Raspberry Pi und Grove HAT
7-Segment-LED Anzeige und 4-Digit-Display
Hintergrundwissen zur 7-Segment-LED Anzeige, die Anschlussbelegungen und ihr Schaltzeichen erhältst du unter
- AVR Controller und BASCOM in der Kurzinformation „7-Segment-LED Anzeige“
- BASIC Stamp im Abschnitt 2: „Aufbau einer 7-Segment Anzeige".
Zur Vorbereitung auf Übung 1 sollte das o.g. Hintergrundwissen durchgearbeitet werden. An einer 7-Segment-LED Anzeige wird in Übung 1 gezeigt, wie sich einzelne Segmente der Anzeige ansteuern lassen.
Didaktisch methodische Einordnung
In dieser Lektion lernst du ...
- mit einem RasPi, Grove Base HAT und den GPIOs umzugehen.
- was eine 7-Segment-LED Anzeige ist, wie sie aufgebaut ist und angesteuert wird.
- was ein 4-Digit Display ist, wie es aufgebaut ist und angesteuert wird.
- Informationen einem Datenblatt zu entnehmen und praktisch umzusetzen.
- einen einfachen Schaltplan zu lesen.
- eine Schaltung nach Schaltplan aufzubauen und nach eigenen Vorgaben zu programmieren.
- Programmierfehler in der Sprache Python zu erkennen und zu beheben.
Übung 1 – Ein 7-Segment-LED Anzeige testen (MO)
Abb. 1
7-Segment-LED Anzeige und verschiedenfarbige Dioden unterschiedlicher Form und Größe.
| Übung 1 - Segmente einer 7-Segment_LED Anzeige testen | |
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Aufgabe |
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Material |
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Schaltskizze
Abb. 2 - Pin #35 bis #37 werden zuerst mit den Elektroden 10, 9, 7 und 6 verbunden. Nach dem Programmstart sollten vier Segmente auf dem Display leuchten. Anschließend werden die vier Pi-Anschlüsse mit den Elektroden 5, 4, 2 und 1 der Anzeige verbunden. Am Ende sollten alle acht Elemente der Anzeige angesprochen worden sein.
Schaltungsaufbau
Abb. 3
Die grünen Steckdrähte sind mit den Pins auf dem GPIO-Port verbunden. Der rote Steckdraht (common anode Typ) geht zu einem der 3,3 V Pins auf dem RasPi.
Eine mögliche Programmlösung zeigt das folgende Bild.
Das Programm 7Segment_test.py
Ergebnisse
Pin #38 ist mit Anschlusspin 7, Pin #37 mit Pin 9, Pin #36 mit Pin 6 und Pin #35 mit Pin 10 der 7-Segment-LED Anzeige verbunden. Welches Segment von welchem Pin des RasPi angesteuert wird, ist der folgenden Tabelle zu entnehmen:
Werden alle vier Ausgänge des RasPi auf HIGH gesetzt, leuchten die vier Segmente a, b, g und f.
Ausblicke
- Verbindet man alle acht Anschlüsse der Anzeige mit dem RasPi, lassen sich alle Ziffern zwischen 0 und 9, sowie verschiedene Klein- und Großbuchstaben des Alphabets auf der Anzeige darstellen. Probiert es selber aus.
- Wir haben gesehen, dass man zur Darstellung von Ziffern und Buchstaben auf einer 7-Segment-LED Anzeige acht Verbindungsleitungen benötigt. Für die Darstellung von gleichzeitig vier Ziffern wären damit 32 Anschlüsse notwendig. Wie man mit viel, viel weniger Anschlüssen auskommt um vier Ziffern und ein Zusatzzeichen darzustellen, zeigt die folgende Übung 2.
Testen des Moduls Grove 4-Digit Display
Erinnern wir uns, mit der Eingabe von
- grove_ <TAB> <TAB>
werden im Terminalfenster alle Sensoren aufgelistet, die derzeit von Seeedstudio programmtechnisch von Python unterstützt werden. In der Liste findet sich auch das Programm grove_4_digit_display.
Gibt man diesen Namen und den Port an, mit dem das Modul verbunden ist, wird eine Uhr mit der aktuellen Zeit gestartet; der Doppelpunkt blinkt im Sekundentakt:
- grove_4_digit_display <Port>
Wenn man auf dem Schlauch steht, mit welchen Ports dieses Modul verbunden werden darf, gibt man im LXTerminalfenster ein:
- grove_4_digit_display
und wartet auf die angezeigte Information. In unserem Fall sind alle digitalen Ports und der PWM-Port anschlussfähig. Einfacher geht es nicht!!!
Übung 2 – Ein 4-Digit Display ansteuern (MO)
Abb. 4
Grove 4-Digit Display
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