我們都知道Raspberry Pi是一個基于ARM微處理器的精彩開發(fā)平臺。憑借其高計算能力，它可以在電子愛好者或?qū)W生手中創(chuàng)造奇跡。只有當(dāng)我們知道如何使其與現(xiàn)實世界交互并通過某些輸出設(shè)備分析數(shù)據(jù)時，所有這些都是可能的。有許多傳感器可以從實時世界中檢測某些參數(shù)并將其傳輸?shù)綌?shù)字世界，我們在LCD屏幕或其他顯示器中查看它們。但是，使用帶有PI的LCD屏幕來顯示少量數(shù)據(jù)總是不經(jīng)濟(jì)的。這是我們更喜歡使用 16x2 字母數(shù)字 LCD 顯示器或 7 段顯示器的地方。

今天我們將用樹莓派連接 4 位七段顯示模塊并在其上顯示時間。

盡管 16x2 字母數(shù)字 LCD 比 7 段顯示器舒適得多，但在少數(shù)情況下，7 段顯示器比 LCD 顯示器更方便。LCD的缺點是字符大小小，如果您只是打算顯示一些數(shù)值，那么對于您的項目來說將是矯枉過正的。7段在光線條件差的情況下也具有優(yōu)勢，可以從比普通LCD屏幕更寬的角度觀看。所以，讓我們開始了解它。

7 段和 4 位 7 段顯示模塊：

7段顯示器中有七個段，每個段內(nèi)部都有一個LED，通過點亮相應(yīng)的段來顯示數(shù)字。就像如果您希望 7 段顯示數(shù)字“5”一樣，您需要通過使它們相應(yīng)的引腳變高來發(fā)光段 a、f、g、c 和 d。有兩種類型的7段顯示器：共陰極和共陽極，這里我們使用共陰極七段顯示器。

現(xiàn)在我們知道如何在單個 7 段顯示器上顯示所需的數(shù)字字符。但是，很明顯，我們需要一個以上的 7 段顯示器來傳達(dá)任何超過一位數(shù)字的信息。因此，在本教程中，我們將使用4 位 7 段顯示模塊，如下所示。

正如我們所看到的，有四個七段顯示器連接在一起。我們知道每個 7 段模塊將有 10 個引腳，對于 4 個七段顯示器，總共會有 40 個引腳，任何人都會忙于將它們焊接在點板上，所以我強烈建議任何人購買模塊或制作自己的 PCB 以使用 4 位 7 段顯示器。其連接原理圖如下所示：

要了解4 位七段模塊的工作原理，我們必須研究上述原理圖，如圖所示，所有四個顯示器的 A 引腳都連接在一起，作為一個 A，對于 B，C 也是如此。直到DP。所以，基本上如果觸發(fā) A 打開，那么所有四個 A 都應(yīng)該變高吧？

但是，這不會發(fā)生。我們還有從D0到D3（D0，D1，D2和D3）的另外四個引腳，可用于控制四個顯示器中的哪個應(yīng)該變高。例如：如果我需要我的輸出只出現(xiàn)在第二個顯示器上，那么只有D1應(yīng)該設(shè)置為高電平，同時保持其他引腳（D0、D2和D3）為低電平。簡單地說，我們可以使用從 D0 到 D3 的引腳選擇哪個顯示器必須處于活動狀態(tài)，以及使用從 A 到 DP 的引腳顯示哪個字符。

將 4 位 7 段模塊與樹莓派連接：

讓我們看看如何，如何將這個 4 位 7 段模塊與我們的 Raspberry Pi 連接起來。7 段模塊有 16 個引腳，如下所示。您的模塊可能更少，但不要擔(dān)心它仍然會具有以下內(nèi)容

7 或 8 段引腳（此處引腳從 1 到 8 開始）

接地引腳（此處為引腳 11）

4 位引腳（此處為引腳 13 至 16）

下面給出的是將4 位七段顯示模塊與樹莓派連接來的樹莓派數(shù)字時鐘原理圖：

下表還將幫助您進(jìn)行連接并驗證其是否符合上面顯示的原理圖。

確定模塊上的引腳，就可以繼續(xù)連接了。在樹莓派中發(fā)現(xiàn) GPIO 引腳可能是一項具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，因此我為您提供了這張 GPIO 引腳的圖片。

對樹莓派進(jìn)行編程：

在這里，我們使用Python編程語言來編程RPi。有很多方法可以對樹莓派進(jìn)行編程。在本教程中，我們使用Python 3 IDE，因為它是最常用的一個。

我們將討論我們將在該項目的 PYHTON 程序中使用的一些命令，

首先，我們將從庫中導(dǎo)入GPIO文件，下面的功能使我們能夠?qū)I的GPIO引腳進(jìn)行編程。我們還將“GPIO”重命名為“IO”，因此在程序中，每當(dāng)我們想引用GPIO引腳時，我們都會使用“IO”一詞。我們還導(dǎo)入了時間和日期時間，以從 Rsp Pi 讀取時間值。

import RPi.GPIO as GPIO
import time, datetime

有時，當(dāng)我們嘗試使用的GPIO引腳可能正在執(zhí)行其他一些功能時。在這種情況下，我們將在執(zhí)行程序時收到警告。以下命令告訴 PI 忽略警告并繼續(xù)程序。

IO.setwarnings(False)
我們可以參考 PIO 的 GPIO 引腳，可以通過板上的引腳編號或功能編號來引用。就像板上的“PIN 29”是“GPIO5”。所以我們在這里告訴要么我們要用“29”或“5”來表示這里的引腳。GPIO。BCM 表示我們將使用 5 表示 GPIO5 引腳 29。

IO.setmode (GPIO.BCM)
與往常一樣，我們應(yīng)該從初始化引腳開始，這里的段引腳和數(shù)字引腳都是輸出引腳。出于編程目的，我們?yōu)槎我_形成數(shù)組，并在將它們聲明為 GPIO 后將它們初始化為“0”。外

segment8 = (26,19,13,6,5,11,9,10)
for segment in segment8:
GPIO.setup(segment, GPIO.OUT)
GPIO.output(segment, 0)
同樣，對于數(shù)字引腳，我們將其聲明為輸出引腳，并默認(rèn)將它們設(shè)置為“0”

#Digit 1
GPIO.setup(7, GPIO.OUT)
GPIO.output(7, 0) #Off initially
#Digit 2
GPIO.setup(8, GPIO.OUT)
GPIO.output(8, 0) #Off initially
#Digit 3
GPIO.setup(25, GPIO.OUT)
GPIO.output(25, 0) #Off initially
#Digit 4
GPIO.setup(24, GPIO.OUT)
GPIO.output(24, 0) #Off initially

我們必須形成數(shù)組以在七段顯示器上顯示每個數(shù)字。要顯示一個數(shù)字，我們必須控制所有 7 個段引腳（不包括點引腳），也就是說，它們必須關(guān)閉或打開。例如，為了顯示數(shù)字 5，我們進(jìn)行了以下安排

同樣，我們有所有數(shù)字和字母的序列號。您可以自己編寫或使用下面的圖表。

有了這些數(shù)據(jù)，我們可以在 python 程序中為每個數(shù)字形成數(shù)組，如下所示。

null = [0,0,0,0,0,0,0]
zero = [1,1,1,1,1,1,0]
one = [0,1,1,0,0,0,0]
two = [1,1,0,1,1,0,1]
three = [1,1,1,1,0,0,1]
four = [0,1,1,0,0,1,1]
five = [1,0,1,1,0,1,1]
six = [1,0,1,1,1,1,1]
seven = [1,1,1,0,0,0,0]
eight = [1,1,1,1,1,1,1]
nine = [1,1,1,1,0,1,1]
如果您按照該程序進(jìn)行操作，將有一個函數(shù)將每個字符顯示在我們的 7 段顯示器上，但是，讓我們暫時跳過它并進(jìn)入無限循環(huán)。從樹莓派讀取當(dāng)前時間并在四個變量之間拆分時間值。例如，如果時間為 10.45，則變量 h1 將有 1，h2 將有 0，m1 將有 4v，m2 將有 5。

now = datetime.datetime.now()
hour = now.hour
minute = now.minute
h1 = hour/10
h2 = hour % 10
m1 = minute /10
m2 = minute % 10
print (h1,h2,m1,m2)
我們必須分別在四位數(shù)字上顯示這四個變量值。要將變量值寫入數(shù)字，我們可以使用以下行。在這里，我們通過使其變高來顯示在數(shù)字 1 上，然后將調(diào)用函數(shù) print_segment（變量）以在段顯示上顯示變量中的值。您可能想知道為什么我們在那之后會有延遲，為什么我們在此之后關(guān)閉此數(shù)字。

GPIO.output(7, 1) #Turn on Digit One
print_segment (h1) #Print h1 on segment
time.sleep(delay_time)
GPIO.output(7, 0) #Turn off Digit One
原因是，正如我們所知，我們一次只能顯示一個數(shù)字，但是我們要顯示四個數(shù)字，并且只有當(dāng)所有四個數(shù)字都顯示時，用戶才能看到完整的四位數(shù)字。

那么，如何同時顯示所有 4 位數(shù)字？

幸運的是，我們的 MPU 比人眼快得多，所以我們實際上要做的是：我們一次顯示一個數(shù)字，但我們做得非常快，如上所示。

我們選擇一位數(shù)字顯示它等待 2ms（可變 delay_time），以便 MPU 和 7 段可以處理它，然后關(guān)閉該數(shù)字并移動到下一個數(shù)字并執(zhí)行相同的操作，直到我們到達(dá)最后一個數(shù)字。人眼無法觀察到這種 2ms 的延遲，所有四個數(shù)字似乎同時處于 ON 狀態(tài)。

最后要學(xué)習(xí)的是了解print_segment（變量）函數(shù)的工作原理。在這個函數(shù)中，我們使用到目前為止聲明的數(shù)組。因此，無論我們發(fā)送到此函數(shù)的任何變量都應(yīng)該具有介于 （0-9） 之間的值，變量字符將接收此值并將其與實際值進(jìn)行比較。此處將變量與“1”進(jìn)行比較。同樣，我們將與 0 到 9 的所有數(shù)字進(jìn)行比較。如果是匹配項，我們使用數(shù)組并將每個值分配給其各自的段引腳，如下所示。

def print_segment(charector):
if charector == 1:
for i in range(7):
GPIO.output(segment8[i], one[i])

使用 Raspberry Pi 在 4 位 7 段上顯示時間：

使用此處給出的原理圖和代碼進(jìn)行連接并相應(yīng)地對樹莓派進(jìn)行編程。完成所有操作后，只需啟動程序，您應(yīng)該會在七段顯示中找到當(dāng)前時間。但是，在此之前，您必須檢查一些事情

確保您已將樹莓派設(shè)置為當(dāng)前時間，以防萬一它在離線時間運行。

使用適配器而不是筆記本電腦/計算機(jī)為您的 Raspberry pi 供電，因為 7 段顯示器消耗的電流量很高，并且您的 USB 端口無法獲取它。

如果一切按預(yù)期工作，那么您應(yīng)該在下面找到類似這樣的內(nèi)容。

import RPi.GPIO as GPIO

import time, datetime


now = datetime.datetime.now()


GPIO.setmode(GPIO.BCM)

GPIO.setwarnings(False)



#GPIO ports for the 7seg pins

segment8 = (26,19,13,6,5,11,9,10)




for segment in segment8:

GPIO.setup(segment, GPIO.OUT)

GPIO.output(segment, 0)



#Digit 1

GPIO.setup(7, GPIO.OUT)

GPIO.output(7, 0) #Off initially

#Digit 2

GPIO.setup(8, GPIO.OUT)

GPIO.output(8, 0) #Off initially

#Digit 3

GPIO.setup(25, GPIO.OUT)

GPIO.output(25, 0) #Off initially

#Digit 4

GPIO.setup(24, GPIO.OUT)

GPIO.output(24, 0) #Off initially



null = [0,0,0,0,0,0,0]

zero = [1,1,1,1,1,1,0]

one = [0,1,1,0,0,0,0]

two = [1,1,0,1,1,0,1]

three = [1,1,1,1,0,0,1]

four = [0,1,1,0,0,1,1]

five = [1,0,1,1,0,1,1]

six = [1,0,1,1,1,1,1]

seven = [1,1,1,0,0,0,0]

eight = [1,1,1,1,1,1,1]

nine = [1,1,1,1,0,1,1]



def print_segment(charector):

if charector == 1:

for i in range(7):

GPIO.output(segment8[i], one[i])


if charector == 2:

for i in range(7):

GPIO.output(segment8[i], two[i])


if charector == 3:

for i in range(7):

GPIO.output(segment8[i], three[i])


if charector == 4:

for i in range(7):

GPIO.output(segment8[i], four[i])


if charector == 5:

for i in range(7):

GPIO.output(segment8[i], five[i])


if charector == 6:

for i in range(7):

GPIO.output(segment8[i], six[i])


if charector == 7:

for i in range(7):

GPIO.output(segment8[i], seven[i])


if charector == 8:

for i in range(7):

GPIO.output(segment8[i], eight[i])


if charector == 9:

for i in range(7):

GPIO.output(segment8[i], nine[i])


if charector == 0:

for i in range(7):

GPIO.output(segment8[i], zero[i])



return;


while 1:


now = datetime.datetime.now()

hour = now.hour

minute = now.minute

h1 = hour/10

h2 = hour % 10

m1 = minute /10

m2 = minute % 10

print (h1,h2,m1,m2)




delay_time = 0.001 #delay to create virtual effect





GPIO.output(7, 1) #Turn on Digit One

print_segment (h1) #Print h1 on segment

time.sleep(delay_time)

GPIO.output(7, 0) #Turn off Digit One


GPIO.output(8, 1) #Turn on Digit One

print_segment (h2) #Print h1 on segment

GPIO.output(10, 1) #Display point On

time.sleep(delay_time)

GPIO.output(10, 0) #Display point Off

GPIO.output(8, 0) #Turn off Digit One


GPIO.output(25, 1) #Turn on Digit One

print_segment (m1) #Print h1 on segment

time.sleep(delay_time)

GPIO.output(25, 0) #Turn off Digit One


GPIO.output(24, 1) #Turn on Digit One

print_segment (m2) #Print h1 on segment

time.sleep(delay_time)

GPIO.output(24, 0) #Turn off Digit One



#time.sleep(1)