1.1.4 7セグメントディスプレイ¶

概要¶

7セグメントディスプレイを制御して、0から9およびAからFまでの数字を表示してみましょう。

必要なコンポーネント¶

このプロジェクトには、次のコンポーネントが必要です。

回路図¶

74HC595のST_CPピンをRaspberry PiのGPIO18に、SH_CPをGPIO27に、DSをGPIO17に接続し、LEDセグメントディスプレイの8つのセグメントに並列出力ポートを接続します。

SH_CP（シフトレジスタのクロック入力）が立ち上がりエッジのときにDSピンへデータを入力し、ST_CP（メモリのクロック入力）が立ち上がりエッジのときにメモリレジスタにデータを入力します。その後、Raspberry PiのGPIOを介してSH_CPとST_CPの状態を制御して、シリアルデータ入力を並列データ出力に変換し、Raspberry PiのGPIOを節約してディスプレイを駆動できます。

T-Board Name	physical	BCM
GPIO17	Pin 11	17
GPIO18	Pin 12	18
GPIO27	Pin 13	27

../_images/1.1.4_7_segment_schematic.png

実験手順¶

ステップ1: 回路を組み立てます。

ステップ2: コードのフォルダに移動します。

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

ステップ3: 実行します。

sudo python3 1.1.4_7-Segment_zero.py

コードを実行した後、7セグメントディスプレイが0から9、AからFまで表示されるのを確認できます。

コード

注釈

以下のコードは 変更/リセット/コピー/実行/停止 することができます。ただし、それを行う前に「davinci-kit-for-raspberry-pi/python-pi5」というソースコードのパスに移動する必要があります。コードを変更した後、そのまま実行して効果を確認できます。問題がないことを確認したら、修正されたコードをコピーするためのCopyボタンを使用し、ターミナルで「nano」コマンドを使用してソースコードを開き、コードを貼り付けることができます。

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

# 74HC595シフトレジスタに接続されたGPIOピン
SDI = OutputDevice(17)   # シリアルデータ入力
RCLK = OutputDevice(18)  # メモリクロック入力（レジスタクロック）
SRCLK = OutputDevice(27) # シフトレジスタクロック

# 7セグメントディスプレイの共通陰極の16進数デジットコード
segCode = [
    0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d,
    0x07, 0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c, 0x39, 0x5e, 0x79, 0x71
]

def hc595_shift(data):
    # 74HC595に8ビットのデータをシフト
    for bit in range(8):
        # データビットに基づいてSDIを高または低に設定
        SDI.value = 0x80 & (data << bit)
        # シフトレジスタクロックをトリガ
        SRCLK.on()
        sleep(0.001)
        SRCLK.off()
    # メモリクロックをトリガしてデータを出力にラッチ
    RCLK.on()
    sleep(0.001)
    RCLK.off()

def display_all_on():
    # すべてのセグメントをオンにする関数（共通陰極の7セグメントディスプレイ用）
    all_on_code = 0x3f
    hc595_shift(all_on_code)
    print("Displaying all segments on")

try:
    while True:
        # 7セグメントディスプレイに各16進数デジットを表示
        for code in segCode:
            hc595_shift(code)  # コードを74HC595にシフト
            # 表示されたセグメントコードを表示
            print(f"segCode[{segCode.index(code)}]: 0x{code:02X}")
            sleep(0.5)  # 各デジットを表示する間の一時停止

except KeyboardInterrupt:
    # スクリプトの中断（例：Ctrl+C）を優雅に処理
    pass

コードの説明

このスニペットはプロジェクトに必要なクラスをインポートします。 gpiozero から OutputDevice は、GPIOピンに接続されたハードウェアコンポーネントを制御するために、 time から sleep は遅延を追加するために使用されます。
```
#!/usr/bin/env python3
from gpiozero import OutputDevice
from time import sleep
```

SDI、RCLK、SRCLKは、74HC595のシリアルデータ入力、メモリクロック入力（レジスタクロック）、シフトレジスタクロックピンに対応しています。

# 74HC595シフトレジスタに接続されたGPIOピン
SDI = OutputDevice(17)   # シリアルデータ入力
RCLK = OutputDevice(18)  # メモリクロック入力（レジスタクロック）
SRCLK = OutputDevice(27) # シフトレジスタクロック

segCode は、7セグメントディスプレイに表示する各デジットの16進数コードを含む配列です。

# 一般陰極型7セグメントディスプレイ用の16進数のデジットコード
segCode = [
    0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d,
    0x07, 0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c, 0x39, 0x5e, 0x79, 0x71
]

この関数は、データを74HC595に8ビットシフトします。それは各ビットを SDI に連続的に入力し、ビットをシフトするために SRCLK をトグルし、データを出力にラッチするために RCLK を使用します。

def hc595_shift(data):
    # 74HC595に8ビットのデータをシフトします
    for bit in range(8):
        # データビットに基づいてSDIを高または低に設定します
        SDI.value = 0x80 & (data << bit)
        # シフトレジスタクロックをトリガします
        SRCLK.on()
        sleep(0.001)
        SRCLK.off()
    # データをアウトプットにラッチするためにメモリクロックをトリガします
    RCLK.on()
    sleep(0.001)
    RCLK.off()

この関数は、ディスプレイのすべてのセグメントをオンにします。これは、共通カソードの7セグメントディスプレイ用です。

def display_all_on():
    # すべてのセグメントをオンにするための関数（一般陰極型7セグメントディスプレイ用）
    all_on_code = 0x3f
    hc595_shift(all_on_code)
    print("Displaying all segments on")

メインループでは、 segCode の各コードが順番にディスプレイに送られ、各コードの間に遅延があります。

try:
    while True:
        # 7セグメントディスプレイに各16進数のデジットを表示します
        for code in segCode:
            hc595_shift(code)  # コードを74HC595にシフト
            # 表示されているセグメントコードを表示
            print(f"segCode[{segCode.index(code)}]: 0x{code:02X}")
            sleep(0.5)  # 各デジットの表示間に一時停止

この部分のコードは、スクリプトの中断（Ctrl+Cなど）を優雅に処理します。

except KeyboardInterrupt:
    # スクリプトの中断を優雅に処理します（例：Ctrl+C）
    pass