二进制时钟（原型机） DF创客社区

本帖最后由 nille 于 2014-8-27 13:26 编辑

前几天在makerpapa（创客老爹）搞的活动上，哥们王建伟过来说想做一个二进制的时钟，就是那种一看上去要算半天的时钟。比如有4个灯，第一个表示1，第二个表示2，第三个表示4，第4个表示8。这样的话，如果是2点就第二个灯亮，如果是5点就第一个和第三个灯亮，了解二进制的人都知道4个灯能表示的最大数是15，所以小时用4个灯就可以了。

至于分钟的话就需要6个灯，6个灯最大能表示的数是63。你要是带着这个表上街就能充分体现你程序猿的身份了。当时我立马被这个想法打动了，我说我要用护腕做一个，不但体现身份，还属于可穿戴，到时候撸开袖子开时间，还算半天，太拉风了。建伟同学立刻反驳了我的想法，说他要做个挂着的。最后我们求同存异，决定先把原型搭出来。

器件用的就是DFRobot的Arduino入门套件，里面刚好有10个5mm的LED，数量刚刚好。

先用Fritzing画个接线示意图吧，要不然这么多线，一会就插乱了。完成后的示意图如下所示。

其实就是LED灯的标准接发，正极接Arduino的IO口，负极串电阻接GND，只不过这里重复了10次。套件包里是红黄绿的LED个3个，还有一个全彩LED，这里我把这个全彩LED当作了红色LED使用，在图中我使用白色表示的这个全彩LED。

为了方便观看，我定义上面的LED表示小时，从左到右依次表示1、2、4、8，分别连接Arduino的2、3、4、5引脚。而下面的6个LED表示分钟，从左到右依次表示1、2、4、8、16、32，分别连接Arduino的6、7、8、9、10、11引脚。

如果大家想先验证一下硬件连接是否正确，可以自己写一个Arduino的程序测试一下，这里我就不测试了。完成后的实物图如下。

是不是感觉乱糟糟的一堆，图片中后面的4个LED都快看不见了。接下来就开始程序部分，这里我让计算机直接发送时间给Arduino，Arduino接收到之后再用二进制的方式显示出来。计算机端我用的是processing。

打开processing的软件后，我们在example中找到一个叫Clock的例子。

打开后processing界面如下所示。

这个例子的功能就是获取计算机的时间，然后用钟表的形式显示出来，例子的运行效果如下图所示。

我们就在这个例子的基础上修改一下吧，让它在显示时间的时候顺便把时间通过串行通信发送给Arduino。首先我们要在代码中import 串口的类库，并且定义一个串口对象myPort。

import processing.serial.*;

Serial myPort;  // Create object from Serial class


在setup函数中添加初始化串口的代码，设置波特率为9600。
  String portName = Serial.list()[0];
  myPort = new Serial(this, portName, 9600);<span style="font-family: 宋体; "></span>
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最后在draw函数的末端添加发送时间的代码，为了减少数据的发送频率，我们用一个变量oldMinute来保存当前的分钟数，这样只有分钟数变化的情况下，计算机才会发送一遍时间，发送的内容是一个字母T，加上小时和分钟的数据。T在这里充当了一个数据头的作用，Arduino也只有接收到T之后，才会处理后面的数据。

if(minute()!= oldMinute)
  {
    oldMinute = minute();
    myPort.write('T');
    myPort.write(hour());
    myPort.write(oldMinute);
  }
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完成processing的代码后我们来书写Arduino的代码。首先要定义小时和分钟两个变量，还要有一些说明和辅助变量。内容如下

//created 2014 by nille
//二进制时钟
//hour
//1、2、4、8对应端口2、3、4、5
//minute
//1、2、4、8、16、32对应端口6、7、8、9、10、11

int hour,minute;
int i;

在setup函数中将2到11的端口都设置为OUTPUT，同时设置串口波特率为9600。
void setup() 
{ 
  for(i=2;i<12;i++)
  {
    pinMode(i,OUTPUT);
  }
  Serial.begin(9600); 
} 
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在loop函数中接收数据，只有接收的字母T的时候才处理后面的数据，因为计算机的时间是24小时制，所以数据接收完成后要对小时数做一个判断，当小时数大于12的时候要将其转换的12小时以内。最后调用showTime函数显示二进制时间。

void loop() 
{
  if ( Serial.available())
  {
    if('T'== Serial.read())
    {
      while(!Serial.available());  //hour
      hour= Serial.read() ;

      while(!Serial.available());  //min
      minute= Serial.read();
        
      if(hour>12)
      hour = hour-12;
      
      showTime(); 
    }
  }
}
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showTime函数实现时间的二进制转换，这里我们用了一个除2将变量右移的技巧，大家都知道数据在计算机里是以二进制的形式存在的，假设5在计算机就存储为00000101，所以要显示5这个数就要点亮第一个和第三个灯，那程序会如何处理呢？

首先判断变量是奇数还是偶数，如果是奇数就要点亮第一个灯，实际上就是要判断最后一位是0还是1。判断完成后将变量除2，数据就变成了00000010，大家发现了吗，除2这个操作在二进制中就是将整个数列向由移动的一位。这样我们再判断数据的奇偶性就能决定是否点亮第二个LED，后面的以此类推，这样我们通过一个for循环就能快速的实现数据到二进制的转换。showTime函数如下。

void showTime()
{
  for(i=2;i<6;i++)
  {
    if(hour%2 == 1)
    {
      digitalWrite(i,HIGH);
    }
    else
    {
      digitalWrite(i,LOW);
    }
    hour = hour/2;
  }
  
  for(i=6;i<12;i++)
  {
    if(minute%2 == 1)
    {
      digitalWrite(i,HIGH);
    }
    else
    {
      digitalWrite(i,LOW);
    }
    minute = minute/2;
  }
}
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