注釈

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1.1.5 4桁の7セグメントディスプレイ

はじめに

次に、4桁の7セグメントディスプレイの制御を一緒に試してみましょう。

必要な部品

このプロジェクトでは、以下のコンポーネントが必要です。

../_images/list_4_digit.png

キット全体を購入するのは確かに便利です、購入先のリンクはこちらです：

名前

このキットのアイテム

リンク

Raphael K

337

Raphael Kit

以下のリンクから個別にも購入できます。

コンポーネントの紹介

購入先のリンク

GPIO拡張ボード

購入

ブレッドボード

購入

ジャンパーワイヤー

購入

抵抗器

購入

4桁7セグメントディスプレイ

-

74HC595

購入

回路図

T-Board Name

physical

wiringPi

BCM

GPIO17

Pin 11

0

17

GPIO27

Pin 13

2

27

GPIO22

Pin 15

3

22

SPIMOSI

Pin 19

12

10

GPIO18

Pin 12

1

18

GPIO23

Pin 16

4

23

GPIO24

Pin 18

5

24
../_images/schmatic_4_digit.png

実験手順

ステップ1: 回路を組み立てます。

../_images/image80.png

ステップ2: コードが保存されているフォルダに移動します。

cd ~/raphael-kit/python/

ステップ3: 実行可能ファイルを実行します。

sudo python3 1.1.5_4-Digit.py

コードを実行後、プログラムはカウントを開始し、1秒ごとに1増加します。4桁のディスプレイにはそのカウントが表示されます。

コード

注釈

下記のコードを 修正/リセット/コピー/実行/停止 することができます。ただし、その前にソースコードのパス（例： raphael-kit/python ）に移動する必要があります。コードを修正した後、その効果を直接確認することができます。

import RPi.GPIO as GPIO
import time
import threading

SDI = 24
RCLK = 23
SRCLK = 18

placePin = (10, 22, 27, 17)
number = (0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90)

counter = 0
timer1 = 0

def clearDisplay():
for i in range(8):
    GPIO.output(SDI, 1)
    GPIO.output(SRCLK, GPIO.HIGH)
    GPIO.output(SRCLK, GPIO.LOW)
GPIO.output(RCLK, GPIO.HIGH)
GPIO.output(RCLK, GPIO.LOW)

def hc595_shift(data):
    for i in range(8):
        GPIO.output(SDI, 0x80 & (data << i))
        GPIO.output(SRCLK, GPIO.HIGH)
        GPIO.output(SRCLK, GPIO.LOW)
    GPIO.output(RCLK, GPIO.HIGH)
    GPIO.output(RCLK, GPIO.LOW)

def pickDigit(digit):
    for i in placePin:
        GPIO.output(i,GPIO.LOW)
    GPIO.output(placePin[digit], GPIO.HIGH)

def timer():
    global counter
    global timer1
    timer1 = threading.Timer(1.0, timer)
    timer1.start()
    counter += 1
    print("%d" % counter)

def loop():
    global counter
    while True:
        clearDisplay()
        pickDigit(0)
        hc595_shift(number[counter % 10])

        clearDisplay()
        pickDigit(1)
        hc595_shift(number[counter % 100//10])

        clearDisplay()
        pickDigit(2)
        hc595_shift(number[counter % 1000//100])

        clearDisplay()
        pickDigit(3)
        hc595_shift(number[counter % 10000//1000])

def setup():
    GPIO.setmode(GPIO.BCM)
    GPIO.setup(SDI, GPIO.OUT)
    GPIO.setup(RCLK, GPIO.OUT)
    GPIO.setup(SRCLK, GPIO.OUT)
    for i in placePin:
        GPIO.setup(i, GPIO.OUT)
    global timer1
    timer1 = threading.Timer(1.0, timer)
    timer1.start()

def destroy():   # When "Ctrl+C" is pressed, the function is executed.
    global timer1
    GPIO.cleanup()
    timer1.cancel()  # cancel the timer

if __name__ == '__main__':
    setup()
    try:
        loop()
    except KeyboardInterrupt:
        destroy()

コード説明

placePin = (10, 22, 27, 17)

この4つのピンは、4桁の7セグメントディスプレイの共通アノードピンを制御します。

number = (0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90)

これは0から9までのセグメントコードの配列です（共通アノード、16進数表記）。

def clearDisplay():
    for i in range(8):
        GPIO.output(SDI, 1)
        GPIO.output(SRCLK, GPIO.HIGH)
        GPIO.output(SRCLK, GPIO.LOW)
    GPIO.output(RCLK, GPIO.HIGH)
    GPIO.output(RCLK, GPIO.LOW)

8回「1」をSDIに書き込むことで、7セグメントディスプレイ上の8つのLEDが消灯し、表示内容がクリアされます。

def pickDigit(digit):
    for i in placePin:
        GPIO.output(i,GPIO.LOW)
    GPIO.output(placePin[digit], GPIO.HIGH)

値の位置を選択します。一度に有効にすべきは1つの位置だけです。有効な位置は高い状態にされます。

def loop():
    global counter
    while True:
        clearDisplay()
        pickDigit(0)
        hc595_shift(number[counter % 10])

        clearDisplay()
        pickDigit(1)
        hc595_shift(number[counter % 100//10])

        clearDisplay()
        pickDigit(2)
        hc595_shift(number[counter % 1000//100])

        clearDisplay()
        pickDigit(3)
        hc595_shift(number[counter % 10000//1000])

この関数は、4桁の7セグメントディスプレイに表示される数字を設定します。

まず、最も右の桁（一桁目）から表示を始め、次に十の位、百の位、千の位と進めます。表示が高速に更新されるため、完全な4桁の数字が表示されるように見えます。

timer1 = threading.Timer(1.0, timer)
timer1.start()

こちらはPythonの一般的なスレッドモジュールであるthreadingのサブクラス、Timerを使用しています。 プロトタイプは次の通りです。

class threading.Timer(interval, function, args=[], kwargs={})

指定された間隔が経過すると、関数が実行されます。ここでは、間隔が1.0で、関数はtimer()です。 start()はこの時点でタイマーが開始されることを意味します。

def timer():
    global counter
    global timer1
    timer1 = threading.Timer(1.0, timer)
    timer1.start()
    counter += 1
    print("%d" % counter)

タイマーが1.0秒経過すると、timer関数が呼び出され、counterに1が加算されます。そして、タイマーは再び1秒ごとに自身を繰り返し実行します。

現象の画像

../_images/image81.jpeg