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1.1.4 Display a 7 segmenti

Introduzione

Proviamo a pilotare un display a 7 segmenti per visualizzare una cifra da 0 a 9 e da A a F.

Componenti Necessari

Per questo progetto, avremo bisogno dei seguenti componenti.

../_images/1.1.4_7_segment_list.png

È decisamente conveniente acquistare un kit completo, ecco il link:

Nome

COMPONENTI NEL KIT

LINK

Raphael Kit

337

Raphael Kit

Puoi anche acquistarli separatamente dai link sottostanti.

INTRODUZIONE AI COMPONENTI

LINK D’ACQUISTO

Scheda di estensione GPIO

ACQUISTA

Breadboard

ACQUISTA

Cavi Jumper

ACQUISTA

Resistore

ACQUISTA

Display a 7 segmenti

ACQUISTA

74HC595

ACQUISTA

Schema Elettrico

Collega il pin ST_CP del 74HC595 al GPIO18 del Raspberry Pi, SH_CP al GPIO27, DS al GPIO17 e le porte di uscita parallele agli 8 segmenti del display a 7 segmenti.

Inserisci i dati nel pin DS nel registro a scorrimento quando SH_CP (l’ingresso di clock del registro a scorrimento) è al fronte di salita, e nel registro di memoria quando ST_CP (l’ingresso di clock della memoria) è al fronte di salita.

Quindi puoi controllare gli stati di SH_CP e ST_CP tramite i GPIO del Raspberry Pi per trasformare i dati seriali in ingresso in dati paralleli in uscita, in modo da risparmiare GPIO del Raspberry Pi e pilotare il display.

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

Procedure Sperimentali

Passo 1: Costruisci il circuito.

../_images/1.1.4_7-Segment_circuit.png

Passo 2: Entra nella cartella del codice.

cd ~/raphael-kit/python-pi5

Passo 3: Esegui.

sudo python3 1.1.4_7-Segment_zero.py

Dopo l’esecuzione del codice, vedrai il display a 7 segmenti visualizzare 0-9, A-F.

Avvertimento

Se viene visualizzato l’errore RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address, fare riferimento a If gpiozero doesn’t work..

Code

Nota

Puoi Modificare/Reset/Copy/Esegui/Ferma 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. Dopo aver confermato che non ci sono problemi, puoi utilizzare il pulsante Copy per copiare il codice modificato, quindi aprire il codice sorgente nel Terminal tramite il comando nano e incollarlo.

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

# Pin GPIO collegati al registro a scorrimento 74HC595
SDI = OutputDevice(17)   # Ingresso Dati Seriali
RCLK = OutputDevice(18)  # Ingresso Clock Memoria (Clock del Registro)
SRCLK = OutputDevice(27) # Clock del Registro a Scorrimento

# Codici esadecimali per i display a 7 segmenti a catodo comune
segCode = [
    0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d,
    0x07, 0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c, 0x39, 0x5e, 0x79, 0x71
]

def hc595_shift(data):
    # Inserisci 8 bit di dati nel 74HC595
    per bit in range(8):
        # Imposta SDI alto o basso in base al bit dei dati
        SDI.value = 0x80 & (data << bit)
        # Attiva il clock del registro a scorrimento
        SRCLK.on()
        sleep(0.001)
        SRCLK.off()
    # Latch dei dati all'uscita attivando il clock della memoria
    RCLK.on()
    sleep(0.001)
    RCLK.off()

def display_all_on():
    # Funzione per accendere tutti i segmenti (per display a 7 segmenti a catodo comune)
    all_on_code = 0x3f
    hc595_shift(all_on_code)
    print("Displaying all segments on")

try:
    while True:
        # Visualizza ciascuna cifra esadecimale sul display a 7 segmenti
        per code in segCode:
            hc595_shift(code)  # Inserisci il codice nel 74HC595
            # Stampa il codice del segmento visualizzato
            print(f"Displaying segCode[{segCode.index(code)}]: 0x{code:02X}")
            sleep(0.5)  # Pausa tra la visualizzazione di ciascuna cifra

except KeyboardInterrupt:
    # Gestisci in modo sicuro l'interruzione dello script (es. Ctrl+C)
    pass

Spiegazione del Codice

  1. Questo snippet importa le classi necessarie per il progetto. OutputDevice dalla libreria gpiozero viene utilizzato per controllare i componenti hardware collegati ai pin GPIO, e sleep dalla libreria time serve per aggiungere dei ritardi.

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

  2. SDI, RCLK e SRCLK corrispondono ai pin Serial Data Input, Memory Clock Input (Clock del Registro) e Shift Register Clock del 74HC595.

    # Pin GPIO collegati al registro a scorrimento 74HC595
SDI = OutputDevice(17)   # Ingresso Dati Seriali
RCLK = OutputDevice(18)  # Ingresso Clock Memoria (Clock del Registro)
SRCLK = OutputDevice(27) # Clock del Registro a Scorrimento

  3. segCode è un array che contiene i codici esadecimali per ciascuna cifra da visualizzare sul display a 7 segmenti.

    # Codici esadecimali per i display a 7 segmenti a catodo comune
segCode = [
    0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d,
    0x07, 0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c, 0x39, 0x5e, 0x79, 0x71
]

  4. Questa funzione inserisce 8 bit di dati nel 74HC595. Inserisce serialmente ciascun bit in SDI, alterna SRCLK per spostare il bit e utilizza RCLK per latchare i dati sull’uscita.

    def hc595_shift(data):
    # Inserisci 8 bit di dati nel 74HC595
    per bit in range(8):
        # Imposta SDI alto o basso in base al bit dei dati
        SDI.value = 0x80 & (data << bit)
        # Attiva il clock del registro a scorrimento
        SRCLK.on()
        sleep(0.001)
        SRCLK.off()
    # Latch dei dati all'uscita attivando il clock della memoria
    RCLK.on()
    sleep(0.001)
    RCLK.off()

  5. Questa funzione accende tutti i segmenti del display inviando un codice specifico a hc595_shift.

    def display_all_on():
    # Funzione per accendere tutti i segmenti (per display a 7 segmenti a catodo comune)
    all_on_code = 0x3f
    hc595_shift(all_on_code)
    print("Displaying all segments on")

  6. Nel ciclo principale, ciascun codice in segCode viene inviato al display in sequenza, con un ritardo tra ciascuno.

    try:
    while True:
        # Visualizza ciascuna cifra esadecimale sul display a 7 segmenti
        per code in segCode:
            hc595_shift(code)  # Inserisci il codice nel 74HC595
            # Stampa il codice del segmento visualizzato
            print(f"Displaying segCode[{segCode.index(code)}]: 0x{code:02X}")
            sleep(0.5)  # Pausa tra la visualizzazione di ciascuna cifra

  7. Questa parte del codice gestisce in modo sicuro l’interruzione dello script (come Ctrl+C).

    except KeyboardInterrupt:
    # Gestisci in modo sicuro l'interruzione dello script (es. Ctrl+C)
    pass