第 20 课 简单创作 - 秒表¶
介绍¶
在这个课程中，我们将使用4位7段数码管来制作一个秒表。
所需器件¶
原理图¶
使用7段数码管时，如果是共阳极数码管，将阳极引脚接电源；如果是共阴极，则将阴极引脚连接到GND。使用4位7段数码管时，共阳极或共阴极管脚控制显示的数字。只有一位数字有效，但是，根据视觉暂留原理，我们可以看到四个7段数码管都显示数字。这是因为电子扫描速度太快，我们无法注意到间隔。
4位7段数码管示意图如下：
原理图如下所示：
实验步骤¶
第 1 步：搭建电路。.
4位7段数码管 |
R3板 |
a |
2 |
b |
3 |
c |
4 |
d |
5 |
e |
6 |
f |
7 |
g |
8 |
p |
9 |
D1 |
13 |
D2 |
12 |
D3 |
11 |
D4 |
10 |
第 2 步：打开代码文件 Lesson_20_Stopwatch.ino。
第 3 步：选择 开发板 和 端口。
第 4 步：点击 上传 按钮来上传代码。
现在，你可以在 4 位 7 段数码管上看到数字每秒增加 1。
代码¶
代码分析¶
这就是代码的全部内容，比较长，我总结一下：
将4位7段数码管的所有引脚设置为输出。设置定时器1为0.1秒，所以当0.1秒的时候， add()
会被调用；但是在0.1秒过去之前， add() 还没有被调用。然后运行 loop() 函数，4个数码管显示
为0000。等待一段时间，0.1秒后，表明count=10，调用函数 add()。然后n++=1；因为1<10000，
不会恢复到0。运行 loop()，数码管显示为0001。0.1秒后，n增加1，n++=2，显示将变成0002，
然后是0003，一直到9999。n每秒增加1，显示的数字也相应增加，直到n=10000，n再次为0。
然后从0开始计数。
初始化定时器
Timer1.initialize(100000);
// set a timer of length 100000 microseconds(or 0.1 sec - or 10Hz => the led will blink 5 times, 5 cycles of on-and-off, per second)
Timer1.attachInterrupt( add ); // attach the service routine here
语句 attachInterrupt(add) 就是附加一个ISR函数，当有中断时调用 add() 函数。
Loop函数
void loop()
{
clearLEDs();//clear the 7-segment display screen
pickDigit(0);//Light up 7-segment display d1
pickNumber((n / 1000)); // get the value of thousand
delay(del);//delay 5ms
clearLEDs();//clear the 7-segment display screen
pickDigit(1);//Light up 7-segment display d2
pickNumber((n % 1000) / 100); // get the value of hundred
delay(del);//delay 5ms
clearLEDs();//clear the 7-segment display screen
pickDigit(2);//Light up 7-segment display d3
pickNumber(n % 100 / 10); //get the value of ten
delay(del);//delay 5ms
clearLEDs();//clear the 7-segment display screen
pickDigit(3);//Light up 7-segment display d4
pickNumber(n % 10); //Get the value of single digit
delay(del);//delay 5ms
}
loop() 用于让四段显示器显示一个数值的个位数、十位、十万位。
如n=1345、(1345/1000)=1、(1345%1000)/100)=3、((1345%100)/10)=4、(n%10)=5
pickDigit(int x) 函数
void pickDigit(int x) //light up a 7-segment display
{
//The 7-segment LED display is a common-cathode one. So also use digitalWrite to set d1 as high and the LED will go out
digitalWrite(d1, HIGH);
digitalWrite(d2, HIGH);
digitalWrite(d3, HIGH);
digitalWrite(d4, HIGH);
switch (x)
{
case 0:
digitalWrite(d1, LOW);//Light d1 up
break;
case 1:
digitalWrite(d2, LOW); //Light d2 up
break;
case 2:
digitalWrite(d3, LOW); //Light d3 up
break;
default:
digitalWrite(d4, LOW); //Light d4 up
break;
}
}
4位7段数码管为共阴的，将d1、d2、d3、d4全部设置为HIGH使其熄灭。
再来判断x的值：
x为0，让d1为低电平来让第4个数码管（左边第一个）工作。
x为1， 让第3个数码管工作。
x为2，让第2个数码管工作。
默认情况下，让第1个数码管（右边第一个）工作。
pickNumber(int x)函数
void pickNumber(int x)
{
switch (x)
{
default:
zero();
break;
case 1:
one();
break;
case 2:
two();
break;
case 3:
three();
break;
...
这个函数的功能是控制LED显示数字。调用 zero()、 one() 直到 nine() 函数显示 0-9 数字。
通过 x的值来判断显示什么数字：
默认情况，调用
zero()函数来显示0。x为1，调用
one()函数来显示1。x为2，调用
two()函数来显示2。x为3，调用
three()函数来显示3。x为4，调用
four()函数来显示4。x为5，调用
five()函数来显示5。x为6，调用
six()函数来显示6。x为7，调用
seven()函数来显示7。x为8，调用
eight()函数来显示8。x为9，调用
nine()函数来显示9。
以 zero() 为例：
zero() 函数是控制 LED 的高低电平。使用 digitalWrite() 将 a 设置为 f 为高，g 为低。根据刚才提到的引脚图，当a到f为高，g为低时，会显示数字0。
void zero() //the 7-segment led display 0
{
digitalWrite(a, HIGH);
digitalWrite(b, HIGH);
digitalWrite(c, HIGH);
digitalWrite(d, HIGH);
digitalWrite(e, HIGH);
digitalWrite(f, HIGH);
digitalWrite(g, LOW);
}
clearLEDs() 函数
void clearLEDs() //clear the 7-segment display screen
{
digitalWrite(a, LOW);
digitalWrite(b, LOW);
digitalWrite(c, LOW);
digitalWrite(d, LOW);
digitalWrite(e, LOW);
digitalWrite(f, LOW);
digitalWrite(g, LOW);
digitalWrite(p, LOW);
}
将a-p引脚都设置为低电平来让4位7段数码管全部熄灭。
add()函数
void add()
{
// Toggle LED
count ++;
if(count == 10)
{
count = 0;
n ++;
if(n == 10000)
{
n = 0;
}
}
}
count 的初始值是0，将 count 累加；加到10再重置为0，此时将 n 累加； n 加到10000后，再重置为0。