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1.1.5 Pantalla de 7 Segmentos de 4 Dígitos
===========================================

Introducción
--------------

A continuación, acompáñame a controlar la pantalla de 7 segmentos de 4 dígitos.

Componentes
--------------

.. image:: img/list_4_digit.png


Principio
----------

**Pantalla de 7 Segmentos de 4 Dígitos**

La pantalla de 7 segmentos de 4 dígitos consiste en cuatro pantallas de 7 segmentos que funcionan juntas.

.. image:: img/4-digit-sche.png

La pantalla de 4 dígitos de 7 segmentos funciona de forma independiente. 
Utiliza el principio de la persistencia visual humana para mostrar rápidamente 
los caracteres de cada 7 segmentos en un bucle, formando cadenas continuas.

Por ejemplo, cuando se muestra "1234" en la pantalla, "1" se muestra en el 
primer 7 segmentos, y "234" no se muestra. Después de un periodo de tiempo, 
el segundo 7 segmentos muestra "2", mientras que los 1, 3 y 4 segmentos no 
se muestran, y así sucesivamente, los cuatro dígitos se muestran en turnos. 
Este proceso es muy corto (típicamente 5 ms), y gracias al efecto de afterglow 
óptico y al principio de residuo visual, podemos ver los cuatro caracteres al 
mismo tiempo.

.. image:: img/image78.png

**Códigos de Pantalla**

Para ayudarte a conocer cómo las pantallas de 7 segmentos (Común Ánodo) muestran 
números, hemos dibujado la siguiente tabla. Los números son del 0 al F que se 
muestran en la pantalla de 7 segmentos; (DP) GFEDCBA se refiere a los LEDs 
correspondientes configurados a 0 o 1. Por ejemplo, 11000000 significa que 
DP y G están configurados a 1, mientras que los demás están configurados a 0. 
Por lo tanto, el número 0 se muestra en la pantalla de 7 segmentos, mientras 
que el Código HEX corresponde al número hexadecimal.

.. image:: img/common_anode.png

Diagrama Esquemático
------------------------

============ ======== ======== ===
T-Board Name physical wiringPi BCM
GPIO17       Pin 11   0        17
GPIO27       Pin 13   2        27
GPIO22       Pin 15   3        22
SPIMOSI      Pin 19   12       10
GPIO18       Pin 12   1        18
GPIO23       Pin 16   4        23
GPIO24       Pin 18   5        24
============ ======== ======== ===

.. image:: img/schmatic_4_digit.png


Procedimientos Experimentales
-------------------------------

**Paso 1**: Construir el circuito.

.. image:: img/image80.png
    :width: 800

**Paso 2**: Acceder a la carpeta del código.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/c/1.1.5/

**Paso 3**: Compilar.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    gcc 1.1.5_4-Digit.c -lwiringPi

**Paso 4**: Ejecutar el archivo ejecutable.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo ./a.out

Después de que el código se ejecute, el programa contará, aumentando de 1 por segundo, y la pantalla de 7 segmentos de 4 dígitos mostrará el conteo.

.. note::

    Si no funciona después de ejecutarlo, o si aparece un mensaje de error: "wiringPi.h: No such file or directory", consulta :ref:`C code is not working?`.
**Código**

.. code-block:: c

    #include <wiringPi.h>
    #include <stdio.h>
    #include <wiringShift.h>
    #include <signal.h>
    #include <unistd.h>

    #define SDI 5
    #define RCLK 4
    #define SRCLK 1

    const int placePin[] = {12, 3, 2, 0};
    unsigned char number[] = {0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90};

    int counter = 0;

    void pickDigit(int digit)
    {
        for (int i = 0; i < 4; i++)
        {
            digitalWrite(placePin[i], 0);
        }
        digitalWrite(placePin[digit], 1);
    }

    void hc595_shift(int8_t data)
    {
        int i;
        for (i = 0; i < 8; i++)
        {
            digitalWrite(SDI, 0x80 & (data << i));
            digitalWrite(SRCLK, 1);
            delayMicroseconds(1);
            digitalWrite(SRCLK, 0);
        }
        digitalWrite(RCLK, 1);
        delayMicroseconds(1);
        digitalWrite(RCLK, 0);
    }

    void clearDisplay()
    {
        int i;
        for (i = 0; i < 8; i++)
        {
            digitalWrite(SDI, 1);
            digitalWrite(SRCLK, 1);
            delayMicroseconds(1);
            digitalWrite(SRCLK, 0);
        }
        digitalWrite(RCLK, 1);
        delayMicroseconds(1);
        digitalWrite(RCLK, 0);
    }

    void loop()
    {
        while(1){
        clearDisplay();
        pickDigit(0);
        hc595_shift(number[counter % 10]);

        clearDisplay();
        pickDigit(1);
        hc595_shift(number[counter % 100 / 10]);

        clearDisplay();
        pickDigit(2);
        hc595_shift(number[counter % 1000 / 100]);
    
        clearDisplay();
        pickDigit(3);
        hc595_shift(number[counter % 10000 / 1000]);
        }
    }

    void timer(int timer1)
    { 
        if (timer1 == SIGALRM)
        { 
            counter++;
            alarm(1); 
            printf("%d\n", counter);
        }
    }

    void main(void)
    {
        if (wiringPiSetup() == -1)
        { 
            printf("setup wiringPi failed !");
            return;
        }
        pinMode(SDI, OUTPUT); 
        pinMode(RCLK, OUTPUT);
        pinMode(SRCLK, OUTPUT);
        
        for (int i = 0; i < 4; i++)
        {
            pinMode(placePin[i], OUTPUT);
            digitalWrite(placePin[i], HIGH);
        }
        signal(SIGALRM, timer); 
        alarm(1);               
        loop(); 
    }

**Explicación del Código**

.. code-block:: c

    const int placePin[] = {12, 3, 2, 0};

Estos cuatro pines controlan los pines de ánodo común de los displays de 7 segmentos de cuatro dígitos.

.. code-block:: c

    unsigned char number[] = {0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90};

Un array de códigos de segmentos del 0 al 9 en hexadecimal (ánodo común).

.. code-block:: c

    void pickDigit(int digit)
    {
        for (int i = 0; i < 4; i++)
        {
            digitalWrite(placePin[i], 0);
        }
        digitalWrite(placePin[digit], 1);
    }

Selecciona la posición del valor. Solo una posición debe estar habilitada en cada momento. La posición habilitada se establecerá en alto.

.. code-block:: c

    void loop()
    {
        while(1){
        clearDisplay();
        pickDigit(0);
        hc595_shift(number[counter % 10]);

        clearDisplay();
        pickDigit(1);
        hc595_shift(number[counter % 100 / 10]);

        clearDisplay();
        pickDigit(2);
        hc595_shift(number[counter % 1000 / 100]);
    
        clearDisplay();
        pickDigit(3);
        hc595_shift(number[counter % 10000 / 1000]);
        }
    }

Esta función se utiliza para establecer el número que se muestra en el display de 7 segmentos de 4 dígitos.

* ``clearDisplay()``: escribe 11111111 para apagar los ocho LEDs en el display de 7 segmentos y así borrar el contenido mostrado.
* ``pickDigit(0)``: selecciona el cuarto display de 7 segmentos.
* ``hc595_shift(number[counter%10])``: el número en el dígito individual del contador se mostrará en el cuarto segmento.

.. code-block:: c

    signal(SIGALRM, timer); 

Esta es una función proporcionada por el sistema, el prototipo del código es:

.. code-block:: c

    sig_t signal(int signum,sig_t handler);

Después de ejecutar signal(), una vez que el proceso recibe el signum correspondiente (en este caso SIGALRM), inmediatamente pausa la tarea existente y procesa la función establecida (en este caso timer(sig)).

.. code-block:: c

    alarm(1);

Esta también es una función proporcionada por el sistema. El prototipo del código es:

.. code-block:: c

    unsigned int alarm (unsigned int seconds);

Genera una señal SIGALRM después de un cierto número de segundos.

.. code-block:: c

    void timer(int timer1)
    { 
        if (timer1 == SIGALRM)
        { 
            counter++;
            alarm(1); 
            printf("%d\n", counter);
        }
    }

Utilizamos las funciones anteriores para implementar la función de temporizador. 
Después de que ``alarm()`` genera la señal SIGALRM, se llama a la función de 
temporizador. Se suma 1 al contador, y la función ``alarm(1)`` se llamará repetidamente después de 1 segundo.