MicroPython : ESP32/ESP8266 TM1637 Affichage LED à 4 chiffres et 7 segments

Découvrez comment interfacer l’affichage LED à 7 segments à 4 chiffres TM1637 avec les cartes ESP32 et ESP8266 programmées avec MicroPython. Apprenez à connecter l’écran aux tableaux et à les programmer pour afficher du texte, des chiffres et des caractères personnalisés. À titre d’exemple, nous allons créer un affichage de prévisionniste météo.

MicroPython : ESP32/ESP8266 avec affichage LED à 7 segments à 4 chiffres TM1637

Table des matières

Dans ce didacticiel, nous aborderons les sujets suivants :

Nouveau sur MicroPython ? Consultez notre eBook : Programmation MicroPython avec ESP32 et ESP8266 eBook (2e édition)

Conditions préalables

Pour suivre ce tutoriel, vous devez installer le firmware MicroPython sur vos cartes ESP32 ou ESP8266. Vous avez également besoin d’un IDE pour écrire et télécharger le code sur votre tableau. Nous vous suggérons d’utiliser Thonny IDE ou uPyCraft IDE :

ThonnyIDE :
L’EDI uPyCraft :

Présentation de l’affichage LED à 7 segments à 4 chiffres TM1637

L’écran LED à 4 chiffres et 7 segments TM1637 est un module d’affichage qui combine quatre chiffres à 7 segments sur un seul écran qui peut être contrôlé via le pilote TM1637. Le module particulier que nous utilisons ici comporte quatre chiffres séparés par deux points entre le deuxième et le troisième chiffre.

Affichage TM1637 à 4 chiffres et 7 segments

Il existe des modules similaires avec des points entre les chiffres.

Il existe également des modules similaires avec six chiffres à 7 segments. Ceux-ci nécessitent une bibliothèque différente de celle que nous utiliserons dans ce tutoriel.

Remarque : J’ai essayé d’utiliser mes six modules d’affichage à 7 segments, mais il semble que bon nombre de ces écrans soient défectueux par défaut. Je n’arrivais pas à faire fonctionner le mien. Ainsi, ce tutoriel ne portera que sur celui à quatre chiffres avec deux points au milieu.

Où acheter ?

Vous pouvez consulter notre page Maker Advisor Tools pour comparer le prix du module d’affichage à 4 chiffres et 7 segments TM1637 dans différents magasins :

Vous pouvez utiliser les liens précédents ou vous rendre directement sur MakerAdvisor.com/tools pour trouver toutes les pièces pour vos projets au meilleur prix !

Câblage de l’afficheur 7 segments à 4 chiffres TM1637 à l’ESP32 ou à l’ESP8266

Le câblage de l’écran à l’ESP32 et à l’ESP8266 est assez simple, car il ne nécessite que deux broches numériques : CLK et DI/O.

Affichage TM1637	ESP32	ESP8266
CLK	N’importe quelle broche numérique (par exemple : GPIO 19)*	N’importe quelle broche numérique (par exemple : GPIO 14 (D5))*
DIO	N’importe quelle broche numérique (par exemple : GPIO 18)*	N’importe quelle broche numérique (par exemple : GPIO 12 (D6))*
VCC	NIV	NIV
GND	GND	GND

* vous pouvez utiliser n’importe quel autre GPIO approprié. Consultez les guides de brochage ESP32 et ESP8266 :

ESP32

Nous connecterons la broche CLK au GPIO 19 et la broche DIO au GPIO 18, mais vous pouvez utiliser une autre combinaison de broches.

ESP8266

Nous connecterons la broche CLK au GPIO 14 (D5) et la broche DIO au GPIO 12 (D6), mais vous pouvez utiliser une combinaison différente de broches.

Bibliothèque MicroPython TM1637

Pour faciliter l’interface avec l’écran TM1637, nous utiliserons une version forkée de ce module MicroPython TM1637.

Suivez les étapes suivantes pour l’installer.

Cliquez ici pour télécharger notre version forkée du fichier tm1637.py.
Copiez le code dans un fichier sur Thonny IDE ;
Allez dans Fichier > Enregistrer sous… et sélectionnez Périphérique MicroPython ;
Enregistrez le fichier sous le nom tm1637.py (ne changez pas le nom).

Téléchargez le fichier TM1637.py sur le périphérique Micropython - Thonny IDE

"""
MicroPython TM1637 quad 7-segment LED display driver
https://github.com/mcauser/micropython-tm1637

MIT License
Copyright (c) 2016-2023 Mike Causer

Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
in the Software without restriction, including without limitation the rights
to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
furnished to do so, subject to the following conditions:

The above copyright notice and this permission notice shall be included in all
copies or substantial portions of the Software.

THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE
AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
SOFTWARE.
"""

__version__ = '1.3.0'

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 temperature_f(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[15]], 2) # degrees F

    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

Afficher le code brut

Une fois le module chargé sur la carte, vous pouvez désormais utiliser les fonctionnalités de la bibliothèque dans votre code pour vous connecter à l’écran TM1637.

Test de l’écran TM1637 (fonctions de base)

L’exemple suivant montre la plupart des fonctions prises en charge par la bibliothèque. Il s’agit d’une version modifiée et simplifiée de l’exemple fourni par la bibliothèque.

# Rui Santos & Sara Santos - Raspberryme.com
# Complete project details at https://Raspberryme.com/micropython-esp32-esp8266-tm1637-display/
import tm1637
from machine import Pin
from time import sleep

# Initialize display (adjust pins if needed)
display = tm1637.TM1637(clk=Pin(19), dio=Pin(18))
# Example for ESP8266 boards:
#display = tm1637.TM1637(clk=Pin(14), dio=Pin(12))

# Set display brightness
display.brightness(7)

while True:
        
    # all LEDS on "88:88"
    display.write([127, 255, 127, 127])
    sleep(1)

    # all LEDS off
    display.write([0, 0, 0, 0])
    sleep(1)

    # show "0123"
    display.write([63, 6, 91, 79])
    sleep(1)

    # show "COOL"
    display.write([0b00111001, 0b00111111, 0b00111111, 0b00111000])
    sleep(1)

    # show "HELP"
    display.show('help')
    sleep(1)

    # display "dEAd", "bEEF"
    display.hex(0xdead)
    sleep(1)
    display.hex(0xbeef)
    sleep(1)

    # show "12:59"
    display.numbers(12, 59)
    sleep(1)

    # show "-123"
    display.number(-123)
    sleep(1)

    # show temperature '24*C'
    display.temperature(24)
    sleep(1)
    
    # show temperature '75*F'
    display.temperature_f(75)
    sleep(1)

    # display scrolling text
    display.scroll('Raspberryme.com', delay=500)
    sleep(1)

Afficher le code brut

Voyons maintenant rapidement comment fonctionne le code pour comprendre comment utiliser les fonctions de la bibliothèque pour contrôler l’affichage.

Initialiser l’affichage

La ligne suivante initialise l’affichage. Vous pouvez le modifier pour utiliser différentes broches.

display = tm1637.TM1637(clk=Pin(19), dio=Pin(18))

Si vous utilisez une carte ESP8266, vous pouvez utiliser la combinaison de broches suivante :

display = tm1637.TM1637(clk=Pin(14), dio=Pin(12))

Régler la luminosité

Pour définir la luminosité de l’affichage, il vous suffit d’utiliser la méthode Bright() sur l’objet d’affichage. Passez un chiffre compris entre 0 (luminosité minimale) et 7 (luminosité maximale).

display.brightness(7)

Écriture de segments

Vous pouvez utiliser la méthode write() sur l’objet d’affichage pour contrôler les segments individuels de chaque caractère.

L’écran TM1637 est livré avec quatre chiffres d’affichage à 7 segments. Vous pouvez contrôler manuellement des segments individuels de chaque chiffre avec la méthode write() sur l’objet d’affichage.

Un octet (7 bits inférieurs) pour chaque segment. Le 8ème bit (MSB) est destiné aux deux points et uniquement au 2ème segment.