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1.1.4 Pantalla de 7 segmentos

Introducción

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

Componentes Necesarios

En este proyecto, necesitamos los siguientes componentes.

../_images/1.1.4_7_segment_list.png

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

Nombre

ELEMENTOS EN ESTE KIT

ENLACE

Kit Raphael

337

Raphael Kit

También puedes comprarlos por separado en los enlaces a continuación.

INTRODUCCIÓN AL COMPONENTE

ENLACE DE COMPRA

Placa de Extensión GPIO

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Protoboard

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Cables de Puente

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Resistor

COMPRAR

Pantalla de 7 segmentos

COMPRAR

74HC595

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Diagrama Esquemático

Conecta el pin ST_CP del 74HC595 al GPIO18 de Raspberry Pi, SH_CP al GPIO27 y DS al GPIO17. Conecta los puertos de salida paralelos a los 8 segmentos de la pantalla de LED.

Introduce datos en el pin DS al registro de desplazamiento cuando SH_CP (la entrada del reloj del registro de desplazamiento) esté en el flanco ascendente, y al registro de memoria cuando ST_CP (la entrada del 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, con el fin de ahorrar GPIOs de Raspberry Pi y controlar la pantalla.

Nombre de T-Board

físico

BCM

GPIO17

Pin 11

17

GPIO18

Pin 12

18

GPIO27

Pin 13

27
../_images/1.1.4_7_segment_schematic.png

Procedimientos Experimentales

Paso 1: Construye el circuito.

../_images/1.1.4_7-Segment_circuit.png

Paso 2: Ingresa a la carpeta del código.

cd ~/raphael-kit/python-pi5

Paso 3: Ejecuta.

sudo python3 1.1.4_7-Segment_zero.py

Después de ejecutar el código, verás la pantalla de 7 segmentos mostrar los dígitos del 0 al 9 y las letras de la A a la F.

Advertencia

Si recibe el mensaje de error RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address, consulte Si «gpiozero» no funciona.

Código

Nota

Puedes Modificar/Resetear/Copiar/Ejecutar/Detener el código a continuación. Pero antes de eso, necesitas ir a la ruta del código fuente como raphael-kit/python-pi5. Después de modificar el código, puedes ejecutarlo directamente para ver el efecto. Después de confirmar que no hay problemas, puedes usar el botón de Copiar para copiar el código modificado, luego abrir el código fuente en el Terminal a través del comando nano y pegarlo.

#!/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

Explicación del Código

  1. Este fragmento importa las clases necesarias para el proyecto. OutputDevice de gpiozero se usa para controlar componentes de hardware conectados a los pines GPIO, y sleep de time se usa para agregar retrasos.

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

  2. SDI, RCLK y SRCLK corresponden a los pines de Entrada de Datos Serial, Entrada de Reloj de Memoria (Reloj de Registro) y Reloj de Registro de Desplazamiento del 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 es una matriz que contiene códigos hexadecimales para cada dígito que se mostrará en la pantalla de 7 segmentos.

    # 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. Esta función desplaza 8 bits de datos en el 74HC595. Introduce cada bit en serie en SDI, alterna SRCLK para desplazar el bit y usa RCLK para fijar los datos en la salida.

    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. Esta función enciende todos los segmentos de la pantalla enviando un código específico a hc595_shift.

    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. En el bucle principal, cada código en segCode se envía a la pantalla en secuencia, con un retraso entre cada uno.

    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. Esta parte del código maneja de manera adecuada la interrupción del script (como Ctrl+C).

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