.. note::
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.. _1.1.5_py_pi5:
1.1.5 Display a 7 segmenti a 4 cifre
=========================================
Introduzione
-----------------
Ora seguiamo insieme i passaggi per controllare il display a 7 segmenti a 4 cifre.
Componenti Necessari
------------------------------
Per questo progetto, avremo bisogno dei seguenti componenti.
.. image:: ../python_pi5/img/1.1.5_4_digit_list.png
È decisamente conveniente acquistare un kit completo, ecco il link:
.. list-table::
:widths: 20 20 20
:header-rows: 1
* - Nome
- COMPONENTI NEL KIT
- LINK
* - Raphael Kit
- 337
- |link_Raphael_kit|
Puoi anche acquistarli separatamente dai link sottostanti.
.. list-table::
:widths: 30 20
:header-rows: 1
* - INTRODUZIONE AI COMPONENTI
- LINK D'ACQUISTO
* - :ref:`cpn_gpio_extension_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_4_digit`
- \-
* - :ref:`cpn_74hc595`
- |link_74hc595_buy|
Schema Elettrico
--------------------------
============ ======== ===
T-Board Name physical BCM
GPIO17 Pin 11 17
GPIO27 Pin 13 27
GPIO22 Pin 15 22
SPIMOSI Pin 19 10
GPIO18 Pin 12 18
GPIO23 Pin 16 23
GPIO24 Pin 18 24
============ ======== ===
.. image:: ../python_pi5/img/1.1.5_4_digit_schmatic.png
Procedure Sperimentali
-----------------------------------
**Passo 1**: Costruisci il circuito.
.. image:: ../python_pi5/img/1.1.5_4-Digit_circuit.png
**Passo 2:** Accedi alla cartella del codice.
.. raw:: html
.. code-block::
cd ~/raphael-kit/python-pi5
**Passo 3:** Esegui il file eseguibile.
.. raw:: html
.. code-block::
sudo python3 1.1.5_4-Digit_zero.py
Dopo l'esecuzione del codice, il programma inizia un conteggio, incrementando di 1 al secondo, e il display a 4 cifre visualizza il conteggio.
.. warning::
Se viene visualizzato l'errore ``RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address``, fare riferimento a :ref:`faq_soc`.
**Code**
.. note::
Puoi **Modificare/Resettare/Copiare/Eseguire/Fermare** il codice qui sotto. Ma prima, devi andare nella directory del codice come ``raphael-kit/python-pi5``. Dopo aver modificato il codice, puoi eseguirlo direttamente per vedere l'effetto.
.. raw:: html
.. code-block:: python
#!/usr/bin/env python3
from gpiozero import OutputDevice
import time
import threading
# Definizione dei pin GPIO per il registro a scorrimento 74HC595
SDI = OutputDevice(24) # Ingresso Dati Seriali
RCLK = OutputDevice(23) # Clock del Registro
SRCLK = OutputDevice(18) # Clock del Registro a Scorrimento
# Definizione dei pin GPIO per la selezione delle cifre sul display a 7 segmenti
placePin = [OutputDevice(pin) for pin in (10, 22, 27, 17)]
# Codici dei segmenti per i numeri 0-9 per il display a 7 segmenti
number = (0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90)
counter = 0 # Inizializzazione del contatore per la visualizzazione
timer1 = 0 # Inizializzazione del timer per l'incremento del contatore
def clearDisplay():
""" Clear the 7-segment display. """
for _ in range(8):
SDI.on()
SRCLK.on()
SRCLK.off()
RCLK.on()
RCLK.off()
def hc595_shift(data):
""" Shift a byte of data to the 74HC595 shift register. """
for i in range(8):
SDI.value = 0x80 & (data << i) # Imposta SDI alto/basso in base al bit di dati
SRCLK.on() # Genera un impulso di clock al Registro a Scorrimento
SRCLK.off()
RCLK.on() # Latch dei dati all'uscita generando un impulso di clock al Registro
RCLK.off()
def pickDigit(digit):
""" Select a digit for display on the 7-segment display. """
for pin in placePin:
pin.off() # Spegni tutti i pin di selezione della cifra
placePin[digit].on() # Accendi la cifra selezionata
def timer():
""" Timer function to increment the counter every second. """
global counter, timer1
timer1 = threading.Timer(1.0, timer) # Ripristina il timer per il prossimo incremento
timer1.start()
counter += 1 # Incrementa il contatore
print("%d" % counter) # Stampa il valore corrente del contatore
def setup():
""" Setup initial state and start the timer. """
global timer1
timer1 = threading.Timer(1.0, timer) # Inizializza e avvia il timer
timer1.start()
def loop():
""" Main loop to update the 7-segment display with counter value. """
global counter
while True:
for i in range(4): # Cicla attraverso ciascuna cifra
clearDisplay() # Cancella il display prima di impostare la nuova cifra
pickDigit(i) # Seleziona la cifra da visualizzare
# Scegli la cifra del contatore da visualizzare
digit = (counter // (10 ** i)) % 10
hc595_shift(number[digit]) # Trasferisci il valore della cifra al 74HC595
time.sleep(0.001) # Breve ritardo per la stabilità della visualizzazione
def destroy():
""" Cleanup GPIO resources and stop timer on exit. """
global timer1
timer1.cancel() # Ferma il timer
for device in [SDI, RCLK, SRCLK] + placePin:
device.close() # Chiudi i dispositivi GPIO
try:
setup() # Inizializza la configurazione
while True:
loop() # Avvia il ciclo principale
except KeyboardInterrupt:
# Gestisci l'interruzione dello script (es. Ctrl+C)
destroy() # Pulisci le risorse all'uscita
**Spiegazione del Codice**
#. Questi quattro pin controllano i pin del catodo comune dei display a 7 segmenti a 4 cifre.
.. code-block:: python
# Definizione dei pin GPIO per la selezione delle cifre sul display a 7 segmenti
placePin = [OutputDevice(pin) for pin in (10, 22, 27, 17)]
#. Un array di codici di segmenti da 0 a 9 in esadecimale (catodo comune).
.. code-block:: python
# Codici dei segmenti per i numeri 0-9 per il display a 7 segmenti
number = (0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90)
#. Inizializza un timer che attiva la funzione ``timer`` ogni secondo. Questo imposta l'incremento ricorrente del contatore.
.. code-block:: python
def setup():
""" Setup initial state and start the timer. """
global timer1
timer1 = threading.Timer(1.0, timer) # Inizializza e avvia il timer
timer1.start()
#. Dopo che il timer raggiunge 1.0s, la funzione Timer viene chiamata; incrementa di 1 il contatore e il timer viene nuovamente utilizzato per eseguirsi ripetutamente ogni secondo.
.. code-block:: python
def timer():
""" Timer function to increment the counter every second. """
global counter, timer1
timer1 = threading.Timer(1.0, timer) # Ripristina il timer per il prossimo incremento
timer1.start()
counter += 1 # Incrementa il contatore
print("%d" % counter) # Stampa il valore corrente del contatore
#. Trasferisce un byte di dati nel registro a scorrimento 74HC595, controllando i segmenti del display.
.. code-block:: python
def hc595_shift(data):
""" Shift a byte of data to the 74HC595 shift register. """
for i in range(8):
SDI.value = 0x80 & (data << i) # Imposta SDI alto/basso in base al bit di dati
SRCLK.on() # Genera un impulso di clock al Registro a Scorrimento
SRCLK.off()
RCLK.on() # Latch dei dati all'uscita generando un impulso di clock al Registro
RCLK.off()
#. Aggiorna continuamente il display con il valore corrente del contatore, mostrando ciascuna cifra in sequenza.
.. code-block:: python
def loop():
""" Main loop to update the 7-segment display with counter value. """
global counter
while True:
for i in range(4): # Cicla attraverso ciascuna cifra
clearDisplay() # Cancella il display prima di impostare la nuova cifra
pickDigit(i) # Seleziona la cifra da visualizzare
digit = (counter // (10 ** i)) % 10
hc595_shift(number[digit]) # Trasferisci il valore della cifra al 74HC595
time.sleep(0.001) # Breve ritardo per la stabilità della visualizzazione
#. Cancella il display a 7 segmenti spegnendo tutti i segmenti prima di visualizzare la cifra successiva.
.. code-block:: python
def clearDisplay():
""" Clear the 7-segment display. """
for _ in range(8):
SDI.on()
SRCLK.on()
SRCLK.off()
RCLK.on()
RCLK.off()
#. Seleziona quale cifra del display a 7 segmenti attivare. Ogni cifra è controllata da un pin GPIO separato.
.. code-block:: python
def pickDigit(digit):
""" Select a digit for display on the 7-segment display. """
for pin in placePin:
pin.off() # Spegni tutti i pin di selezione della cifra
placePin[digit].on() # Accendi la cifra selezionata
#. Rilascia correttamente le risorse GPIO e ferma il timer quando il programma viene interrotto.
.. code-block:: python
except KeyboardInterrupt:
# Gestisci l'interruzione dello script (es. Ctrl+C)
destroy() # Pulisci le risorse all'uscita