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.. _ar_4_digit:

2.7 Display a 7 Segmenti con 4 Cifre
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Panoramica
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In questa lezione imparerai come utilizzare il display a 7 segmenti con 4 cifre. 
Questo componente è composto da quattro display a 7 segmenti che lavorano insieme 
per mostrare numeri a 4 cifre.

Componenti Necessari
-----------------------

.. image:: img/list_2.7.png

* :ref:`cpn_mega2560`
* :ref:`cpn_breadboard`
* :ref:`cpn_wires`
* :ref:`cpn_resistor`
* :ref:`cpn_4_digit`

Circuito con Fritzing
------------------------

.. image:: img/image438.png

Schema del Circuito
----------------------

.. image:: img/image439.png

Codice
---------

.. note::

    * Puoi aprire direttamente il file ``2.7_4digitalSegment.ino`` che si trova nel percorso ``sunfounder_vincent_kit_for_arduino\code\2.7_4digitalSegment``.
    
.. raw:: html

    <iframe src=https://create.arduino.cc/editor/sunfounder01/1a717c75-35df-4674-be90-a5d290f7065d/preview?embed style="height:510px;width:100%;margin:10px 0" frameborder=0></iframe>

Analisi del Codice
-------------------

In sostanza, questo codice utilizza il principio del multiplexing per visualizzare un numero a 4 cifre su un display a 7 segmenti. Passando rapidamente da una cifra all'altra e visualizzandone una alla volta, si ottiene l'illusione che tutte le cifre siano visualizzate contemporaneamente. La funzionalità di cronometro è ottenuta utilizzando la funzione ``millis()`` per tenere traccia del tempo e incrementare il numero mostrato ogni secondo.

#. Definizione di Variabili e Costanti:

    .. code-block:: arduino

        int segmentPins[] = {2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
        int digitPins[] = {13, 12, 11, 10};

        long n = 0; // Variabile per memorizzare il numero del cronometro
        int del = 5; // Ritardo (in millisecondi) per mantenere ogni cifra illuminata
        unsigned long previousMillis = 0; // Memorizza l'ultimo momento in cui il cronometro è stato incrementato
        const long interval = 1000; // Intervallo di un secondo (in millisecondi)


    * Gli array ``segmentPins`` e ``digitPins`` definiscono i pin collegati rispettivamente ai segmenti e alle cifre del display a 7 segmenti.
    * ``n`` è una variabile di tipo long che tiene traccia del numero corrente del cronometro, partendo da 0 e incrementandosi.
    * ``del`` rappresenta un tempo di ritardo per mantenere la visualizzazione della cifra corrente prima di passare alla successiva.
    * ``previousMillis`` e ``interval`` sono legati al tempo e determinano quando incrementare il cronometro.


#. Modelli a 7 Segmenti per Numeri:

    L'array bidimensionale `numbers` definisce come ciascuno dei numeri da 0 a 9 è rappresentato su un display a 7 segmenti a catodo comune.

    .. code-block:: arduino

        byte numbers[10][8] = {
            {HIGH, HIGH, HIGH, HIGH, HIGH, HIGH, LOW, LOW},  // 0
            {LOW, HIGH, HIGH, LOW, LOW, LOW, LOW, LOW},      // 1
            {HIGH, HIGH, LOW, HIGH, HIGH, LOW, HIGH, LOW},   // 2
            {HIGH, HIGH, HIGH, HIGH, LOW, LOW, HIGH, LOW},   // 3
            {LOW, HIGH, HIGH, LOW, LOW, HIGH, HIGH, LOW},    // 4
            {HIGH, LOW, HIGH, HIGH, LOW, HIGH, HIGH, LOW},   // 5
            {HIGH, LOW, HIGH, HIGH, HIGH, HIGH, HIGH, LOW},  // 6
            {HIGH, HIGH, HIGH, LOW, LOW, LOW, LOW, LOW},     // 7
            {HIGH, HIGH, HIGH, HIGH, HIGH, HIGH, HIGH, LOW}, // 8
            {HIGH, HIGH, HIGH, HIGH, LOW, HIGH, HIGH, LOW}   // 9
        };

#. Funzione Setup:

    .. code-block:: arduino

        void setup() {
            // Configure all segment and digit pins as OUTPUT
            for (int i = 0; i < 8; i++) {
                pinMode(segmentPins[i], OUTPUT);
            }
            for (int i = 0; i < 4; i++) {
                pinMode(digitPins[i], OUTPUT);
                digitalWrite(digitPins[i], HIGH); // Initially turn off all digits (for common-cathode displays, HIGH is OFF)
            }
        }

    * Tutti i pin dei segmenti e delle cifre sono impostati in modalità OUTPUT, poiché controlleranno i segmenti e le cifre del display.
    * Inizialmente, tutte le cifre sono spente, indicate impostando HIGH per un display a catodo comune.


#. Ciclo Principale:

    .. code-block:: arduino

        void loop() {
            // Controlla se è passato un secondo dall'ultimo incremento
            if (millis() - previousMillis >= interval) {
                previousMillis += interval; // Aggiorna il tempo dell'ultimo incremento
                n = (n + 1) % 10000; // Incrementa il numero del cronometro e lo riporta a 0 dopo 9999
            }

            displayNumber(n); // Mostra il numero corrente del cronometro sul display a 7 segmenti
        }

    * Questa sezione verifica se è trascorso l'intervallo (impostato a 1000 ms o 1 secondo) dall'ultimo incremento del cronometro. Se sì, incrementa il numero.
    * Il numero viene quindi visualizzato sul display a 7 segmenti utilizzando la funzione ``displayNumber()``.

#. Funzione ``displayNumber()``:

    .. code-block:: arduino

        // Funzione per mostrare un numero a 4 cifre sul display a 7 segmenti
        void displayNumber(long num) {
            for (int digit = 0; digit < 4; digit++) {
                clearLEDs(); // Spegne tutti i segmenti e le cifre
                pickDigit(digit); // Attiva la cifra corrente
                int value = (num / (int)pow(10, 3 - digit)) % 10; // Estrae la cifra specifica dal numero
                pickNumber(value); // Illumina i segmenti per visualizzare la cifra
                delay(del); // Mantiene la cifra illuminata per un breve tempo
            }
        }

    * Questa funzione divide il numero a 4 cifre in singole cifre e visualizza ciascuna cifra una alla volta in rapida successione. Ciò crea l'illusione che tutte le cifre vengano visualizzate contemporaneamente grazie alla persistenza della visione.
    * Per ogni cifra, la funzione prima spegne tutti i LED, seleziona la cifra appropriata utilizzando ``pickDigit()``, e poi visualizza il numero su quella cifra utilizzando ``pickNumber()``.
    * Il ``delay(del)`` assicura che ogni cifra sia visibile per un breve tempo prima di passare alla successiva.

#. Funzione ``pickDigit()``:

    Questa funzione è responsabile della selezione (o accensione) di una delle quattro cifre sul display a 7 segmenti. Questo viene ottenuto impostando il pin della cifra corrispondente a LOW.

    .. code-block:: arduino

        void pickDigit(int x) {
            digitalWrite(digitPins[x], LOW); // Accende la cifra selezionata (per display a catodo comune, LOW è ACCESO)
        }


#. Funzione ``pickNumber()``:

    Data una singola cifra (0-9), questa funzione controlla i segmenti del display a 7 segmenti per mostrare quella cifra. Utilizza l'array ``numbers`` precedentemente definito per sapere quali segmenti accendere/spegnere.

    .. code-block:: arduino

        void pickNumber(int x) {
            for (int i = 0; i < 8; i++) {
                digitalWrite(segmentPins[i], numbers[x][i]); // Imposta ogni segmento secondo il modello per il numero specificato
            }
        }


#. Funzione ``clearLEDs()``:

    Come suggerisce il nome, questa funzione spegne tutti i segmenti e le cifre. Viene utilizzata per garantire che solo una cifra sia attiva alla volta durante il processo di multiplexing nella funzione ``displayNumber()``.

    .. code-block:: arduino

        void clearLEDs() {
            for (int i = 0; i < 8; i++) {
                digitalWrite(segmentPins[i], LOW); // Spegne tutti i segmenti
            }
            for (int i = 0; i < 4; i++) {
                digitalWrite(digitPins[i], HIGH); // Spegne tutte le cifre
            }
        }

Immagine del Fenomeno
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.. image:: img/image104.jpeg