.. note::

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.. _1.1.4_c:

1.1.4 Pantalla de 7 Segmentos
================================

Introducción
-----------------

Vamos a intentar controlar una pantalla de 7 segmentos para mostrar números del 0 al 9 y letras de la A a la F.

Componentes Necesarios
------------------------------

En este proyecto, necesitamos los siguientes componentes.

.. image:: ../img/list_7_segment.png

Es definitivamente conveniente comprar un kit completo, aquí tienes el enlace:

.. list-table::
    :widths: 20 20 20
    :header-rows: 1

    *   - Nombre	
        - ELEMENTOS EN ESTE KIT
        - ENLACE
    *   - Kit Raphael
        - 337
        - |link_Raphael_kit|

También puedes comprarlos por separado en los enlaces a continuación.

.. list-table::
    :widths: 30 20
    :header-rows: 1

    *   - INTRODUCCIÓN DEL COMPONENTE
        - ENLACE DE COMPRA

    *   - :ref:`cpn_gpio_board`
        - |link_gpio_board_buy|
    *   - :ref:`cpn_breadboard`
        - |link_breadboard_buy|
    *   - :ref:`cpn_wires`
        - |link_wires_buy|
    *   - :ref:`cpn_resistor`
        - |link_resistor_buy|
    *   - :ref:`cpn_7_segment`
        - |link_7segment_buy|
    *   - :ref:`cpn_74hc595`
        - |link_74hc595_buy|

Diagrama Esquemático
---------------------

Conecta el pin ST_CP del 74HC595 al GPIO18 de la Raspberry Pi, SH_CP al GPIO27, DS al GPIO17, 
y los puertos de salida paralela a los 8 segmentos de la pantalla de LED. Introduce datos en 
el pin DS al registro de desplazamiento cuando SH_CP (la entrada de reloj del registro de 
desplazamiento) esté en el flanco ascendente, y al registro de memoria cuando ST_CP 
(la entrada de reloj de la memoria) esté en el flanco ascendente. Luego, puedes controlar los 
estados de SH_CP y ST_CP a través de los GPIOs de la Raspberry Pi para transformar la entrada 
de datos seriales en salida de datos paralelos, ahorrando así los GPIOs de la Raspberry Pi y 
controlando la pantalla.

============== ======== ======== ===
Nombre T-Board físico   wiringPi BCM
GPIO17         Pin 11   0        17
GPIO18         Pin 12   1        18
GPIO27         Pin 13   2        27
============== ======== ======== ===

.. image:: ../img/schematic_7_segment.png

Procedimientos Experimentales
------------------------------

**Paso 1:** Construir el circuito.

.. image:: ../img/image73.png

**Paso 2:** Accede a la carpeta del código.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    cd ~/raphael-kit/c/1.1.4/

**Paso 3:** Compila.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    gcc 1.1.4_7-Segment.c -lwiringPi

**Paso 4:** Ejecuta el archivo ejecutable anterior.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    sudo ./a.out

Después de ejecutar el código, verás que la pantalla de 7 segmentos muestra de 0 a 9 y de A a F.

.. note::

    Si no funciona después de ejecutarlo, o aparece un mensaje de error: \"wiringPi.h: No such file or directory\", por favor consulta :ref:`install_wiringpi`.


**Código**

.. code-block:: c

    #include <wiringPi.h>
    #include <stdio.h>
    #define   SDI   0   //serial data input
    #define   RCLK  1   //memory clock input(STCP)
    #define   SRCLK 2   //shift register clock input(SHCP)
    unsigned char SegCode[16] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};

    void init(void){
        pinMode(SDI, OUTPUT); 
        pinMode(RCLK, OUTPUT);
        pinMode(SRCLK, OUTPUT); 
        digitalWrite(SDI, 0);
        digitalWrite(RCLK, 0);
        digitalWrite(SRCLK, 0);
    }

    void hc595_shift(unsigned char dat){
        int i;
        for(i=0;i<8;i++){
            digitalWrite(SDI, 0x80 & (dat << i));
            digitalWrite(SRCLK, 1);
            delay(1);
            digitalWrite(SRCLK, 0);
        }
            digitalWrite(RCLK, 1);
            delay(1);
            digitalWrite(RCLK, 0);
    }

    int main(void){
        int i;
        if(wiringPiSetup() == -1){ //when initialize wiring failed, print messageto screen
            printf("setup wiringPi failed !");
            return 1;
        }
        init();
        while(1){
            for(i=0;i<16;i++){
                printf("Print %1X on Segment\n", i); // %X means hex output
                hc595_shift(SegCode[i]);
                delay(500);
            }
        }
        return 0;
    }

**Explicación del Código**


.. code-block:: c

    unsigned char SegCode[16] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};

Un arreglo de códigos de segmentos de 0 a F en Hexadecimal (cátodo común).

.. code-block:: c

    void init(void){
        pinMode(SDI, OUTPUT); 
        pinMode(RCLK, OUTPUT); 
        pinMode(SRCLK, OUTPUT); 
        digitalWrite(SDI, 0);
        digitalWrite(RCLK, 0);
        digitalWrite(SRCLK, 0);
    }

Configura los pines ds, st_cp, sh_cp como OUTPUT, y el estado inicial como 0.

.. code-block:: c

    void hc595_shift(unsigned char dat){}

Asigna un valor de 8 bits al registro de desplazamiento del 74HC595.

.. code-block:: c

    digitalWrite(SDI, 0x80 & (dat << i));

Asigna los datos de dat a SDI(DS) por bits. Aquí asumimos dat=0x3f (0011 1111), cuando i=2, 0x3f se desplazará a la izquierda (<<) 2 bits. 1111 1100 (0x3f << 2) & 1000 0000 (0x80) = 1000 0000, es verdadero.

.. code-block:: c

    digitalWrite(SRCLK, 1);

El valor inicial de SRCLK se configuró en 0, y aquí se establece en 1, lo que genera un pulso de flanco ascendente, luego desplaza los datos de DS al registro de desplazamiento.

.. code-block:: c

    digitalWrite(RCLK, 1);

El valor inicial de RCLK se configuró en 0, y aquí se establece en 1, lo que genera un flanco ascendente, luego desplaza los datos del registro de desplazamiento al registro de almacenamiento.

.. code-block:: c

    while(1){
            for(i=0;i<16;i++){
                printf("Print %1X on Segment\n", i); // %X means hex output
                hc595_shift(SegCode[i]);
                delay(500);
            }
        }

En este bucle for, usamos ``%1X`` para mostrar i como un número hexadecimal. Aplicamos i para encontrar el código de segmento correspondiente en el arreglo ``SegCode[]``, y empleamos ``hc595_shift()`` para pasar el SegCode al registro de desplazamiento del 74HC595.

.. note::
    El formato hexadecimal de los números 0~15 es (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F)

**Imagen del Fenómeno**

.. image:: ../img/image74.jpeg