from machine import Pin

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# GPIO Pins

# DIP-Schalter
in_1 = Pin(19, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
in_2 = Pin(18, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
in_3 = Pin(5, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
in_4 = Pin(17, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
in_5 = Pin(16, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
in_6 = Pin(4, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
in_7 = Pin(0, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
in_8 = Pin(2, Pin.IN, Pin.PULL_UP)

# 74HC595
serial_output = Pin(25, Pin.OUT)  # Daten
output_copy = Pin(26, Pin.OUT)    # Latch (Daten in Ausgang schreiben)
takt_output = Pin(27, Pin.OUT)    # Takt

# ------------------------------------------------

# Bitmuster für die 7-Segment-Anzeige
anzeige = [
    # B, A, F, G, E, D, C, DP
    [1, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 0],  # 0
    [1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0],  # 1
    [1, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 0],  # 2
    [1, 1, 0, 1, 0, 1, 1, 0],  # 3
    [1, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 0],  # 4
    [0, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 0],  # 5
    [0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0],  # 6
    [1, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 0],  # 7
    [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0],  # 8
    [1, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 0]   # 9
]

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def zahl_einlesen():
    # Die zu anzeigende Zahl anhand der Stellung der DIP-Schalter berechnen.
    zahl = (
        # Die Rechnung (1 - x) ist notwendig weil durch die PULL-UP-Eingänge
        # ein HIGH bedeutet das der Schalter Aus ist bzw. umgekehrt.
        (1 - in_1.value()) * 1
        + (1 - in_2.value()) * 2
        + (1 - in_3.value()) * 3
        + (1 - in_4.value()) * 4
        + (1 - in_5.value()) * 5
        + (1 - in_6.value()) * 6
        + (1 - in_7.value()) * 7
        + (1 - in_8.value()) * 8
    )

    return zahl

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def schieberegister_schreiben(muster):
    # Latch auf LOW setzen.
    # Dadurch können neue Daten in das Schieberegister geschrieben werden,
    # ohne das sich die Ausgänge der 7-Segment-Anzeige sofort verändern.
    output_copy.value(0)

    # Alle 8 Bits des Bitmusters nacheinander in das Schieberegister schreiben.
    for i in range(8):

        # Das aktuell zu übertragende Bit auf den Daten-Pin schreiben.
        serial_output.value(muster[i])

        # Mit einer steigenden Flanke am Takt-Pin wird das Bit
        # in das Schieberegister übernommen.
        takt_output.value(1)
        takt_output.value(0)

    # Latch auf HIGH setzen.
    # Damit werden die zuvor eingeschobenen Daten auf die Ausgänge übernommen.
    output_copy.value(1)

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def zahl_anzeigen(zahl):
    # Standardmäßig bleibt der Dezimalpunkt ausgeschaltet.
    punkt = 0

    # Ist die berechnete Zahl größer als 9, kann sie nicht vollständig
    # auf einer einzelnen 7-Segment-Anzeige dargestellt werden.
    if zahl > 9:

        # In diesem Fall wird der Dezimalpunkt eingeschaltet.
        # Dieser zeigt an das die eigentliche Zahl größer als 9 ist.
        punkt = 1

        # Nur die letzte Stelle der Zahl anzeigen.
        # Beispiel: 17 % 10 ergibt 7.
        zahl = zahl % 10

    # Das passende Bitmuster für die Zahl aus der Liste holen.
    # Durch copy() wird eine Kopie erstellt, damit das ursprüngliche
    # Bitmuster in der Liste anzeige nicht verändert wird.
    muster = anzeige[zahl].copy()

    # Den Dezimalpunkt passend setzen.
    muster[7] = punkt

    # Das fertige Bitmuster an das Schieberegister übergeben.
    schieberegister_schreiben(muster)

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# Speichert die zuletzt angezeigte Zahl.
# Dadurch wird das Schieberegister nur neu beschrieben,
# wenn sich die Zahl tatsächlich geändert hat.
letzte_zahl = None

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while True:
    # Aktuelle Zahl aus den DIP-Schaltern einlesen.
    zahl = zahl_einlesen()

    # Nur reagieren wenn sich die Zahl seit dem letzten Durchlauf geändert hat.
    if zahl != letzte_zahl:

        # Zahl zur Kontrolle in der Konsole ausgeben.
        print(zahl)

        # Zahl auf der 7-Segment-Anzeige ausgeben.
        zahl_anzeigen(zahl)

        # Aktuelle Zahl als zuletzt angezeigte Zahl speichern.
        letzte_zahl = zahl