05digital-2

用2位数码管显示CPU温度

概述

上一篇 我们学习使用1位数码管显示个位数字倒计时，这次我们学习使用2位数码管显示CPU的温度。

通过本节课，我们能学习到：

• 2位数码管的显示原理
• 视觉暂留显示技巧

所需硬件

• 树莓派 x1
• 面包板 x1
• 杜邦线 x9
• 2位数码管 x1

原理说明

我们今天使用的是 3261BS 型号的2位共阳数码管，先看看它的电路原理图：

通过 上一篇 的学习，我们能够看懂1位数码管的电路图了，而2位数码管可以简单的理解为2个1位数码管的组合。

我们看最下面的一张图，10号引脚和5号引脚，分别是数码管第一个数字和第二个数字的公共阳极。

目标一：让数码管1和数码管2的 A 管分别亮起来

数码管	期望达到的效果	需要做的电路控制
数码管1	A 管亮	10号引脚高电压，3号引脚低电压
数码管2	A 管亮	5 号引脚高电压，3号引脚低电压

这个和操作1位数码管是一样的，但再看看接下来的目标可能就比较麻烦了：

目标二：让数码管1的 A 管亮，同时让数码管2的 A 管不亮

数码管	期望达到的效果	需要做的电路控制
数码管1	A 管亮	10号引脚高电压，3号引脚低电压
数码管2	A 管不亮	5号引脚高电压，3号引脚高电压

问题出来了：因为3号引脚是共用的，所以这种电路控制无法实现。那怎么解决这个问题呢？为了解决这个问题，这里我们需要借助 视觉暂留

视觉暂留

这个原理最早源于电影制作。科学实验证明，人眼在某个视像消失后，仍可使该物像在视网膜上滞留0.1－0.4秒左右。电影胶片以每秒24格画面匀速转动，一系列静态画面就会因视觉暂留作用而造成一种连续的视觉印象，产生逼真的动感。家里常用的日光灯也是这个原理，日光灯并非一直亮着的，而是在以很快的频率进行亮灭亮灭，当闪烁的频率达到每秒25次以上的时候，人眼就认为是一直亮着的。

可以利用这个原理，只要在足够短的时间间隔里分别显示2个数码管的数字，在人的视觉上就会认为这2个数字是同时显示的。那我们在电路控制采用的办法就是对3号引脚进行分时分配：0.01秒用于数码管1的 A 管，接下来的0.01秒用于数码管2的 A 管，这样1秒钟之内可以刷新50次，确保数码管没有闪烁感。

连线图

在开始连接硬件电路之前，首先要做的事是将树莓派电脑关机，并断开电源。因为如果树莓派主板带电的时候，进行插接电路可能会导致电子元器件的烧毁，所以一定要记住：

连接电路的时候主板必须断电。

图片使用 Fritzing 绘制，更多示例图片请到 Fritzing官网 浏览。

电路原理图

示例代码

#!/usr/bin/env python
# encoding: utf-8

'''
接线图：
RPi    digital
7  <---> 10
11 <---> 5
13 <---> 3
15 <---> 9
29 <---> 8
31 <---> 6
33 <---> 7
35 <---> 4
37 <---> 1

'''

import RPi.GPIO as GPIO
import time
import os


# 数码管1-2正极分别使用的针脚
LED_POWER_1 = 7
LED_POWER_2 = 11

# A－G管分别使用的针脚
LED_A = 13
LED_B = 15
LED_C = 29
LED_D = 31
LED_E = 33
LED_F = 35
LED_G = 37

# 获取CPU温度
def get_cpu_temperature():
  return os.popen('vcgencmd measure_temp').read()[5:7]

# 重置数码管，熄灭所有数字
def reset():
  GPIO.output((LED_POWER_1, LED_POWER_2), GPIO.LOW)
  GPIO.output((LED_A, LED_B, LED_C, LED_D, LED_E, LED_F, LED_G), GPIO.HIGH)

# 设置第几个数码管亮起
def set_position(position):
  if position == 1:
    GPIO.output(LED_POWER_1, GPIO.HIGH)
  else:
    GPIO.output(LED_POWER_2, GPIO.HIGH)

# 显示数字0
def show0(p):
  reset()
  set_position(p)
  GPIO.output((LED_A, LED_B, LED_C, LED_D, LED_E, LED_F), GPIO.LOW)

# 显示数字1
def show1(p):
  reset()
  set_position(p)
  GPIO.output((LED_B, LED_C), GPIO.LOW)

# 显示数字2
def show2(p):
  reset()
  set_position(p)
  GPIO.output((LED_A, LED_B, LED_D, LED_E, LED_G), GPIO.LOW)

# 显示数字3
def show3(p):
  reset()
  set_position(p)
  GPIO.output((LED_A, LED_B, LED_C, LED_D, LED_G), GPIO.LOW)

# 显示数字4
def show4(p):
  reset()
  set_position(p)
  GPIO.output((LED_B, LED_C, LED_F, LED_G), GPIO.LOW)

# 显示数字5
def show5(p):
  reset()
  set_position(p)
  GPIO.output((LED_A, LED_C, LED_D, LED_F, LED_G), GPIO.LOW)

# 显示数字6
def show6(p):
  reset()
  set_position(p)
  GPIO.output((LED_A, LED_C, LED_D, LED_E, LED_F, LED_G), GPIO.LOW)

# 显示数字7
def show7(p):
  reset()
  set_position(p)
  GPIO.output((LED_A, LED_B, LED_C), GPIO.LOW)

# 显示数字8
def show8(p):
  reset()
  set_position(p)
  GPIO.output((LED_A, LED_B, LED_C, LED_D, LED_E, LED_F, LED_G), GPIO.LOW)

# 显示数字9
def show9(p):
  reset()
  set_position(p)
  GPIO.output((LED_A, LED_B, LED_C, LED_D, LED_F, LED_G), GPIO.LOW)

GPIO.setmode(GPIO.BOARD)

# 初始化引脚输出模式
GPIO.setup((LED_POWER_1, LED_POWER_2, LED_A, LED_B, LED_C, LED_D, LED_E, LED_F, LED_G), GPIO.OUT)

function_directory = locals()

try:
  while True:
    cpu_temperature = get_cpu_temperature()
    print 'CPU temperature = %s°C'%(cpu_temperature)

    loop = 0
    while loop < 200:
      loop += 1
      # 先显示高位
      position = 1
      for n in cpu_temperature:
        function_directory['show%s'%(n)](position)
        time.sleep(0.01)
        position += 1

except KeyboardInterrupt:
  GPIO.cleanup()

保存文件为digital-2.py，并运行之。

sudo python digital-2.py

最终效果

总结

我们使用视觉暂留的显示方式来驱动2位数码管显示数字，其它多位（如4位，8位）数码管的显示也和2位数码管的显示方式类似。

相关课程目录

1. 准备工作
2. 点亮LED
3. 呼吸灯
4. 用单位数码管显示数字倒计时
5. 用双位数码管显示CPU温度
6. 控制蜂鸣器发声
7. 用温湿度探头检测室内温度
8. 用光敏传感器检测光线强度
9. 超声波测距
10. 红外遥控器
11. 声控灯
12. 进步电机
13. 用液晶显示器显示文字
14. 继电器
15. 让摄像头工作