本教程重点介绍在树莓派 Pico 上使用 TM1637 4 位数码管模块的方法。
所需组件
– 树莓派 Pico 或 Pico W
– TM1637 4 位数码管模块
– 面包板和跳线
– microUSB 数据线
TM1637 是一种带键盘扫描接口的 LED(发光二极管显示器)驱动控制专用电路,内部集成有 MCU 数字接口、数据锁存器、LED 高压驱动、键盘扫描等电路。TM1637 驱动的数码管模块因其控制引脚数量少而广受欢迎。在这 4 个引脚中,其中两个是电源引脚,其余两个引脚控制模块上的显示值。
引脚名称功能
CLK 时钟引脚有助于保持时钟脉冲与模块和微控制器的同步。
DIO 数据引脚有助于从微控制器发送和接收数据。
GND 接地 (GND) 用于与外部设备建立公共接地。
VCC 电源 (VCC) 输入引脚,用于为模块供电。接受 3.3-5V VCC。
树莓派 Pico I2C 引脚
RP2040 芯片有两个 I2C 控制器。两个 I2C 控制器都可以通过树莓派 Pico 的 GPIO 引脚访问。下表显示了 GPIO 引脚与两个 I2C 控制器的连接。控制器的每个连接都可以通过多个GPIO引脚进行配置,如图所示。但在使用 I2C 控制器之前,你应该在软件中配置要与特定 I2C 控制器一起使用的 GPIO 引脚。
I2C 控制器 GPIO 引脚
I2C0 – SDA GP0/GP4/GP8/GP12/GP16/GP20
I2C0 – SCL GP1/GP5/GP9/GP13/GP17/GP21
I2C1 – SDA GP2/GP6/GP10/GP14/GP18/GP26
I2C1 – SCL GP3/GP7/GP11/GP15/GP19/GP27
两个设备之间的连接相当简单。我们用 GP26 连接 CLK,用 GP27 连接 DIO。你也可以使用其他 SDA/SCL 引脚组合,如上表所示。
请遵循下图:
安装 TMP1637 库
要使用 TM1637 数码管模块对树莓派 Pico 进行编程,我们需要来自 GitHub 的 TM1637 库。
复制此库并将其保存在名为 tm1637.py 的树莓派 Pico 中。在 Thonny 中打开一个新文件。复制下面给出的库或从此链接获取。将其保存到树莓派 Pico,名称 tm1637.py,放在根目录或 lib 文件夹下。
from micropython import const from machine import Pin from time import sleep_us, sleep_ms TM1637_CMD1 = const(64) # 0x40 data command TM1637_CMD2 = const(192) # 0xC0 address command TM1637_CMD3 = const(128) # 0x80 display control command TM1637_DSP_ON = const(8) # 0x08 display on TM1637_DELAY = const(10) # 10us delay between clk/dio pulses TM1637_MSB = const(128) # msb is the decimal point or the colon depending on your display # 0-9, a-z, blank, dash, star _SEGMENTS = bytearray(b'\x3F\x06\x5B\x4F\x66\x6D\x7D\x07\x7F\x6F\x77\x7C\x39\x5E\x79\x71\x3D\x76\x06\x1E\x76\x38\x55\x54\x3F\x73\x67\x50\x6D\x78\x3E\x1C\x2A\x76\x6E\x5B\x00\x40\x63') class TM1637(object): """Library for quad 7-segment LED modules based on the TM1637 LED driver.""" def __init__(self, clk, dio, brightness=7): self.clk = clk self.dio = dio if not 0 <= brightness <= 7: raise ValueError("Brightness out of range") self._brightness = brightness self.clk.init(Pin.OUT, value=0) self.dio.init(Pin.OUT, value=0) sleep_us(TM1637_DELAY) self._write_data_cmd() self._write_dsp_ctrl() def _start(self): self.dio(0) sleep_us(TM1637_DELAY) self.clk(0) sleep_us(TM1637_DELAY) def _stop(self): self.dio(0) sleep_us(TM1637_DELAY) self.clk(1) sleep_us(TM1637_DELAY) self.dio(1) def _write_data_cmd(self): # automatic address increment, normal mode self._start() self._write_byte(TM1637_CMD1) self._stop() def _write_dsp_ctrl(self): # display on, set brightness self._start() self._write_byte(TM1637_CMD3 | TM1637_DSP_ON | self._brightness) self._stop() def _write_byte(self, b): for i in range(8): self.dio((b >> i) & 1) sleep_us(TM1637_DELAY) self.clk(1) sleep_us(TM1637_DELAY) self.clk(0) sleep_us(TM1637_DELAY) self.clk(0) sleep_us(TM1637_DELAY) self.clk(1) sleep_us(TM1637_DELAY) self.clk(0) sleep_us(TM1637_DELAY) def brightness(self, val=None): """Set the display brightness 0-7.""" # brightness 0 = 1/16th pulse width # brightness 7 = 14/16th pulse width if val is None: return self._brightness if not 0 <= val <= 7: raise ValueError("Brightness out of range") self._brightness = val self._write_data_cmd() self._write_dsp_ctrl() def write(self, segments, pos=0): """Display up to 6 segments moving right from a given position. The MSB in the 2nd segment controls the colon between the 2nd and 3rd segments.""" if not 0 <= pos <= 5: raise ValueError("Position out of range") self._write_data_cmd() self._start() self._write_byte(TM1637_CMD2 | pos) for seg in segments: self._write_byte(seg) self._stop() self._write_dsp_ctrl() def encode_digit(self, digit): """Convert a character 0-9, a-f to a segment.""" return _SEGMENTS[digit & 0x0f] def encode_string(self, string): """Convert an up to 4 character length string containing 0-9, a-z, space, dash, star to an array of segments, matching the length of the source string.""" segments = bytearray(len(string)) for i in range(len(string)): segments[i] = self.encode_char(string[i]) return segments def encode_char(self, char): """Convert a character 0-9, a-z, space, dash or star to a segment.""" o = ord(char) if o == 32: return _SEGMENTS[36] # space if o == 42: return _SEGMENTS[38] # star/degrees if o == 45: return _SEGMENTS[37] # dash if o >= 65 and o <= 90: return _SEGMENTS[o-55] # uppercase A-Z if o >= 97 and o <= 122: return _SEGMENTS[o-87] # lowercase a-z if o >= 48 and o <= 57: return _SEGMENTS[o-48] # 0-9 raise ValueError("Character out of range: {:d} '{:s}'".format(o, chr(o))) def hex(self, val): """Display a hex value 0x0000 through 0xffff, right aligned.""" string = '{:04x}'.format(val & 0xffff) self.write(self.encode_string(string)) def number(self, num): """Display a numeric value -999 through 9999, right aligned.""" # limit to range -999 to 9999 num = max(-999, min(num, 9999)) string = '{0: >4d}'.format(num) self.write(self.encode_string(string)) def numbers(self, num1, num2, colon=True): """Display two numeric values -9 through 99, with leading zeros and separated by a colon.""" num1 = max(-9, min(num1, 99)) num2 = max(-9, min(num2, 99)) segments = self.encode_string('{0:0>2d}{1:0>2d}'.format(num1, num2)) if colon: segments[1] |= 0x80 # colon on self.write(segments) def temperature(self, num): if num < -9: self.show('lo') # low elif num > 99: self.show('hi') # high else: string = '{0: >2d}'.format(num) self.write(self.encode_string(string)) self.write([_SEGMENTS[38], _SEGMENTS[12]], 2) # degrees C def show(self, string, colon=False): segments = self.encode_string(string) if len(segments) > 1 and colon: segments[1] |= 128 self.write(segments[:4]) def scroll(self, string, delay=250): segments = string if isinstance(string, list) else self.encode_string(string) data = [0] * 8 data[4:0] = list(segments) for i in range(len(segments) + 5): self.write(data[0+i:4+i]) sleep_ms(delay) class TM1637Decimal(TM1637): """Library for quad 7-segment LED modules based on the TM1637 LED driver. This class is meant to be used with decimal display modules (modules that have a decimal point after each 7-segment LED). """ def encode_string(self, string): """Convert a string to LED segments. Convert an up to 4 character length string containing 0-9, a-z, space, dash, star and '.' to an array of segments, matching the length of the source string.""" segments = bytearray(len(string.replace('.',''))) j = 0 for i in range(len(string)): if string[i] == '.' and j > 0: segments[j-1] |= TM1637_MSB continue segments[j] = self.encode_char(string[i]) j += 1 return segments
树莓派 Pico MicroPython:TM1637 代码
树莓派 Pico W 需要预加载 MicroPython UF2 文件才能在 MicroPython 中对其进行编程。你可以阅读我们的树莓派 Pico 入门指南,其中我们展示了在 MicroPython 中开始编程 RP2040 所需的所有步骤。
如上图所示完成所有连接后,使用 USB 数据线将 Pico 连接到你的计算机。打开 IDE,将以下代码粘贴到新项目中。
import tm1637 from machine import Pin import time tm = tm1637.TM1637(clk=Pin(0), dio=Pin(1)) #set brightness(0-7) tm.brightness(5) # display "10:24" tm.numbers(10, 24, colon=True) time.sleep(2) # Word tm.show("AbCd", colon=False) time.sleep(2) # display "COOL" tm.write([0b00111001, 0b00111111, 0b00111111, 0b00111000]) time.sleep(2) # Clear all tm.show(" ") time.sleep(2) # display "bEEF" tm.hex(0xbeef) time.sleep(2) # display "-123" tm.number(-123) time.sleep(2) # show temperature '24*C' tm.temperature(24) time.sleep(2) #scroll display contents tm.scroll('RPI-ICU', delay=250)
通过单击“运行”图标或按 F5 键来运行代码。将脚本保存到你的树莓派 Pico中,作为 main.py 或任何其他文件扩展名为 “.py” 的名称。
成功上传代码后,你必须看到 TM1637 数码管模块显示更改的字符,每次更新之间有 2 秒的延迟。
TM1637 MicroPython 代码说明
首先,我们导入必要的模块。TM1637 模块用于与 7 段显示器通信,Pin 模块用于将 Pico W 引脚设置为输出引脚,Time 模块用于设置代码执行之间的延迟。
import tm1637 from machine import Pin import time
然后,我们定义一个名为 tm 的实例,并启动 Raspberry Pi Pico 的引脚 0 和 1,分别与引脚 CLK 和 DIO 连接。
tm = tm1637.TM1637(clk=Pin(0), dio=Pin(1))
tm.brightness 可以设置为介于 1 到 7 之间的值。将其设置为“1”会将 TM1637 亮度设置为最低,“7”会亮起所有 LED。
tm.brightness(5)
接下来的行在冒号的两侧显示 2 个独立的数字,前导为零。如果不希望冒号显示在数字之间,则可以将参数冒号设置为 False。
tm.numbers(10, 24, colon=True) time.sleep(2)
写入函数可用于点亮 LED 的每个部分。它的参数是 8 位二进制数,其中每个位对应于 7 段显示器的一个段。
tm.write([0b00111001, 0b00111111, 0b00111111, 0b00111000])
为了更好地理解上面的代码,让我们看到一个 7 段显示,其中标记了段。
__2__ | | | 0 -> 011 1111 -> 0x3f 1 | | 3 | 1 -> 010 0001 -> 0x21 |__7__| | 2 -> 111 0110 -> 0x76 | | | 4 -> ... 6 | | 4 | ... |__5__| | 9 -> ... -> 0x5f
在函数 tm.write 中,第一个参数是 0b00111001,它将在 TM1637 模块上显示单词“cool”的第一个字母(即字母 c)。参数中最低有效位表示段“a”,最高有效位表示段“DP”。因此,0b00111001 将点亮 7 段显示中的段 a、d、e 和 f。同样,参数 0b00111111、0b001111111 和 0b00111000 将分别显示字母“o”、“o”和“l”。
接下来,我们使用 tm.show 函数显示字符串 ‘heya’,使用 tm.hex 显示十六进制值,使用 tm.number 显示负数。函数 tm.number 可以显示数字 -999 到 9999,并且数字将右对齐。
tm.show('heya', colon=False) tm.hex(0xbeef) tm.number(-123)
如果要显示的内容不适合 TM1637 的 4 位段,则可以使用 scroll() 函数滚动内容。delay 参数以毫秒为单位取值,它是字符在向左滚动之前在片段中停留的时间。
scroll('scrolling', delay=250)
最后
将代码上传到电路板后,TM1637 4 位数码管模块将显示所有不同的数字和文本。
发表评论