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1.1.4 Afficheur 7 segments

Introduction

Essayons de piloter un afficheur 7 segments pour afficher les chiffres de 0 à 9 et les lettres de A à F.

Composants nécessaires

Dans ce projet, nous avons besoin des composants suivants.

Il est très pratique d’acheter un kit complet, voici le lien :

Nom	ARTICLES DANS CE KIT	LIEN
Kit Raphael	337	Raphael Kit

Vous pouvez également les acheter séparément via les liens ci-dessous.

INTRODUCTION AUX COMPOSANTS	LIEN D’ACHAT
Carte d’extension GPIO	ACHETER
Plaque d’expérimentation (Breadboard)	ACHETER
Fils de Liaison	ACHETER
Résistance	ACHETER
Affichage à 7 segments	ACHETER
74HC595	ACHETER

Schéma de montage

Connectez la broche ST_CP du 74HC595 au GPIO18 du Raspberry Pi, SH_CP au GPIO27, DS au GPIO17, les ports de sortie parallèle aux 8 segments de l’afficheur LED.

Entrez les données dans la broche DS vers le registre à décalage lorsque SH_CP (l’entrée d’horloge du registre à décalage) est à la montée, et vers le registre de mémoire lorsque ST_CP (l’entrée d’horloge de la mémoire) est à la montée.

Vous pouvez alors contrôler les états de SH_CP et ST_CP via les GPIOs du Raspberry Pi pour transformer l’entrée de données série en sortie de données parallèle afin de sauvegarder les GPIOs du Raspberry Pi et piloter l’afficheur.

Nom T-Board	Physique	BCM
GPIO17	Pin 11	17
GPIO18	Pin 12	18
GPIO27	Pin 13	27

Procédures expérimentales

Étape 1 : Construire le circuit.

Étape 2 : Accéder au dossier du code.

cd ~/raphael-kit/python-pi5

Étape 3 : Exécuter.

sudo python3 1.1.4_7-Segment_zero.py

Après l’exécution du code, vous verrez l’afficheur 7 segments afficher 0-9, A-F.

Avertissement

Si vous recevez le message d’erreur RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address, veuillez consulter Si « gpiozero » ne fonctionne pas.

Code

Note

Vous pouvez Modifier/Réinitialiser/Copier/Exécuter/Arrêter le code ci-dessous. Mais avant cela, vous devez accéder au chemin source du code comme raphael-kit/python-pi5. Après avoir modifié le code, vous pouvez l’exécuter directement pour voir l’effet. Après avoir confirmé qu’il n’y a pas de problèmes, vous pouvez utiliser le bouton Copier pour copier le code modifié, puis ouvrir le code source dans Terminal via la commande nano et le coller.

#!/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

Explication du Code

1. Ce snippet importe les classes nécessaires pour le projet. OutputDevice de gpiozero est utilisé pour contrôler les composants matériels connectés aux broches GPIO, et sleep de time est utilisé pour ajouter des délais.

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

2. SDI, RCLK, et SRCLK correspondent aux broches d’entrée de données série, d’entrée d’horloge de mémoire (horloge de registre) et d’horloge de registre à décalage du 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 est un tableau contenant les codes hexadécimaux pour chaque chiffre à afficher sur l’afficheur 7 segments.

   # 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. Cette fonction décale 8 bits de données dans le 74HC595. Elle saisit chaque bit en série dans SDI, bascule SRCLK pour décaler le bit et utilise RCLK pour verrouiller les données à la sortie.

   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. Cette fonction allume tous les segments de l’afficheur en envoyant un code spécifique à 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. Dans la boucle principale, chaque code dans segCode est envoyé à l’afficheur en séquence, avec un délai entre chaque affichage.

   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. Cette partie du code gère gracieusement l’interruption du script (comme Ctrl+C).

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