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1.1.5 4桁 7セグメントディスプレイ¶
概要¶
次に、4桁の7セグメントディスプレイを制御してみましょう。
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¶
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 |
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 1.1.5_4-Digit_zero.py
コードを実行した後、プログラムはカウントを1秒ごとに増やし、4桁のディスプレイにカウントを表示します。
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
import time
import threading
# Define GPIO pins for the 74HC595 shift register
SDI = OutputDevice(24) # Serial Data Input
RCLK = OutputDevice(23) # Register Clock
SRCLK = OutputDevice(18) # Shift Register Clock
# Define GPIO pins for digit selection on the 7-segment display
placePin = [OutputDevice(pin) for pin in (10, 22, 27, 17)]
# Define segment codes for numbers 0-9 for the 7-segment display
number = (0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90)
counter = 0 # Initialize counter for display
timer1 = 0 # Initialize timer for counter increment
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) # Set SDI high/low based on data bit
SRCLK.on() # Pulse the Shift Register Clock
SRCLK.off()
RCLK.on() # Latch data on the output by pulsing Register Clock
RCLK.off()
def pickDigit(digit):
""" Select a digit for display on the 7-segment display. """
for pin in placePin:
pin.off() # Turn off all digit selection pins
placePin[digit].on() # Turn on the selected digit
def timer():
""" Timer function to increment the counter every second. """
global counter, timer1
timer1 = threading.Timer(1.0, timer) # Reset timer for next increment
timer1.start()
counter += 1 # Increment counter
print("%d" % counter) # Print current counter value
def setup():
""" Setup initial state and start the timer. """
global timer1
timer1 = threading.Timer(1.0, timer) # Initialize and start the 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): # Loop through each digit
clearDisplay() # Clear display before setting new digit
pickDigit(i) # Select digit for display
# Choose the digit of counter to display
digit = (counter // (10 ** i)) % 10
hc595_shift(number[digit]) # Shift digit value to 74HC595
time.sleep(0.001) # Short delay for display stability
def destroy():
""" Cleanup GPIO resources and stop timer on exit. """
global timer1
timer1.cancel() # Stop the timer
for device in [SDI, RCLK, SRCLK] + placePin:
device.close() # Close GPIO devices
try:
setup() # Initialize the setup
while True:
loop() # Start the main loop
except KeyboardInterrupt:
# Handle script interruption (e.g., Ctrl+C)
destroy() # Cleanup resources on exit
コードの説明
これら4つのピンは、4桁7セグメント表示器の共通アノードピンを制御します。
# Define GPIO pins for digit selection on the 7-segment display placePin = [OutputDevice(pin) for pin in (10, 22, 27, 17)]
0から9までのセグメントコード配列（共通アノード）を16進数で。
# Define segment codes for numbers 0-9 for the 7-segment display number = (0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90)
毎秒`timer`関数をトリガーするタイマーを初期化します。これにより、繰り返しカウンターの増分が設定されます。
def setup(): """ Setup initial state and start the timer. """ global timer1 timer1 = threading.Timer(1.0, timer) # Initialize and start the timer timer1.start()
タイマーが1.0秒に達すると、タイマー関数が呼び出されます。カウンターに1を加え、タイマーは自身を再度毎秒実行するために使用されます。
def timer(): """ Timer function to increment the counter every second. """ global counter, timer1 timer1 = threading.Timer(1.0, timer) # Reset timer for next increment timer1.start() counter += 1 # Increment counter print("%d" % counter) # Print current counter value
74HC595シフトレジスタに1バイトのデータをシフトし、表示セグメントを制御します。
def hc595_shift(data): """ Shift a byte of data to the 74HC595 shift register. """ for i in range(8): SDI.value = 0x80 & (data << i) # Set SDI high/low based on data bit SRCLK.on() # Pulse the Shift Register Clock SRCLK.off() RCLK.on() # Latch data on the output by pulsing Register Clock RCLK.off()
現在のカウンター値を表示し、各桁を順番に表示することでディスプレイを連続的に更新します。
def loop(): """ Main loop to update the 7-segment display with counter value. """ global counter while True: for i in range(4): # Loop through each digit clearDisplay() # Clear display before setting new digit pickDigit(i) # Select digit for display digit = (counter // (10 ** i)) % 10 hc595_shift(number[digit]) # Shift digit value to 74HC595 time.sleep(0.001) # Short delay for display stability
次の桁を表示する前に、すべてのセグメントをオフにして7セグメント表示をクリアします。
def clearDisplay(): """ Clear the 7-segment display. """ for _ in range(8): SDI.on() SRCLK.on() SRCLK.off() RCLK.on() RCLK.off()
7セグメント表示のどの桁をアクティブにするかを選択します。各桁は別々のGPIOピンによって制御されます。
def pickDigit(digit): """ Select a digit for display on the 7-segment display. """ for pin in placePin: pin.off() # Turn off all digit selection pins placePin[digit].on() # Turn on the selected digit
プログラムが中断されたときに、GPIOリソースを適切に解放し、タイマーを停止します。
except KeyboardInterrupt: # Handle script interruption (e.g., Ctrl+C) destroy() # Cleanup resources on exit