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.. _1.1.5_c_pi5:

1.1.5 Display a 7 Segmenti a 4 Cifre
=========================================

Introduzione
-----------------

Ora, seguiamo le istruzioni per controllare un display a 7 segmenti a 4 cifre.

Componenti necessari
------------------------------

In questo progetto, abbiamo bisogno dei seguenti componenti. 

.. image:: ../img/list_4_digit.png

È sicuramente conveniente acquistare un kit completo, ecco il link:

.. list-table::
    :widths: 20 20 20
    :header-rows: 1

    *   - Nome	
        - COMPONENTI IN QUESTO KIT
        - LINK
    *   - Raphael Kit
        - 337
        - |link_Raphael_kit|

Puoi anche acquistarli separatamente dai link sottostanti.

.. list-table::
    :widths: 30 20
    :header-rows: 1

    *   - INTRODUZIONE COMPONENTI
        - LINK PER L'ACQUISTO

    *   - :ref:`cpn_gpio_extension_board`
        - |link_gpio_board_buy|
    *   - :ref:`cpn_breadboard`
        - |link_breadboard_buy|
    *   - :ref:`cpn_wires`
        - |link_wires_buy|
    *   - :ref:`cpn_resistor`
        - |link_resistor_buy|
    *   - :ref:`cpn_4_digit`
        - \-
    *   - :ref:`cpn_74hc595`
        - |link_74hc595_buy|

.. note::
    In questo progetto, per il display a 7 segmenti a 4 cifre, è necessario utilizzare il modello BS. Se si utilizza il modello AS, potrebbe non accendersi.

Schema di Collegamento
--------------------------

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


Procedure Sperimentali
-----------------------------------

**Passo 1:** Costruisci il circuito.

.. image:: ../img/image80.png

**Passo 2:** Accedi alla cartella del codice.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/raphael-kit/c/1.1.5/

**Passo 3:** Compila il codice.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    gcc 1.1.5_4-Digit.c -lwiringPi

**Passo 4:** Esegui il file eseguibile.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo ./a.out

Dopo l'esecuzione del codice, il programma inizierà a contare, incrementando di 1 ogni secondo, e il display a 7 segmenti a 4 cifre mostrerà il conteggio.

.. note::

    Se non funziona dopo l'esecuzione o appare un errore come: \"wiringPi.h: No such file or directory\", consulta :ref:`install_wiringpi`.

**Codice**

.. 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(); 
    }


**Spiegazione del Codice**

.. code-block:: c

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

Questi quattro pin controllano i pin dell'anodo comune del display a 7 segmenti a 4 cifre.

.. code-block:: c

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

Una matrice di codici di segmento da 0 a 9 in esadecimale (anodo comune).

.. code-block:: c

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

Seleziona la posizione del valore. Ogni volta è abilitata solo una posizione. La posizione abilitata sarà impostata su 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]);
        }
    }

La funzione viene utilizzata per impostare il numero visualizzato sul display a 7 segmenti a 4 cifre.

* ``clearDisplay()``: scrive 11111111 per spegnere i LED sul display a 7 segmenti per cancellare il contenuto visualizzato.
* ``pickDigit(0)``: seleziona il quarto display a 7 segmenti.
* ``hc595_shift(number[counter%10])``: il numero della singola cifra del contatore verrà visualizzato sul quarto segmento.

.. code-block:: c

    signal(SIGALRM, timer); 

Questa è una funzione fornita dal sistema. Il prototipo di codice è:

.. code-block:: c

    sig_t signal(int signum,sig_t handler);

Dopo aver eseguito la funzione ``signal()``, una volta che il processo riceve il corrispondente signum (in questo caso SIGALRM), sospende immediatamente il task corrente ed esegue la funzione impostata (in questo caso ``timer(sig)``).

.. code-block:: c

    alarm(1);

Questa è anche una funzione fornita dal sistema. Il prototipo del codice è:

.. code-block:: c

    unsigned int alarm (unsigned int seconds);

Genera un segnale SIGALRM dopo un certo numero di secondi.

.. code-block:: c

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

Usiamo le funzioni precedenti per implementare la funzione timer.
Dopo che l'``alarm()`` genera il segnale SIGALRM, viene chiamata la funzione timer. Aggiunge 1 al contatore e la funzione, ``alarm(1)``, verrà richiamata ripetutamente ogni 1 secondo.

Immagine del Fenomeno
-------------------------

.. image:: ../img/image81.jpeg