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1.1.5 4桁7セグメントディスプレイ

前書き

次に、4桁7セグメントディスプレイを制御してみてください。

部品

../_images/list_4_digit1.png

原理

4桁7セグメントディスプレイ

4桁の7セグメントディスプレイは、連携して動作する4つの7セグメントディスプレイで構成されている。

../_images/4-digit-sche1.png

4デジタル7セグメントディスプレイは独立して動作する。人間の視覚的持続性の原理を使用して、ループ内の各7セグメントの文字をすばやく表示し、連続した文字列を形成する。

つまり、ディスプレイに「1234」が表示されている場合、最初の7セグメントに「1」が表示され、「234」は表示されないということである。しばらくすると、2番目の7セグメントに「2」が表示され、7セグメントの1番目、3番目、4番目に表示されなくなり、4つのデジタルディスプレイショーが順番に表示される。このプロセスは非常に短く(通常5ms)、光学的残光効果と視覚的残留の原理により、同時に4つの文字を見ることができる。

../_images/image781.png

表示コード

7セグメントディスプレイ(アノードコモン)がどのように番号を表示するかを知るために、次の表をご参照ください。数字は7セグメントディスプレイに表示される0〜Fの数字である。(DP)GFEDCBAは、0または1に設定された対応のLEDを指す。たとえば、11000000はDPおよびGが1に設定され、他のLEDが0に設定されることを意味する。 したがって、7セグメントディスプレイには0が表示され、HEXコードは16進数に対応する。

../_images/common_anode1.png

回路図

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

実験手順

ステップ1: 回路を作る。

../_images/image801.png

ステップ2:コードのフォルダーに入る。

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

ステップ3:コードをコンパイルする。

gcc 1.1.5_4-Digit.c -lwiringPi

ステップ4:EXEファイルを実行する。

sudo ./a.out

コードの実行後、プログラムは1秒間に1つずつ増やすカウントを行い、4桁の7セグメントディスプレイにそのカウントが表示される。

コード

#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();
}

コードの説明

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

これらの4つのピンは、4桁の7セグメントディスプレイのアノードコモンピンを制御する。

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

16進数(アノードコモン)の0〜9のセグメントコード配列。

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

値の場所を選択する。毎回有効な場所は1つだけである。有効な場所はhighに書き込まれる。

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]);
    }
}

この機能を使用して、4桁の7セグメントディスプレイに表示される番号を設定する。

  • clearDisplay():11111111に書き込み、7セグメントディスプレイ上のこれら8つのLEDをオフにして、表示されたコンテンツを消去する。

  • pickDigit(0):4番目の7セグメントディスプレイを選択する。

  • hc595_shift(number[counter%10]):カウンターの1桁の数字が4番目のセグメントに表示される。

signal(SIGALRM, timer);

これはシステム組み込みの関数であり、コードのプロトタイプは次のとおりである:

sig_t signal(int signum,sig_t handler);

signal() を実行した後、プロセスは対応する signum(ここでSIGALRM)を受信すると、すぐに既存のタスクを一時停止し、設定関数(ここでtimer(sig))を処理する。

alarm(1);

これもシステム組み込み関数である。コードのプロトタイプは:

unsigned int alarm (unsigned int seconds);

指定した秒数後にSIGALRMシグナルを生成する。

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

上記の関数を使用して、タイマー関数を実装する。 alarm() がSIGALRMシグナルを生成した後、タイマー関数が呼び出される。カウンターに1を追加すると、1秒後に関数 alarm(1) が繰り返し呼び出される。