今回は前回予告の通りICL7139の7セグメント出力を読み取って数値化する実験です。

原理

そもそものICL7139の液晶表示の仕組みを紐解いてみます。
データシートのピン配列と液晶の1ブロックの対応は以下の図のようになっています。
BP1とBP2 2つのバックプレーンを利用することで、1つのピンに2つ分の信号をオーバーラップさせています。

実際にセグメントが「.0」を表示している時の信号の状態を下図に示しました。

テスト構成

BP1がhighの時の各信号とBP2がhighの時の各信号を読み取って並び替えることで、7ビットの2進数にすることで、逆の読み取りを行ってみようと思います。
なんとも遠回りな方法なのですが、ICL7139にはシリアル出力などの便利な機能はないので、この方法しかなさそうです。

実験用の回路はこのようにしました。
74HCシリーズを久しぶりに使いました。

テストプログラム

今回はテストなので、ICL7139の最下位桁のみ読み取って、I2C接続のLCDに表示します。
前回のテストプログラムに機能追加しています。

7セグメント読み取りテスト(最下桁のみ)
from machine import Pin, I2C
import sh1106
import time

# ICL 7319 mode controll function
def setmode(a):
    
    if (a == 0):
        # DC V
        relyreset.on()
        time.sleep_ms(100)
        relyreset.off()
        photor.off()
        amper.off()
        hilo.on()
    elif (a == 1):
        # AC V
        relyreset.on()
        time.sleep_ms(100)
        relyreset.off()
        photor.off()
        amper.off()
        hilo.off()
    elif (a == 2 ):
        # Ω LO
        relyset.on()
        time.sleep_ms(100)
        relyset.off()
        photor.off()
        hilo.off()
    elif ( a == 3 ):
        # Ω HI
        relyset.on()
        time.sleep_ms(100)
        relyset.off()
        photor.off()
        hilo.on()
    elif ( a == 4 ):
        # micro A
        photor.on()
        relyreset.on()
        time.sleep_ms(100)
        relyreset.off()
        amper.off()
    elif ( a == 5 ):
        # m A
        photor.on()
        relyreset.on()
        time.sleep_ms(100)
        relyreset.off()
        amper.on()
    display.fill(0)
    display.text(dispstr[mode], 0, 0, 1)
    display.show()
    
    return

# read LCD digit 0 and display in I2C LCD.
def readdvm():
    dvm=0
    dvmval=0
    segdict= { 16:0, 59:1, 12:2, 9:3, 35:4, 65:5, 64:6, 27:7, 0:8, 1:9 }
    # wait until bp2 == 1
    while (bp2.value() == 0):
        continue
    time.sleep_ms(1)
    dvm = 4*bc.value()+2*ad.value()+1*ge.value()
    # wait until bp1 == 1
    while (bp1.value() == 0):  
        continue
    time.sleep_ms(1)
    dvm += 64*bc.value()+32*ad.value()+16*ge.value()+8*fdp.value()
    # get dvm digit 0 read value from distionally
    dvmval= segdict.get(dvm,"unknown")
    if (dvmval != "unknown"):
        display.fill(0)
        display.text(str(dvm), 0, 0, 1)
        display.text(str(dvmval), 0, 8, 1)
    else :
        # sometime this happens..
        print(dvm)
    display.show()


# Initialize display
i2c = machine.SoftI2C(scl=machine.Pin(5), sda=machine.Pin(4), freq=400000)
display = sh1106.SH1106_I2C(128, 64, i2c, Pin(16), 0x3c, 180)
display.sleep(False)
dispstr = ["DC Voltage","AC Voltage","LO Register","HI Register","Micro Ampere","Milli Ampere"]

# Initialize ICL7139 control pin
# default = DC V pin0=off, pin3=off, pin6=on Relay reset
# phtor is used to controll DVM mode to Ampere. You need to reset rely.
photor = Pin(0, Pin.OUT)
photor.off()
# relyset is used to set relay mode = Ω
relyset = Pin(1, Pin.OUT)
relyset.off()
# relyreset is used to reset relay mode = V or A
relyreset = Pin(2, Pin.OUT)
relyreset.on()
time.sleep_ms(100)
relyreset.off()
# apmer is used to swtich microA/mA off = microA on = mA
amper = Pin(3, Pin.OUT)
amper.off()
# hilo is used to swtich HI-DC/LO-AC off = LO-AC = HI-DC
hilo = Pin(6, Pin.OUT)
hilo.on()
    
# Initialize Push button pin
pushb = Pin(7, Pin.IN,Pin.PULL_UP)

# Initialize LCD read pin
bp1 = Pin(8, Pin.IN)
bp2 = Pin(9, Pin.IN)
bc = Pin(10, Pin.IN)
ad = Pin(11, Pin.IN)
ge = Pin(12, Pin.IN)
fdp = Pin(13, Pin.IN)

# set mode = 0 (DCV)
mode = 0
setmode(mode)

# Wait push Button and increment mode value
while True:
    readdvm()
    if pushb.value() == 0:
        time.sleep_ms(20)
        mode +=1
        mode = mode % 6
        display.fill(0)
        display.text(str(mode), 0, 0, 1)
        display.show()
        setmode(mode)
        while (pushb.value() == 0):
            time.sleep_ms(100)
            continue
    continue

以下の箇所が肝のところで、読み取り値と実際の数字のマッピングを行う辞書データです。
segdict= { 16:0, 59:1, 12:2, 9:3, 35:4, 65:5, 64:6, 27:7, 0:8, 1:9 }

テスト結果

確認の状況を動画で載せてみます。
手で入力を触ることで、電圧が変動し、その表示桁の最下桁の内容がI2C LCDにも表示されているのがわかるでしょうか。(上段:読み取り値で下段:数値です。)

次回に向けて

ここまでで単体の読み取りが動作することが確認できました。すべての桁の読み取りを行うには、ラズパイのIOがすべてのLCDのピンを読み取るほど本数がないことから、少し工夫が必要です。また、こういった処理は、ラズパイのプログラマブルIOが得意な処理のような気がしますので、いろいろ研究してみたいと思います。