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1.1.4 7セグメントディスプレイ¶
概要¶
7セグメントディスプレイを制御して、0から9およびAからFまでの数字を表示してみましょう。
必要な部品¶
このプロジェクトには、次のコンポーネントが必要です。
一式を購入するのが便利です、こちらがリンクです：
名前 |
このキットのアイテム |
リンク |
|---|---|---|
Raphael Kit |
337 |
以下のリンクから別々に購入することもできます。
コンポーネントの紹介 |
購入リンク |
|---|---|
回路図¶
74HC595のST_CPピンをRaspberry PiのGPIO18に、SH_CPをGPIO27に、DSをGPIO17に接続し、LEDセグメントディスプレイの8つのセグメントに並列出力ポートを接続します。
SH_CP（シフトレジスタのクロック入力）が立ち上がりエッジのときにDSピンへデータを入力し、ST_CP（メモリのクロック入力）が立ち上がりエッジのときにメモリレジスタにデータを入力します。その後、Raspberry PiのGPIOを介してSH_CPとST_CPの状態を制御して、シリアルデータ入力を並列データ出力に変換し、Raspberry PiのGPIOを節約してディスプレイを駆動できます。
T-Board Name |
physical |
BCM |
GPIO17 |
Pin 11 |
17 |
GPIO18 |
Pin 12 |
18 |
GPIO27 |
Pin 13 |
27 |
実験手順¶
ステップ1: 回路を組み立てます。
ステップ2: コードのフォルダに移動します。
cd ~/raphael-kit/python-pi5
ステップ3: 実行します。
sudo python3 1.1.4_7-Segment_zero.py
コードを実行した後、7セグメントディスプレイが0から9、AからFまで表示されるのを確認できます。
コード
注釈
以下のコードは 変更/リセット/コピー/実行/停止 することができます。ただし、それを行う前に「raphael-kit/python_5」というソースコードのパスに移動する必要があります。コードを変更した後、そのまま実行して効果を確認できます。問題がないことを確認したら、修正されたコードをコピーするためのCopyボタンを使用し、ターミナルで「nano」コマンドを使用してソースコードを開き、コードを貼り付けることができます。
#!/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
コードの説明
このスニペットはプロジェクトに必要なクラスをインポートします。
gpiozeroからOutputDeviceは、GPIOピンに接続されたハードウェアコンポーネントを制御するために、timeからsleepは遅延を追加するために使用されます。#!/usr/bin/env python3 from gpiozero import OutputDevice from time import sleep
SDI、RCLK、SRCLKは、74HC595のシリアルデータ入力、メモリクロック入力（レジスタクロック）、シフトレジスタクロックピンに対応しています。
# 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
segCodeは、7セグメントディスプレイに表示する各デジットの16進数コードを含む配列です。# 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 ]
この関数は、データを74HC595に8ビットシフトします。それは各ビットを
SDIに連続的に入力し、ビットをシフトするためにSRCLKをトグルし、データを出力にラッチするためにRCLKを使用します。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()
この関数は、ディスプレイのすべてのセグメントをオンにします。これは、共通カソードの7セグメントディスプレイ用です。
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")
メインループでは、
segCodeの各コードが順番にディスプレイに送られ、各コードの間に遅延があります。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
この部分のコードは、スクリプトの中断（Ctrl+Cなど）を優雅に処理します。
except KeyboardInterrupt: # Gracefully handle script interruption (e.g., Ctrl+C) pass