3641BS数码管是一个小LED显示器,可以显示4位数字和4个小数点。它是没有驱动的,使用它的方法就是控制每一个LED灯的亮起和熄灭。这个型号的数码管长这个样子:
硬件准备
树莓派
显像管 – 不是3641BS也可以,最好是位,没有驱动
至少12根杜邦线 – 连接GPIO和显像管引脚
排线,T形扩展板,面包板 – 非必须,方便调试,保护树莓派
原理
控制数码管显示数字的原理,简单来说就是让相应的LED亮起来。要让它亮就需要有电流通过,电流形成的条件是有电压。所以我们只要控制一个LED两端一端是高电平,一端是低电平,就可以让它发光了。
从上图看来,这个显像管一共有8(每个数字加点)X4=32个LED,一个LED需要两个引脚的话,那么一共需要64个引脚啦?
当然不是,树莓派一共才40个引脚呢。首先,每个数字的LED的一端格子控制电压,另一端公用,就可以达到控制电压的效果。例如显示一个数字的时候,将公用端设为低点平,在每个LED控制的一端,需要亮起的部分设置为高电平,不需要亮的部分设置低电平,就可以让它发光。公用端根据阳极和阴极的不同分为共阳极和共阴极显像管。在内部的公用电路是这样的:
那这样的话,8个独立的加上一个公用的,只需要9个就行了,这样4个数字需要36个。也不是的,下图是3641的线路图:
最下面的图中,我们可以发现,四个数字除了共阴极的一端,其余的9个引脚都是公用的。事实上只有12个引脚。这种显示方式称为扫描显示,比如(共阳极为例)显示1234的话,第一个共阴极低电平,其余的共阴极高电平,要显示的字形按照上一个原理,亮起的是高电平,就在第一位上显示出1.其实这个时候,第一位灭掉的是低电平,其余的共阴极是高电平,也形成了回路,但是它们不会亮的,因为二极管单向导电,只能从阳极流向阴极。1ms之后,将第一共阴极拉高,熄灭第一位,亮起第二位,1ms之后亮第三位。这样循环显示,叫做「扫描显示」。人类的视觉停留时间是1/16s,所以不会有闪烁的效果,看起来就和静态显示一模一样。
代码
Python代码使用了GPIO,懂了上面的原理之后,代码看起来就非常简单了,基本不用赘述。值得一提的是,我使用的BCM编码的引脚,如果你昨晚之后发现某个LED不正常,可以对照这两幅图的LED编号-显像管引脚编号-GPIO编号找到不正常的那个LED,再找到引脚,顺着杜邦线找到现在使用的GPIO,然后换一个GPIO。
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#!/usr/bin/python
importRPi.GPIO
importtime
# mapping LED to GPIO
LED_A=26# 11
LED_B=19# 7
LED_C=22# 4
LED_D=6# 2
LED_E=17# 1
LED_F=11# 10
LED_G=9# 5
LED_DP=10# 3
# mapping public GPIO
DIGIT1=12# 12
DIGIT2=16# 9
DIGIT3=20# 8
DIGIT4=21# 6
# button
btn=27
#sleep time - loop displey
t=0.001
RPi.GPIO.setmode(RPi.GPIO.BCM)
RPi.GPIO.setup(LED_A,RPi.GPIO.OUT)
RPi.GPIO.setup(LED_B,RPi.GPIO.OUT)
RPi.GPIO.setup(LED_C,RPi.GPIO.OUT)
RPi.GPIO.setup(LED_D,RPi.GPIO.OUT)
RPi.GPIO.setup(LED_E,RPi.GPIO.OUT)
RPi.GPIO.setup(LED_F,RPi.GPIO.OUT)
RPi.GPIO.setup(LED_G,RPi.GPIO.OUT)
RPi.GPIO.setup(LED_DP,RPi.GPIO.OUT)
RPi.GPIO.setup(DIGIT1,RPi.GPIO.OUT)
RPi.GPIO.setup(DIGIT2,RPi.GPIO.OUT)
RPi.GPIO.setup(DIGIT3,RPi.GPIO.OUT)
RPi.GPIO.setup(DIGIT4,RPi.GPIO.OUT)
RPi.GPIO.output(DIGIT1,True)
RPi.GPIO.output(DIGIT2,True)
RPi.GPIO.output(DIGIT3,True)
RPi.GPIO.output(DIGIT4,True)
defshowDigit(no,num,showDotPoint=True):
RPi.GPIO.output(DIGIT1,False)
RPi.GPIO.output(DIGIT2,False)
RPi.GPIO.output(DIGIT3,False)
RPi.GPIO.output(DIGIT4,False)
if(num==0):
RPi.GPIO.output(LED_A,False)
RPi.GPIO.output(LED_B,False)
RPi.GPIO.output(LED_C,False)
RPi.GPIO.output(LED_D,False)
RPi.GPIO.output(LED_E,False)
RPi.GPIO.output(LED_F,False)
RPi.GPIO.output(LED_G,True)
RPi.GPIO.output(LED_DP,notshowDotPoint)
elif(num==1):
RPi.GPIO.output(LED_A,True)
RPi.GPIO.output(LED_B,False)
RPi.GPIO.output(LED_C,False)
RPi.GPIO.output(LED_D,True)
RPi.GPIO.output(LED_E,True)
RPi.GPIO.output(LED_F,True)
RPi.GPIO.output(LED_G,True)
RPi.GPIO.output(LED_DP,notshowDotPoint)
elif(num==2):
RPi.GPIO.output(LED_A,False)
RPi.GPIO.output(LED_B,False)
RPi.GPIO.output(LED_C,True)
RPi.GPIO.output(LED_D,False)
RPi.GPIO.output(LED_E,False)
RPi.GPIO.output(LED_F,True)
RPi.GPIO.output(LED_G,False)
RPi.GPIO.output(LED_DP,notshowDotPoint)
elif(num==3):
RPi.GPIO.output(LED_A,False)
RPi.GPIO.output(LED_B,False)
RPi.GPIO.output(LED_C,False)
RPi.GPIO.output(LED_D,False)
RPi.GPIO.output(LED_E,True)
RPi.GPIO.output(LED_F,True)
RPi.GPIO.output(LED_G,False)
RPi.GPIO.output(LED_DP,notshowDotPoint)
elif(num==4):
RPi.GPIO.output(LED_A,True)
RPi.GPIO.output(LED_B,False)
RPi.GPIO.output(LED_C,False)
RPi.GPIO.output(LED_D,True)
RPi.GPIO.output(LED_E,True)
RPi.GPIO.output(LED_F,False)
RPi.GPIO.output(LED_G,False)
RPi.GPIO.output(LED_DP,notshowDotPoint)
elif(num==5):
RPi.GPIO.output(LED_A,False)
RPi.GPIO.output(LED_B,True)
RPi.GPIO.output(LED_C,False)
RPi.GPIO.output(LED_D,False)
RPi.GPIO.output(LED_E,True)
RPi.GPIO.output(LED_F,False)
RPi.GPIO.output(LED_G,False)
RPi.GPIO.output(LED_DP,notshowDotPoint)
elif(num==6):
RPi.GPIO.output(LED_A,False)
RPi.GPIO.output(LED_B,True)
RPi.GPIO.output(LED_C,False)
RPi.GPIO.output(LED_D,False)
RPi.GPIO.output(LED_E,False)
RPi.GPIO.output(LED_F,False)
RPi.GPIO.output(LED_G,False)
RPi.GPIO.output(LED_DP,notshowDotPoint)
elif(num==7):
RPi.GPIO.output(LED_A,False)
RPi.GPIO.output(LED_B,False)
RPi.GPIO.output(LED_C,False)
RPi.GPIO.output(LED_D,True)
RPi.GPIO.output(LED_E,True)
RPi.GPIO.output(LED_F,True)
RPi.GPIO.output(LED_G,True)
RPi.GPIO.output(LED_DP,notshowDotPoint)
elif(num==8):
RPi.GPIO.output(LED_A,False)
RPi.GPIO.output(LED_B,False)
RPi.GPIO.output(LED_C,False)
RPi.GPIO.output(LED_D,False)
RPi.GPIO.output(LED_E,False)
RPi.GPIO.output(LED_F,False)
RPi.GPIO.output(LED_G,False)
RPi.GPIO.output(LED_DP,notshowDotPoint)
elif(num==9):
RPi.GPIO.output(LED_A,False)
RPi.GPIO.output(LED_B,False)
RPi.GPIO.output(LED_C,False)
RPi.GPIO.output(LED_D,False)
RPi.GPIO.output(LED_E,True)
RPi.GPIO.output(LED_F,False)
RPi.GPIO.output(LED_G,False)
RPi.GPIO.output(LED_DP,notshowDotPoint)
if(no==1):
RPi.GPIO.output(DIGIT1,True)
elif(no==2):
RPi.GPIO.output(DIGIT2,True)
elif(no==3):
RPi.GPIO.output(DIGIT3,True)
elif(no==4):
RPi.GPIO.output(DIGIT4,True)
defdisplay_data():
whileTrue:
time.sleep(t)
showDigit(1,int(time.strftime("%m",time.localtime(time.time())))/10,False)
time.sleep(t)
showDigit(2,int(time.strftime("%m",time.localtime(time.time())))%10,True)
time.sleep(t)
showDigit(3,int(time.strftime("%d",time.localtime(time.time())))/10,False)
time.sleep(t)
showDigit(4,int(time.strftime("%d",time.localtime(time.time())))%10,False)
defdisplay_time():
whileTrue:
time.sleep(t)
showDigit(1,int(time.strftime("%M",time.localtime(time.time())))/10,False)
time.sleep(t)
showDigit(2,int(time.strftime("%M",time.localtime(time.time())))%10,True)
time.sleep(t)
showDigit(3,int(time.strftime("%S",time.localtime(time.time())))/10,False)
time.sleep(t)
showDigit(4,int(time.strftime("%S",time.localtime(time.time())))%10,False)
display_time()
参考资料
树莓派GPIO入门05-驱动数码管显示数字:这个链接中还有加了按钮的实现,还有更快速的C版本的实现。
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