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.. _1.1.5_py_pi5:

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

Introducción
---------------

A continuación, aprendamos cómo controlar una pantalla de 7 segmentos de 4 dígitos.

Componentes Necesarios
-------------------------

En este proyecto, necesitamos los siguientes componentes.

.. image:: ../python_pi5/img/1.1.5_4_digit_list.png

.. raw:: html

   <br/>

Diagrama de Conexiones
-------------------------

============ ======== ===
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
============ ======== ===

.. image:: ../python_pi5/img/1.1.5_4_digit_schmatic.png


Procedimientos del Experimento
----------------------------------

**Paso 1**: Construir el circuito.

.. image:: ../python_pi5/img/1.1.5_4-Digit_circuit.png

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

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/python-pi5

**Paso 3:** Ejecuta el archivo.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo python3 1.1.5_4-Digit.py

Al ejecutar el código, el programa iniciará un contador, aumentando en 1 cada segundo, y la pantalla de 4 dígitos mostrará la cuenta.

.. warning::

    Si aparece un mensaje de error ``RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address``, consulta :ref:`faq_soc` 

**Código**

.. note::

    Puedes **Modificar/Restablecer/Copiar/Ejecutar/Detener** el código a continuación. Primero, asegúrate de estar en la ruta del código fuente como ``davinci-kit-for-raspberry-pi/python-pi5``. Tras modificar el código, puedes ejecutarlo directamente para ver el efecto.

.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block:: python

   #!/usr/bin/env python3
   from gpiozero import OutputDevice
   import time
   import threading

   # Define pines GPIO para el registro de desplazamiento 74HC595
   SDI = OutputDevice(24)   # Entrada de datos en serie
   RCLK = OutputDevice(23)  # Reloj de registro
   SRCLK = OutputDevice(18) # Reloj de desplazamiento

   # Definir pines GPIO para la selección de dígitos en la pantalla de 7 segmentos
   placePin = [OutputDevice(pin) for pin in (10, 22, 27, 17)]

   # Códigos de segmentos para los números 0-9 en la pantalla de 7 segmentos
   number = (0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90)

   counter = 0  # Inicializar contador para mostrar
   timer1 = 0   # Inicializar temporizador para incrementar el contador

   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)
           SRCLK.on()
           SRCLK.off()
       RCLK.on()
       RCLK.off()

   def pickDigit(digit):
       """ Select a digit for display on the 7-segment display. """
       for pin in placePin:
           pin.off()
       placePin[digit].on()

   def timer():
       """ Timer function to increment the counter every second. """
       global counter, timer1
       timer1 = threading.Timer(1.0, timer)
       timer1.start()
       counter += 1
       print("%d" % counter)

   def setup():
       """ Setup initial state and start the timer. """
       global timer1
       timer1 = threading.Timer(1.0, 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):
               clearDisplay()
               pickDigit(i)
               digit = (counter // (10 ** i)) % 10
               hc595_shift(number[digit])
               time.sleep(0.001)

   def destroy():
       """ Cleanup GPIO resources and stop timer on exit. """
       global timer1
       timer1.cancel()
       for device in [SDI, RCLK, SRCLK] + placePin:
           device.close()

   try:
       setup()
       while True:
           loop()
           
   except KeyboardInterrupt:
       destroy()


**Explicación del Código**

#. Estos cuatro pines controlan los pines de ánodo común de las pantallas de 7 segmentos de cuatro dígitos.

   .. code-block:: python

       # Definir pines GPIO para la selección de dígitos en la pantalla de 7 segmentos
       placePin = [OutputDevice(pin) for pin in (10, 22, 27, 17)]

#. Una matriz de códigos de segmentos de 0 a 9 en hexadecimal (ánodo común).

   .. code-block:: python

       # Códigos de segmentos para los números 0-9 en la pantalla de 7 segmentos
       number = (0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90)

#. Inicializa un temporizador que activa la función `timer` cada segundo. Esto establece el incremento recurrente del contador.

   .. code-block:: python

       def setup():
           """ Setup initial state and start the timer. """
           global timer1
           timer1 = threading.Timer(1.0, timer)
           timer1.start()

#. Una vez que el temporizador alcanza 1.0s, se llama a la función Timer; se incrementa el contador en 1, y el Timer se usa nuevamente para ejecutarse cada segundo.

   .. code-block:: python

       def timer():
           """ Timer function to increment the counter every second. """
           global counter, timer1
           timer1 = threading.Timer(1.0, timer)
           timer1.start()
           counter += 1
           print("%d" % counter)

#. Desplaza un byte de datos al registro 74HC595, controlando los segmentos de la pantalla.

   .. code-block:: python

       def hc595_shift(data):
           """ Shift a byte of data to the 74HC595 shift register. """
           for i in range(8):
               SDI.value = 0x80 & (data << i)
               SRCLK.on()
               SRCLK.off()
           RCLK.on()
           RCLK.off()

#. Actualiza continuamente la pantalla con el valor actual del contador, mostrando cada dígito secuencialmente.

   .. code-block:: python

       def loop():
           """ Main loop to update the 7-segment display with counter value. """
           global counter
           while True:
               for i in range(4):
                   clearDisplay()
                   pickDigit(i)
                   digit = (counter // (10 ** i)) % 10
                   hc595_shift(number[digit])
                   time.sleep(0.001)

#. Limpia la pantalla de 7 segmentos al apagar todos los segmentos antes de mostrar el siguiente dígito.

   .. code-block:: python

       def clearDisplay():
           """ Clear the 7-segment display. """
           for _ in range(8):
               SDI.on()
               SRCLK.on()
               SRCLK.off()
           RCLK.on()
           RCLK.off()

#. Selecciona cuál dígito de la pantalla de 7 segmentos activar. Cada dígito es controlado por un pin GPIO separado.

   .. code-block:: python

       def pickDigit(digit):
           """ Select a digit for display on the 7-segment display. """
           for pin in placePin:
               pin.off()
           placePin[digit].on()

#. Libera los recursos GPIO y detiene el temporizador cuando se interrumpe el programa.

   .. code-block:: python

       except KeyboardInterrupt:
           # Manejar la interrupción del script (por ejemplo, Ctrl+C)
           destroy()