注釈

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2.5 数字表示

皆さん、この魅力的なプロジェクトへようこそ！このプロジェクトでは、0から9までの数字を7セグメントディスプレイに表示する世界を探求します。

このプロジェクトを起動し、0から9までの各数字が鮮やかに光る小型のコンパクトなディスプレイを目の当たりにすることを想像してみてください。それは、魅力的な方法で数字をショーケースするミニチュアスクリーンを持っているようなものです。信号ピンを制御することで、表示される数字を簡単に変更し、さまざまな魅力的なエフェクトを作成することができます。

シンプルな回路接続とプログラミングを通じて、7セグメントディスプレイと対話し、望む数字を実現する方法を学びます。カウンターであろうと、時計であろうと、または他の魅力的なアプリケーションであろうと、7セグメントディスプレイはあなたのプロジェクトに輝きを加える信頼できるコンパニオンになります。

必要な部品

このプロジェクトには、以下のコンポーネントが必要です。

全キットを購入するのが間違いなく便利です。こちらがリンクです：

名前

このキットのアイテム

リンク

ESP32 Starter Kit

320+

ESP32 Starter Kit

以下のリンクから個別に購入することもできます。

コンポーネントの紹介

購入リンク

ESP32 WROOM 32E

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ESP32カメラ拡張ボード

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ブレッドボード

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ジャンパーワイヤ

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抵抗器

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7セグメントディスプレイ

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74HC595

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利用可能なピン

こちらはこのプロジェクトのESP32ボードで利用可能なピンのリストです。

利用可能なピン

IO13, IO12, IO14, IO27, IO26, IO25, IO33, IO32, IO15, IO2, IO0, IO4, IO5, IO18, IO19, IO21, IO22, IO23

回路図

../../_images/circuit_2.5_74hc595_7_segment.png

こちらの配線原理は基本的に 2.4 マイクロチップ - 74HC595 と同じですが、唯一の違いはQ0-Q7が7セグメントディスプレイのa〜gピンに接続されていることです。

配線図

74HC595

LEDセグメント表示

Q0

a

Q1

b

Q2

c

Q3

d

Q4

e

Q5

f

Q6

g

Q7

dp

配線図

../../_images/2.5_segment_bb.png

コード

注釈

  • 2.5_number_display.py ファイルを esp32-starter-kit-main\micropython\codes パスから開くか、またはコードをThonnyにコピーして貼り付けます。その後、「現在のスクリプトを実行」をクリックするか、F5キーを押して実行します。

  • 右下隅にある「MicroPython (ESP32).COMxx」インタープリターを選択してください。

import machine
import time

# Define the segment code for a common anode 7-segment display
SEGCODE = [0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f]

# Initialize the pins for the 74HC595 shift register
sdi = machine.Pin(25, machine.Pin.OUT)  # DS
rclk = machine.Pin(27, machine.Pin.OUT)  # STcp
srclk = machine.Pin(26, machine.Pin.OUT)  # SHcp

# Define the hc595_shift function to shift data into the 74HC595 shift register
def hc595_shift(dat):
    # Set the RCLK pin to low
    rclk.off()

    # Iterate through each bit (from 7 to 0)
    for bit in range(7, -1, -1):
        # Extract the current bit from the input data
        value = 1 & (dat >> bit)

        # Set the SRCLK pin to low
        srclk.off()

        # Set the value of the SDI pin
        sdi.value(value)

        # Clock the current bit into the shift register by setting the SRCLK pin to high
        srclk.on()

    # Latch the data into the storage register by setting the RCLK pin to high
    rclk.on()

# Continuously loop through the numbers 0 to 9 and display them on the 7-segment display
while True:
    for num in range(10):
        hc595_shift(SEGCODE[num])  # Shift the segment code for the current number into the 74HC595
        time.sleep_ms(500)  # Wait 500 milliseconds before displaying the next number

スクリプトが実行されると、LEDセグメントディスプレイが0から9までの数字を順に表示します。

どのように動作するのか？

このプロジェクトでは、 hc595_shift() 関数を用いてバイナリ数値をシフトレジスタに書き込んでいます。

7セグメントディスプレイが数字の「2」を表示する場合を想定します。このビットパターンでは、セグメント f、 c、 dp がオフ（ロー）で、 a、 b、 d、 e、 g がオン（ハイ）です。これはバイナリでは「01011011」、16進数では「0x5b」となります。

従って、7セグメントディスプレイに「2」を表示するには、 hc595_shift(0x5b) を呼び出す必要があります。

../../_images/7_segment21.png

以下の表には、7セグメントディスプレイに0から9までの数字を表示するためにシフトレジスタに書き込む必要がある16進数のパターンが示されています。

グリフコード

数字

バイナリーコード

ヘックスコード

0

00111111

0x3f

1

00000110

0x06

2

01011011

0x5b

3

01001111

0x4f

4

01100110

0x66

5

01101101

0x6d

6

01111101

0x7d

7

00000111

0x07

8

01111111

0x7f

9

01101111

0x6f

これらのコードを hc595_shift() に書き込むことで、LEDセグメントディスプレイに対応する数字を表示させます。