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1.1.4 7-Segment-Anzeige

Einführung

Lassen Sie uns versuchen, eine 7-Segment-Anzeige zu steuern, um Ziffern von 0 bis 9 und Buchstaben von A bis F anzuzeigen.

Benötigte Komponenten

Für dieses Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten.

../_images/1.1.4_7_segment_list.png

Es ist definitiv praktisch, ein ganzes Kit zu kaufen, hier ist der Link:

Name

INHALT DES KITS

LINK

Raphael Kit

337

Raphael Kit

Sie können sie auch separat über die untenstehenden Links kaufen.

KOMPONENTENVORSTELLUNG

KAUF-LINK

GPIO Extension Board

KAUFEN

Steckbrett

KAUFEN

Jumper-Kabel

KAUFEN

Widerstand

KAUFEN

7-Segment-Anzeige

KAUFEN

74HC595

KAUFEN

Schaltplan

Verbinden Sie den Pin ST_CP des 74HC595 mit GPIO18 des Raspberry Pi, SH_CP mit GPIO27 und DS mit GPIO17, parallele Ausgangsports mit den 8 Segmenten der LED-Segmentanzeige.

Daten werden in den DS-Pin eingegeben, um in das Schieberegister zu gelangen, wenn SH_CP (der Takteingang des Schieberegisters) an der steigenden Flanke ist, und in das Speicherregister, wenn ST_CP (der Takteingang des Speichers) an der steigenden Flanke ist.

Dann können Sie die Zustände von SH_CP und ST_CP über die GPIOs des Raspberry Pi steuern, um serielle Dateneingaben in parallele Datenausgaben umzuwandeln, um so GPIOs des Raspberry Pi zu sparen und die Anzeige zu steuern.

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

Experimentelle Verfahren

Schritt 1: Baue den Schaltkreis.

../_images/1.1.4_7-Segment_circuit.png

Schritt 2: Wechseln Sie in den Ordner des Codes.

cd ~/raphael-kit/python-pi5

Schritt 3: Ausführen.

sudo python3 1.1.4_7-Segment_zero.py

Nachdem der Code ausgeführt wurde, sehen Sie, dass die 7-Segment-Anzeige 0-9, A-F anzeigt.

Warnung

Wenn die Fehlermeldung RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address angezeigt wird, lesen Sie bitte If gpiozero doesn’t work.

Code

Bemerkung

Sie können den untenstehenden Code modifizieren/zurücksetzen/kopieren/ausführen/stoppen. Aber zuvor müssen Sie zum Quellcodepfad wie raphael-kit/python-pi5 gehen. Nachdem Sie den Code modifiziert haben, können Sie ihn direkt ausführen, um den Effekt zu sehen. Nach der Bestätigung, dass keine Probleme vorhanden sind, können Sie den modifizierten Code mit dem Kopieren-Button kopieren, dann den Quellcode im Terminal über den Befehl nano öffnen und einfügen.

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

# GPIO pins connected to 74HC595 shift register
SDI = OutputDevice(17)   # Serial Data Input
RCLK = OutputDevice(18)  # Memory Clock Input (Register Clock)
SRCLK = OutputDevice(27) # Shift Register Clock

# Hexadecimal digit codes for a common cathode 7-segment display
segCode = [
    0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d,
    0x07, 0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c, 0x39, 0x5e, 0x79, 0x71
]

def hc595_shift(data):
    # Shift 8 bits of data into the 74HC595
    for bit in range(8):
        # Set SDI high or low based on data bit
        SDI.value = 0x80 & (data << bit)
        # Trigger shift register clock
        SRCLK.on()
        sleep(0.001)
        SRCLK.off()
    # Latch data to output by triggering memory clock
    RCLK.on()
    sleep(0.001)
    RCLK.off()

def display_all_on():
    # Function to turn all segments on (for common cathode 7-segment display)
    all_on_code = 0x3f
    hc595_shift(all_on_code)
    print("Displaying all segments on")

try:
    while True:
        # Display each hexadecimal digit on 7-segment display
        for code in segCode:
            hc595_shift(code)  # Shift the code into 74HC595
            # Print the displayed segment code
            print(f"Displaying segCode[{segCode.index(code)}]: 0x{code:02X}")
            sleep(0.5)  # Pause between displaying each digit

except KeyboardInterrupt:
    # Gracefully handle script interruption (e.g., Ctrl+C)
    pass

Code-Erklärung

  1. Dieser Schnipsel importiert die notwendigen Klassen für das Projekt. OutputDevice von gpiozero wird verwendet, um Hardwarekomponenten, die mit GPIO-Pins verbunden sind, zu steuern, und sleep von time für Verzögerungen.

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

  2. SDI, RCLK und SRCLK entsprechen den Pins Serial Data Input, Memory Clock Input (Register Clock) und Shift Register Clock des 74HC595.

    # GPIO pins connected to 74HC595 shift register
SDI = OutputDevice(17)   # Serial Data Input
RCLK = OutputDevice(18)  # Memory Clock Input (Register Clock)
SRCLK = OutputDevice(27) # Shift Register Clock

  3. segCode ist ein Array, das hexadezimale Codes für jede anzuzeigende Ziffer auf der 7-Segment-Anzeige enthält.

    # Hexadecimal digit codes for a common cathode 7-segment display
segCode = [
    0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d,
    0x07, 0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c, 0x39, 0x5e, 0x79, 0x71
]

  4. Diese Funktion verschiebt 8 Bit Daten in den 74HC595. Sie gibt jedes Bit seriell in SDI ein, löst SRCLK aus, um das Bit zu verschieben, und verwendet RCLK, um die Daten auf den Ausgang zu übertragen.

    def hc595_shift(data):
    # Shift 8 bits of data into the 74HC595
    for bit in range(8):
        # Set SDI high or low based on data bit
        SDI.value = 0x80 & (data << bit)
        # Trigger shift register clock
        SRCLK.on()
        sleep(0.001)
        SRCLK.off()
    # Latch data to output by triggering memory clock
    RCLK.on()
    sleep(0.001)
    RCLK.off()

  5. Diese Funktion schaltet alle Segmente der Anzeige ein, indem sie einen spezifischen Code an hc595_shift sendet.

    def display_all_on():
    # Function to turn all segments on (for common cathode 7-segment display)
    all_on_code = 0x3f
    hc595_shift(all_on_code)
    print("Displaying all segments on")

  6. In der Hauptschleife wird jeder Code in segCode in Sequenz an die Anzeige gesendet, mit einer Verzögerung zwischen jedem.

    try:
    while True:
        # Display each hexadecimal digit on 7-segment display
        for code in segCode:
            hc595_shift(code)  # Shift the code into 74HC595
            # Print the displayed segment code
            print(f"Displaying segCode[{segCode.index(code)}]: 0x{code:02X}")
            sleep(0.5)  # Pause between displaying each digit

  7. Dieser Teil des Codes behandelt die Skriptunterbrechung (wie Ctrl+C) auf elegante Weise.

    except KeyboardInterrupt:
    # Gracefully handle script interruption (e.g., Ctrl+C)
    pass