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1.1.5 Display a 4 Cifre e 7 Segmenti

Introduzione

Proviamo a controllare un display a 7 segmenti a 4 cifre.

Componenti Necessari

Per questo progetto, avremo bisogno dei seguenti componenti.

Schema a Blocchi

T-Board Name	physical	BCM
GPIO17	Pin 11	17
GPIO27	Pin 13	27
GPIO22	Pin 15	22
SPIMOSI	Pin 19	10
GPIO18	Pin 12	18
GPIO23	Pin 16	23
GPIO24	Pin 18	24

Procedure Sperimentali

Passo 1: Costruisci il circuito.

Passo 2: Accedi alla cartella del codice.

cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/python-pi5

Passo 3: Esegui il file eseguibile.

sudo python3 1.1.5_4-Digit.py

Dopo l’esecuzione del codice, il programma avvierà un conteggio, incrementando di 1 ogni secondo, visualizzando il valore sul display a 4 cifre.

Avvertimento

Se appare l’errore RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address, consulta Se gpiozero non funziona.

Codice

Nota

Puoi Modificare/Reimpostare/Copiare/Eseguire/Arrestare il codice qui sotto. Ma prima, è necessario andare al percorso del codice sorgente, come davinci-kit-for-raspberry-pi/python-pi5. Dopo aver modificato il codice, puoi eseguirlo direttamente per vedere l’effetto.

#!/usr/bin/env python3
from gpiozero import OutputDevice
import time
import threading

# Definizione dei pin GPIO per il registro a scorrimento 74HC595
SDI = OutputDevice(24)   # Ingresso Dati Seriali
RCLK = OutputDevice(23)  # Clock del Registro
SRCLK = OutputDevice(18) # Clock del Registro a Scorrimento

# Definizione dei pin GPIO per la selezione delle cifre sul display a 7 segmenti
placePin = [OutputDevice(pin) for pin in (10, 22, 27, 17)]

# Codici dei segmenti per i numeri da 0 a 9 per il display a 7 segmenti
number = (0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90)

counter = 0  # Inizializzazione del contatore per il display
timer1 = 0   # Inizializzazione del timer per l'incremento del contatore

def clearDisplay():
    """ Clear the 7-segment display. """
    for _ in range(8):
        SDI.on()
        SRCLK.on()
        SRCLK.off()
    RCLK.on()
    RCLK.off()

def hc595_shift(data):
    """ Shift a byte of data to the 74HC595 shift register. """
    for i in range(8):
        SDI.value = 0x80 & (data << i)  # Imposta SDI in base al bit di dati
        SRCLK.on()  # Attiva il clock del registro a scorrimento
        SRCLK.off()
    RCLK.on()  # Trasferisce i dati sull'uscita attivando il clock del registro
    RCLK.off()

def pickDigit(digit):
    """ Select a digit for display on the 7-segment display. """
    for pin in placePin:
        pin.off()  # Spegne tutti i pin di selezione della cifra
    placePin[digit].on()  # Accende la cifra selezionata

def timer():
    """ Timer function to increment the counter every second. """
    global counter, timer1
    timer1 = threading.Timer(1.0, timer)  # Imposta il timer per l'incremento
    timer1.start()
    counter += 1  # Incrementa il contatore
    print("%d" % counter)  # Stampa il valore corrente del contatore

def setup():
    """ Setup initial state and start the timer. """
    global timer1
    timer1 = threading.Timer(1.0, timer)  # Inizializza e avvia il timer
    timer1.start()

def loop():
    """ Main loop to update the 7-segment display with counter value. """
    global counter
    while True:
        for i in range(4):  # Scorre ogni cifra
            clearDisplay()  # Pulisce il display prima di impostare la nuova cifra
            pickDigit(i)    # Seleziona la cifra per la visualizzazione
            digit = (counter // (10 ** i)) % 10
            hc595_shift(number[digit])  # Trasferisce il valore della cifra a 74HC595
            time.sleep(0.001)  # Breve ritardo per stabilità del display

def destroy():
    """ Cleanup GPIO resources and stop timer on exit. """
    global timer1
    timer1.cancel()  # Ferma il timer
    for device in [SDI, RCLK, SRCLK] + placePin:
        device.close()  # Chiude i dispositivi GPIO

try:
    setup()  # Inizializza la configurazione
    while True:
        loop()  # Avvia il ciclo principale

except KeyboardInterrupt:
    # Gestisce l'interruzione dello script (ad esempio Ctrl+C)
    destroy()  # Libera le risorse all'uscita

Spiegazione del Codice

Questi quattro pin controllano i pin anodici comuni dei display a 7 segmenti a quattro cifre.

# Definizione dei pin GPIO per la selezione delle cifre sul display a 7 segmenti
placePin = [OutputDevice(pin) for pin in (10, 22, 27, 17)]

Un array di codici dei segmenti in esadecimale da 0 a 9 (anodo comune).

# Codici dei segmenti per i numeri da 0 a 9 per il display a 7 segmenti
number = (0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90)

Inizializza un timer che attiva la funzione timer ogni secondo, impostando l’incremento ricorrente del contatore.

def setup():
    """ Setup initial state and start the timer. """
    global timer1
    timer1 = threading.Timer(1.0, timer)  # Inizializza e avvia il timer
    timer1.start()

Dopo che il Timer raggiunge 1.0s, la funzione Timer viene richiamata; aggiunge 1 al contatore e utilizza nuovamente il Timer per eseguirsi ogni secondo.

def timer():
    """ Timer function to increment the counter every second. """
    global counter, timer1
    timer1 = threading.Timer(1.0, timer)  # Reimposta il timer per l'incremento successivo
    timer1.start()
    counter += 1  # Incrementa il contatore
    print("%d" % counter)  # Stampa il valore corrente del contatore

Trasferisce un byte di dati nel registro a scorrimento 74HC595, controllando i segmenti del display.

def hc595_shift(data):
    """ Shift a byte of data to the 74HC595 shift register. """
    for i in range(8):
        SDI.value = 0x80 & (data << i)  # Imposta SDI in base al bit di dati
        SRCLK.on()  # Attiva il clock del registro a scorrimento
        SRCLK.off()
    RCLK.on()  # Latch dei dati sull'uscita tramite il clock del registro
    RCLK.off()

Aggiorna continuamente il display con il valore corrente del contatore, mostrando ogni cifra in sequenza.

def loop():
    """ Main loop to update the 7-segment display with counter value. """
    global counter
    while True:
        for i in range(4):  # Scorre ogni cifra
            clearDisplay()  # Pulisce il display prima di impostare la nuova cifra
            pickDigit(i)    # Seleziona la cifra per la visualizzazione
            digit = (counter // (10 ** i)) % 10
            hc595_shift(number[digit])  # Trasferisce il valore della cifra a 74HC595
            time.sleep(0.001)  # Breve ritardo per stabilità del display

Pulisce il display a 7 segmenti impostando tutti i segmenti su off prima di visualizzare la cifra successiva.

def clearDisplay():
    """ Clear the 7-segment display. """
    for _ in range(8):
        SDI.on()
        SRCLK.on()
        SRCLK.off()
    RCLK.on()
    RCLK.off()

Seleziona quale cifra del display a 7 segmenti attivare. Ogni cifra è controllata da un pin GPIO separato.

def pickDigit(digit):
    """ Select a digit for display on the 7-segment display. """
    for pin in placePin:
        pin.off()  # Spegne tutti i pin di selezione della cifra
    placePin[digit].on()  # Accende la cifra selezionata

Libera le risorse GPIO e ferma il timer correttamente quando il programma viene interrotto.

except KeyboardInterrupt:
    # Gestisce l'interruzione dello script (ad esempio Ctrl+C)
    destroy()  # Libera le risorse all'uscita