描述

背景

在本系列的第一篇文章中，我討論了一種直接通過 Raspberry Pi 2 驅動 7 段顯示器的非常簡單的方法。雖然這確實有效，但在實踐中它有許多注意事項和限制。首先，通過每個 LED 的電流受限于 Raspberry Pi 上每個 GPIO 引腳可以提供的電流。其次，如果所有段都點亮，則進入 GPIO 輸入引腳的累積電流超過了建議的輸入電流。雖然我毫不懷疑 Raspberry Pi 可以處理它，但我不建議長期使用它。

介紹

為了改進上一篇文章并以更有效的方式驅動七段顯示器，我將進行兩項重大更改。首先，我將使用 CMOS4511 集成電路芯片從二進制輸入驅動 7 段顯示器。其次，為了保護 GPIO 輸入晶體管將用于打開和關閉顯示器，電路將接地而不是 GPIO 引腳。

先決條件

1 個樹莓派 2

1 個 Cmos 4511 集成電路

4 x NPN 晶體管（或多或少取決于顯示的位數）

1 x 5641AS 7 段顯示器（或類似的 7 段顯示器）

7 x 220 歐姆電阻

4 x 1 kOhm 電阻器（與晶體管數量相同）

弗里茨

?

?

電路

上面的 fritzing 圖顯示了演示中使用的完整電路。如果需要輸出到 4511 和 GPIO，可以使用不同的 GPIO 引腳。

CMOS4511 IC 用于將二進制輸入轉換為 7 段顯示輸出。可以在數據表中找到 4511 的引腳分配。4個輸入D0-D3接到樹莓派上，7個輸出a到g通過220歐姆電阻接顯示器上相應的段。Vcc、BL、LT都要接電源[推薦3.3 v]和地應接地。LE 可以懸空。

從顯示器上看，每個數字顯示引腳都應連接到一個NPN晶體管的集電極，每個晶體管的發射極都可以接地。每個晶體管基極都可以通過一個 1 kOhm 電阻器連接到一個 GPIO 引腳。

代碼

由于核心代碼與以前的驅動程序相同，因此從以前的代碼中抽象出我們的新驅動程序是有意義的。為此，我們需要做一些小改動。

首先，因為我們要使用 4 個引腳而不是 7 個引腳來驅動我們的顯示器，我們需要覆蓋現有類中的 SetDisplay 方法，因此現在應該將其設置為虛擬以允許我們執行此操作。我們還需要覆蓋 ClearDisplay() 方法，因此它也被設置為虛擬的。

最重要的是，由于我們使用了一組不同的 GPIO 引腳，我們需要能夠提供不同的構造函數，但由于我們不想使用原始的基本構造函數，因此我們必須提供另一個，在這種情況下無參數構造函數。因為我們只希望派生類能夠使用它，所以我們可以將構造函數設置為受保護的。我們還可以利用此構造函數來設置先前在主構造函數中設置的取消標記，從而無需為這些字段提供受保護的訪問器。

 protected Display()
{
this.cts = new CancellationTokenSource();
this.token = new CancellationToken();
} 

我們需要對原始類做的最后一件事是使派生類可以訪問顯示數組

protected GpioPin[] Displays
        {
            get
            {
                return this.displays;
            }

            set
            {
                this.displays = value;
            }
        } 

現在我們已準備好創建新的派生類。應該創建一個類似于我們原始基類的新構造函數，但我們只需要提供 4 個輸出引腳 [for the 4511 D0-D3]，然后是我們的顯示引腳。然后根據基類執行引腳的初始化。

接下來我們可以提供重寫的 SetDisplay 方法。此版本不是將提供的 int 轉換為其 7 段表示形式，而是將提供的 in 轉換為其二進制表示形式。

protected override void SetDisplay(GpioPin displayPin, int value)
        {
            this.ClearDisplay();

            switch (value)
            {
                case 0:
                    this.SetLow(new GpioPin[] { this.pinBcd0, this.pinBcd1, this.pinBcd2, this.pinBcd3 });
                    break;
                case 1:
                    this.SetHigh(new GpioPin[] { this.pinBcd0 });
                    this.SetLow(new GpioPin[] { this.pinBcd1, this.pinBcd2, this.pinBcd3 });
                    break;
                case 2:
                    this.SetHigh(new GpioPin[] { this.pinBcd1 });
                    this.SetLow(new GpioPin[] { this.pinBcd0, this.pinBcd2, this.pinBcd3 });
                    break;
                case 3:
                    this.SetHigh(new GpioPin[] { this.pinBcd0, this.pinBcd1 });
                    this.SetLow(new GpioPin[] { this.pinBcd2, this.pinBcd3 });
                    break;
                case 4:
                    this.SetHigh(new GpioPin[] { this.pinBcd2 });
                    this.SetLow(new GpioPin[] { this.pinBcd0, this.pinBcd1, this.pinBcd3 });
                    break;
                case 5:
                    this.SetHigh(new GpioPin[] { this.pinBcd0, this.pinBcd2 });
                    this.SetLow(new GpioPin[] { this.pinBcd1,this.pinBcd3 });
                    break;
                case 6:
                    this.SetHigh(new GpioPin[] { this.pinBcd1, this.pinBcd2});
                    this.SetLow(new GpioPin[] { this.pinBcd0, this.pinBcd3 });
                    break;
                case 7:
                    this.SetHigh(new GpioPin[] { this.pinBcd0, this.pinBcd1, this.pinBcd2 });
                    this.SetLow(new GpioPin[] { this.pinBcd3 });
                    break;
                case 8:
                    this.SetHigh(new GpioPin[] { this.pinBcd3 });
                    this.SetLow(new GpioPin[] { this.pinBcd0, this.pinBcd1, this.pinBcd2 });
                    break;
                case 9:
                    this.SetHigh(new GpioPin[] { this.pinBcd0, this.pinBcd3 });
                    this.SetLow(new GpioPin[] { this.pinBcd1, this.pinBcd2 });
                    break;
                case 10:  // Clear Display
                    this.SetHigh(new GpioPin[] { this.pinBcd0, this.pinBcd1, this.pinBcd2, this.pinBcd3 });
                    break;
                default:
                    this.SetHigh(new GpioPin[] { this.pinBcd0, this.pinBcd1, this.pinBcd2, this.pinBcd3 });
                    break;
            }

            this.SetHigh(new GpioPin[] { displayPin });
        }

此方法還有一個變化。也就是說，這次我們將 GPIO 設置為高電平，而不是將 GPIO 引腳設置為低電平來打開顯示數字。這是因為我們現在不是將引腳設置為低電平以允許電流流入 GPIO 引腳，而是將引腳??設置為高電平，然后“切換”允許電流流動并下沉至接地軌的晶體管。正是出于這個原因，我們還覆蓋了 ClearDisplays 方法以將所有 GPIO 引腳設置為低 [而不是高]。

 protected override void ClearDisplay()
{
this.SetLow(this.Displays);
} 

• 4511
• 5641AS
• C＃
• CMOS
• 網
• 樹莓派