GraftSense 基于 PCF8574 的八段光条数码管模块 （MicroPython）
GraftSense 基于 PCF8574 的八段光条数码管模块（MicroPython）
目录
简介
本项目为 GraftSense PCF8574-based 8-Segment LED Bar Module V1.0 提供了完整的 MicroPython 驱动支持，基于 PCF8574 I/O 扩展芯片实现 8 段 LED 光条的灵活控制，支持单个 / 多个 LED 开关、全局清除与电平显示（点亮前 N 个 LED），适用于电子 DIY 计数与状态显示、可视化数据演示等场景。模块通过 A0/A1/A2 跳线支持 8 种 I2C 地址（0x20–0x27），具备接口简便、占用 I2C 总线少、亮度均匀的优势。
主要功能
- ✅ 单 / 多 LED 精准控制：支持指定 LED（0–7 索引）的点亮 / 熄灭，或通过 8 位二进制值批量设置所有 LED 状态
- ✅ 电平显示模式：根据输入 level（0–8）自动点亮前 N 个 LED，适配电平指示、进度条等场景
- ✅ 全局状态管理：一键清除所有 LED（熄灭），或批量更新 8 段光条状态
- ✅ I2C 地址可配置：通过 A0/A1/A2 跳线设置 8 种 I2C 地址（0x20–0x27），支持多设备级联
- ✅ 宽电压兼容：支持 3.3V/5V 电平通信，适配不同主控设备的供电需求
- ✅ 中断支持（可选）：PCF8574 驱动支持 INT 引脚触发中断，结合回调实现低功耗状态检测
硬件要求
- 核心硬件：GraftSense PCF8574-based 8-Segment LED Bar Module V1.0（内置 PCF8574 芯片、8 段 LED 光条、地址跳线）
- 主控设备：支持 MicroPython v1.23.0+ 的开发板（如 Raspberry Pi Pico、ESP32、STM32 等）
- 接线配置：
- 表格
-
地址设置：通过模块背面 A0/A1/A2 跳线设置 I2C 地址：
-
A0/A1/A2 全下拉 → 地址 0x20
- A0/A1/A2 全上拉 → 地址 0x27
- 其余组合对应 0x21–0x26（详见模块背面地址表）
文件说明
表格
软件设计核心思想
- 分层驱动架构：底层
PCF8574类负责 I2C 通信与 GPIO 操作，上层LEDBar类专注 LED 光条控制，解耦硬件细节与业务逻辑 - 参数校验防护：对 LED 索引（0–7）、电平值（0–8）、端口值（0–255）进行严格校验，防止无效配置损坏硬件
- 状态缓存优化：通过
port属性缓存 8 位端口状态，避免频繁 I2C 读取，提升响应效率 - 中断安全设计：中断回调通过
micropython.schedule调度，避免在 ISR 中执行耗时 I2C 操作，提升系统稳定性 - 方法封装易用：将复杂的 I2C 操作封装为
set_led、set_all、display_level、clear等高层 API，降低使用门槛
使用说明
初始化流程
from machine import I2C, Pin
from pcf8574 import PCF8574
from led_bar import LEDBar
import time
# 初始化 I2C（示例：Raspberry Pi Pico I2C0，SDA=GP4，SCL=GP5，100kHz）
i2c = I2C(id=0, sda=Pin(4), scl=Pin(5), freq=100000)
# 扫描 I2C 设备，获取 PCF8574 地址
devices = i2c.scan()
pcf_addr = None
for dev in devices:
if 0x20 <= dev <= 0x27:
pcf_addr = dev
break
if not pcf_addr:
raise ValueError("PCF8574 not found on I2C bus!")
# 创建 PCF8574 实例
pcf = PCF8574(i2c, address=pcf_addr)
# 创建 8 段 LED 光条实例
ledbar = LEDBar(pcf)
核心操作
# 点亮第 3 个 LED（索引 2）
ledbar.set_led(2, True)
# 熄灭第 3 个 LED
ledbar.set_led(2, False)
# 批量设置：点亮前 4 个 LED（二进制 0b00001111）
ledbar.set_all(0b00001111)
# 电平显示：点亮前 6 个 LED
ledbar.display_level(6)
# 清除所有 LED（熄灭）
ledbar.clear()
示例程序
from machine import I2C, Pin
from pcf8574 import PCF8574
from led_bar import LEDBar
import time
# 上电延时
time.sleep(3)
print("FreakStudio: Test PCF8574 Eight-Segment LED Display Module ")
# 初始化 I2C
i2c = I2C(id=0, sda=Pin(4), scl=Pin(5), freq=100000)
# 扫描 I2C 设备
devices_list = i2c.scan()
if not devices_list:
print("No I2C device found!")
else:
print(f"I2C devices found: {len(devices_list)}")
for device in devices_list:
if 0x20 <= device <= 0x27:
print(f"I2C hexadecimal address: {hex(device)}")
# 初始化 PCF8574 与 LEDBar
pcf = PCF8574(i2c, address=device)
ledbar = LEDBar(pcf)
# 1. 单个 LED 点亮（第 3 个 LED，索引 2）
ledbar.set_led(2, True)
time.sleep(1)
# 2. 单个 LED 熄灭
ledbar.set_led(2, False)
time.sleep(1)
# 3. 批量设置：点亮前 4 个 LED
ledbar.set_all(0b00001111)
time.sleep(1)
# 4. 电平显示：点亮前 6 个 LED
ledbar.display_level(6)
time.sleep(1)
# 5. 跑马灯效果
for i in range(8):
ledbar.set_all(1 << i)
time.sleep(0.2)
# 6. 全部熄灭
ledbar.clear()
注意事项
- I2C 地址约束：PCF8574 仅支持 0x20–0x27 作为 I2C 地址，通过 A0/A1/A2 跳线设置，超出范围将触发
ValueError - LED 索引限制：
set_led方法仅支持 0–7 的 LED 索引，超出范围将抛出ValueError - 电平值范围：
display_level方法仅支持 0–8 的电平值，对应点亮 0–8 个 LED，超出范围将抛出ValueError - 端口值约束：
set_all方法仅支持 0–255（0x00–0xFF）的 8 位值，超出范围将抛出ValueError - I2C 操作安全：所有 I2C 读写操作非 ISR-safe，禁止在中断处理函数中直接调用，需通过
micropython.schedule调度 - 中断回调限制：中断回调函数需轻量，避免执行耗时操作（如串口打印、复杂计算），防止中断调度器异常
- 默认状态：模块初始化时默认熄灭所有 LED，需主动调用
set``_led、set_all或display_le``vel点亮
联系方式
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许可协议
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