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[项目] 定时器（四位数码管）

本帖最后由丄帝De咗臂于 2015-6-12 21:34 编辑

【简介】定时器可以让我们更有时间观念，可以帮助我们更合力地管理时间。这里我使用四位数码管实现定时功能。该定时提醒器在工作时，从规定时间倒计时至0停止。主要练习四位数码管的使用，以及Arduino的计时功能。四位数码管只显示小时和分钟：（一）从左至右，第一个和第二个数码管显示小时，第三个和第四个数码管显示分钟（二）为提倡节约用电，小时和分钟不同时显示，而是闪烁显示，闪烁间隔为1秒，也借此显示出秒的功能（三）可通过上下两个干簧管调整时间，上面的为加一小时，下面的为减一分钟。最后完成图如下

【器材】Arduino Nano，共阳四位数码管，干簧管×2，面包板，面包线

【原理】电路原理图如下

【接线】接线示意图如下

【程序】代码程序如下

/*24小时倒计时提醒器，能显示“小时”和“分钟”，“小时”和“分钟”每秒各轮流亮灭一次，显示出“秒”的功能，节省电能。
同时10小时、10分钟在0状态时，自动熄灭，以节省电能，同时有利于观察时间。程序带有时间范围限定功能，防止时钟计时器向上、下溢出：定时器内部时钟控制在24小时至48小时范围内，当显示0小时0分钟时，定时器提示灯（D13）点亮，同时接通继电器触发控制电路工作*/
//设置8段笔画,采用超高亮度4位共阳极数码管
int a = 15;   //设置A1口连接数码管a段
int b = 19;   //设置A5口连接数码管b段
int c = 7;    //设置D7口连接数码管c段
int d = 5;    //设置D5口连接数码管d段
int e = 4;    //设置D4口连接数码管e段
int f = 16;   //设置A2口连接数码管f段
int g = 8;    //设置D8口连接数码管g段
int dp = 6;   //设置D6口连接数码管dp段
int d1=14;    //设置A0口连接第一个数码管共阳极，该数码管显示小时十位
int d2=17;    //设置A3口连接第二个数码管共阳极，该数码管显示小时个位
int d3=18;    //设置A4口连接第三个数码管共阳极，该数码管显示分钟十位
int d4=9;     //设置D9口连接第四个数码管共阳极，该数码管显示分钟个位
//定义变量一天为69120000，一秒为800，和现实时间比对后所得数据。
long oneDay =69120000; 
long n;       //定义时间的自变量
long aCount=0;//辅助计时器
//改用此数值对时钟进行调整，最小单位分钟用48000～60000，可以变成毫秒、秒
unsigned int oneMinute = 48000; 
int dela = 19; //此处数值对时钟的时进行微调，下同
int delb = 19;
int delc = 20;
int deld = 20;
/*采用变量：oneMinute = 48000；要比直接用48000运行速度慢；注释符号//越多，运行速度越慢。程序中的时钟调整必须在不改变程序其他代码和段落的情况下进行。目前最好的结果是int dela = 19;int delb = 19;int delc = 20;int deld = 20;*/
//以下用数组赋值，程序很简洁，小数点不用
byte segs[7] = { a, b, c, d, e, f, g };//除了小数点的7笔划段
byte seven_seg_digits[10][7] = 
{ 
  { 1,1,1,1,1,1,0 },//设置数码管显示0的数组
  { 0,1,1,0,0,0,0 },//设置数码管显示1的数组
  { 1,1,0,1,1,0,1 },//设置数码管显示2的数组
  { 1,1,1,1,0,0,1 },//设置数码管显示3的数组
  { 0,1,1,0,0,1,1 },//设置数码管显示4的数组
  { 1,0,1,1,0,1,1 },//设置数码管显示5的数组
  { 1,0,1,1,1,1,1 },//设置数码管显示6的数组
  { 1,1,1,0,0,0,0 },//设置数码管显示7的数组
  { 1,1,1,1,1,1,1 },//设置数码管显示8的数组
  { 1,1,1,1,0,1,1 } //设置数码管显示9的数组  
}; 
//********************************中断处理函数********************************//
void addhour()    //上面的干簧管触发，进行加1小时
{   
   digitalWrite(13,HIGH);//D13口置高电位
   digitalWrite(3, HIGH);//D3口置高电位
   aCount=0;             //辅助计时器归0
   digitalWrite(10, LOW);//因为重新设置时间，则报警停止
   digitalWrite(12, LOW);//同上
   n=n+2880000;          //1分钟为48000，乘以60即1小时为2880000
                         //加1小时，即 +2880000
   if (n>2*oneDay)  n=n-oneDay; 
}
void cutmin()     //下面的干簧管触发，进行减1分钟
{ 
   digitalWrite(1, HIGH);//D1口置高电位
   digitalWrite(2, HIGH);//D2口置高电位
   aCount=0;             //辅助计时器归0
   digitalWrite(10, LOW);//因为重新设置时间，则报警停止
   digitalWrite(12, LOW);//同上
   n=n-48000;  //1分钟为48000，减少1分钟，即 -48000

   //当时间变量n减少到00:01时，再往下减1分钟，则n<0,这时定时器内部时钟就应重新从24小时开始，往下减。
   if (n<oneDay) n=n+oneDay;
   digitalWrite(10, LOW);//重新设置时间，则报警停止
   digitalWrite(12, LOW);//同上
}
//***********************************子函数**************************************//
void dispDec(int x) //开启小数点
{
  digitalWrite(dp, LOW);  //小数点点亮
}
void clearLEDs()//清屏函数
{
  digitalWrite(a, HIGH); //数码管所有管脚熄灭
  digitalWrite(b, HIGH);
  digitalWrite(c, HIGH);
  digitalWrite(d, HIGH);
  digitalWrite(e, HIGH);
  digitalWrite(f, HIGH);
  digitalWrite(g, HIGH);
  digitalWrite(dp, HIGH);
}
void lightSegments(int x)//点亮对应数字的数码管
{
  for (int i = 0; i < 7; i++) 
  {
//点亮数字数组取反，点亮共阳极数码管
    digitalWrite(segs[i], !seven_seg_digits[x][i]);  
  }
}
void pickDigit(int x)   //定义pickDigit(x),其作用是开启哪一位数码管
{
  digitalWrite(d1, LOW);//初始设置第一位位数码管熄灭
  digitalWrite(d2, LOW);//初始设置第二位位数码管熄灭
  digitalWrite(d3, LOW);//初始设置第三位位数码管熄灭
  digitalWrite(d4, LOW);//初始设置第四位位数码管熄灭
  switch(x)
  {
  case 1: 
//第一个数码管为小时十位，每秒闪烁一次，小于10小时熄灭
    digitalWrite(d1, n%800<400&&(n/48000/60)%24>9); 
    break;
  case 2: 
//第二个数码管为小时个位，每秒闪烁一次
    digitalWrite(d2, n%800<400); 
    break;
  case 3: 
//第三个数码管为分钟十位，每秒闪烁一次，小于10分钟熄灭;
//1分钟时，还有10秒为0分时，从显示1变成现实01
    digitalWrite(d3, n%800>400&&(n/48000/10%6)>0||(n%oneDay<56000));
    break;
  default: 
//第四个数码管为分钟个位，每秒闪烁一次
    digitalWrite(d4, n%800>400); 
    break;
  }
}
//*****************************初始化函数*****************************//
void setup()
{
  for (int i=4; i<20; i++)
  { 
    pinMode(i, OUTPUT);   //设置D4到D19引脚为输出模式
    digitalWrite(i, HIGH);//四位共阳数码管都熄灭
  }
  pinMode(2, INPUT);      //内置上拉电阻,中断函数0
  pinMode(3, INPUT);      //内置上拉电阻,中断函数1
  digitalWrite(2, HIGH);  //内置上拉电阻
  digitalWrite(3, HIGH);  //内置上拉电阻
                          //设置引脚D13为输出模式（上面的for循环已设置）
  digitalWrite(13,LOW);   //设置成加1小时的中断函数的地端
  pinMode(1, OUTPUT);     //设置引脚D1为输出模式
  digitalWrite(1,LOW);    //设置成减1分钟的中断函数的地端
  digitalWrite(10, LOW);  //5V直流继电器线圈初始：不接通
  digitalWrite(12, LOW);  //5V直流继电器线圈初始：不接通
  n=oneDay+25920000;      //开机时间初始化设置为：8 小时59分
//下面是两个干簧管按钮，触发相应的中断函数，调整时间
  attachInterrupt(1,addhour, LOW); //加1小时的中断函数；接D13
  attachInterrupt(0, cutmin, LOW); //减1分钟的中断函数，接 D1
}
//*******************************主函数*******************************//
void loop()
{
  aCount++;//计数累加
  if (aCount>300)       //要等待0.375秒恢复中断开关的接地端功能
  { 
  digitalWrite(13, LOW);//800=1秒,300=0.375秒
  digitalWrite(1, LOW); //800=1秒,300=0.375秒
  }
/*以下是钟表的最关键代码——24小时进制的实现
为了实现24小时进制，通过尝试得到上面的代码，其原理是从原来的60分钟进制1小时得来的；在小时的基础上，除以10*/
   clearLEDs();           //数码管清屏
    pickDigit(1);          //小时十位数码管,采用1天24小时
//通过n除以48000再除以60再取除以24的余数再除以10来获取小时十位的数值并点亮数码管显示
    lightSegments((n/48000/60)%24/10); 
    delayMicroseconds(dela);//微调时钟快慢
    clearLEDs();            //数码管清屏
    pickDigit(2);           //小时个位数码管
//通过n除以48000再除以60再取除以24的余数再取除以10的余数来获取小时个位的数值并点亮数码管显示
    lightSegments((n/48000/60)%24%10); 
    dispDec(2);             //点亮小数点
    delayMicroseconds(delb);//微调时钟快慢
    clearLEDs();            //数码管清屏
    pickDigit(3);           //分钟十位数码管
//通过n除以48000再除以10再取除以6的余数来获取分钟十位的数值并点亮数码管显示
    lightSegments((n/48000/10)%6); 
    delayMicroseconds(delc);//微调时钟快慢
    clearLEDs();            //数码管清屏
    pickDigit(4);           //分钟个位数码管
//通过n除以48000再取除以10的余数来获取分钟个位的数值并点亮数码管显示
    lightSegments((n/48000)%10);
    delayMicroseconds(deld);//微调时钟快慢
    n--;//倒计时的时钟源，每次循环减一
    if (n%oneDay==oneMinute)  //这是倒计时终点的提醒功能,从0：1——0：0就报警
    {                         
       digitalWrite(10, HIGH);//启动5V直流继电器
       digitalWrite(12, HIGH);//启动5V直流继电器
    } 
}
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