segmento.

signal(SIGALRM, timer);

Esta es una función proporcionada por el sistema, el prototipo del código es:

sig_t signal(int signum,sig_t handler);

Después de ejecutar signal(), una vez que el proceso recibe el signum correspondiente (en este caso SIGALRM), inmediatamente pausa la tarea existente y procesa la función establecida (en este caso timer(sig)).

alarm(1);

Esta también es una función proporcionada por el sistema. El prototipo del código es:

unsigned int alarm (unsigned int seconds);

Genera una señal SIGALRM después de un cierto número de segundos.

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

Utilizamos las funciones anteriores para implementar la función de temporizador. Después de que alarm() genera la señal SIGALRM, se llama a la función de temporizador. Se suma 1 al contador, y la función alarm(1) se llamará repetidamente después de 1 segundo.