Регулируемый таймер обратного отсчета на Arduino Mega 2560

Создадим регулируемый таймер обратного отсчета с помощью 4-разрядного 7-сегментного дисплея и Arduino Mega 2560.

Компоненты

Для того, чтобы нам собрать таймер обратного отсчета на Ардуино нам нужны будут следующие компоненты:

Arduino Mega 2560 / Genuino Mega 2560 (любая Ардуино должна работать) × 1
4-разрядный 7-сегментный дисплей × 1
Кнопки × 4
Зуммер × 1
Перемычки × 21
Макетная плата × 1

Из программного обеспечения мы никуда без IDE Arduino.

Проект

Таймер обратного отсчета является, пожалуй, самым естественным проектом для 4-разрядного 7-сегментного дисплея. Исследуя то, что доступно в интернете, я нашел несколько проектов, но не нашел тот, который имел в виду, а именно, автономный настраиваемый таймер обратного отсчета, который можно удобно настроить с помощью кнопок (а не загружая измененный код). Поэтому я решил сделать один из них.

Я потратил некоторое время, чтобы написать код, который сделает его простым в использовании и настройке таймера, так что он может быть использован на практике.

Прилагаемый код также может быть использован в других проектах с 4-разрядным 7-сегментным дисплеем. В частности, в нем есть функция, которая отображает заданное число (0-9999) за заданный интервал времени. Возможно, такая функциональность есть в некоторых библиотеках, но быстрый поиск ее не выявил. Так как программирование такого дисплея дело немного хитрое (так как можно показывать только одну цифру за раз), то такая функция действительно удобна.

Схема соединения

Все компоненты мы соединяем согласно схеме ниже:

В собранном виде наш таймер будет выглядеть примерно так:

Код / скетч

В нашу среду разработки Arduino IDE мы должны загрузить следующий скетч:

#include <math.h>

int digit_pin[] = {6, 9, 10, 11}; // PWM Display digit pins from left to right

int speakerPin = 15;

#define DIGIT_ON  LOW
#define DIGIT_OFF  HIGH

int segA = 2; 
int segB = 3; 
int segC = 4; 
int segD = 5; 
int segE = A0; //pin 6 is used bij display 1 for its pwm function
int segF = 7; 
int segG = 8; 
//int segPD = ; 


int button1=13;
int button2=12;
int button3=16;
int button4=17;

int countdown_time = 60;

struct struct_digits {
    int digit[4];
  };


void setup() {                
  pinMode(segA, OUTPUT);
  pinMode(segB, OUTPUT);
  pinMode(segC, OUTPUT);
  pinMode(segD, OUTPUT);
  pinMode(segE, OUTPUT);
  pinMode(segF, OUTPUT);
  pinMode(segG, OUTPUT);

  for (int i=0; i<4; i++) {
    pinMode(digit_pin[i], OUTPUT);
  }

  pinMode(speakerPin, OUTPUT);

  pinMode(button1,INPUT_PULLUP);
  pinMode(button2,INPUT_PULLUP);
  pinMode(button3,INPUT_PULLUP);
  pinMode(button4,INPUT_PULLUP);
}


void playTone(int tone, int duration) {
  for (long k = 0; k < duration * 1000L; k += tone * 2) {  
    digitalWrite(speakerPin, HIGH);
    delayMicroseconds(tone);
    digitalWrite(speakerPin, LOW);
    delayMicroseconds(tone);
  }
}


void lightNumber(int numberToDisplay) {

#define SEGMENT_ON  HIGH
#define SEGMENT_OFF LOW

  switch (numberToDisplay){

  case 0:
    digitalWrite(segA, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segB, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segC, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segD, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segE, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segF, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segG, SEGMENT_OFF);
    break;

  case 1:
    digitalWrite(segA, SEGMENT_OFF);
    digitalWrite(segB, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segC, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segD, SEGMENT_OFF);
    digitalWrite(segE, SEGMENT_OFF);
    digitalWrite(segF, SEGMENT_OFF);
    digitalWrite(segG, SEGMENT_OFF);
    break;

  case 2:
    digitalWrite(segA, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segB, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segC, SEGMENT_OFF);
    digitalWrite(segD, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segE, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segF, SEGMENT_OFF);
    digitalWrite(segG, SEGMENT_ON);
    break;

  case 3:
    digitalWrite(segA, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segB, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segC, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segD, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segE, SEGMENT_OFF);
    digitalWrite(segF, SEGMENT_OFF);
    digitalWrite(segG, SEGMENT_ON);
    break;

  case 4:
    digitalWrite(segA, SEGMENT_OFF);
    digitalWrite(segB, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segC, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segD, SEGMENT_OFF);
    digitalWrite(segE, SEGMENT_OFF);
    digitalWrite(segF, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segG, SEGMENT_ON);
    break;

  case 5:
    digitalWrite(segA, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segB, SEGMENT_OFF);
    digitalWrite(segC, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segD, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segE, SEGMENT_OFF);
    digitalWrite(segF, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segG, SEGMENT_ON);
    break;

  case 6:
    digitalWrite(segA, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segB, SEGMENT_OFF);
    digitalWrite(segC, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segD, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segE, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segF, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segG, SEGMENT_ON);
    break;

  case 7:
    digitalWrite(segA, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segB, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segC, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segD, SEGMENT_OFF);
    digitalWrite(segE, SEGMENT_OFF);
    digitalWrite(segF, SEGMENT_OFF);
    digitalWrite(segG, SEGMENT_OFF);
    break;

  case 8:
    digitalWrite(segA, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segB, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segC, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segD, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segE, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segF, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segG, SEGMENT_ON);
    break;

  case 9:
    digitalWrite(segA, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segB, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segC, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segD, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segE, SEGMENT_OFF);
    digitalWrite(segF, SEGMENT_ON);
    digitalWrite(segG, SEGMENT_ON);
    break;

  case 10:
    digitalWrite(segA, SEGMENT_OFF);
    digitalWrite(segB, SEGMENT_OFF);
    digitalWrite(segC, SEGMENT_OFF);
    digitalWrite(segD, SEGMENT_OFF);
    digitalWrite(segE, SEGMENT_OFF);
    digitalWrite(segF, SEGMENT_OFF);
    digitalWrite(segG, SEGMENT_OFF);
    break;  
  }
 
}



void SwitchDigit(int digit) {
  for (int i=0; i<4; i++) {
    if (i == digit) {
      digitalWrite(digit_pin[i], DIGIT_ON);
    } else {
      digitalWrite(digit_pin[i], DIGIT_OFF);
    }
  }
}


struct struct_digits IntToDigits(int n){
  struct struct_digits dig;
  int zeros=0;
  int d;
  for (int i=0; i<4; i++) {
    d=n/pow(10,3-i);
    zeros += d;
    n = n - d*pow(10,3-i);
    if (zeros!=0 || i==3) {
      dig.digit[i]=d;
    } else {
      dig.digit[i]=10;
    }
  }
  return dig;
}

void PrintNumber(int n, int time) {
  struct struct_digits dig;

  dig = IntToDigits(n);
  
  for (int i=0; i<= time/20; i++) {
    if (digitalRead(button2)==LOW) {
      return;
    }
    for (int j=0; j<4; j++) {
      SwitchDigit(j);
      lightNumber(dig.digit[j]);
      delay(5);
    }
  }
}


bool Countdown(int n, int del){
  for (int q=n; q>0; q--){
    PrintNumber(q,del);
    if (digitalRead(button2)==LOW) {
      return false;
    }
  }
  PrintNumber(0,0);
  playTone(1519,1000);
  return true;
}



void reset() {
  int m, zeros, d, pressed3 = 0, pressed4 = 0;
  m=countdown_time;
  struct struct_digits dig;

  dig = IntToDigits(countdown_time);
  
  while (digitalRead(button1)==HIGH) {
    for (int j=0; j<4; j++) {
      SwitchDigit(j);
      lightNumber(dig.digit[j]);
      delay(5);
    }
    if (digitalRead(button3)==LOW) { 
      if (pressed3 == 0 || pressed3 > 30) {
        if (countdown_time > 0) {
          countdown_time -= 1 ;
        }
        dig = IntToDigits(countdown_time);
      } 
      pressed3 += 1;
    }
    else if (digitalRead(button4)==LOW) { 
      if (pressed4 == 0 || pressed4 > 30) {
        if (countdown_time <9999) {
          countdown_time += 1 ;
        }
        dig = IntToDigits(countdown_time);
      } 
      pressed4 += 1;
    }
    if (digitalRead(button3)==HIGH) {
      pressed3=0;
    }
    if (digitalRead(button4)==HIGH) {
      pressed4=0;
    }
  }
}

void loop(){
  reset();
  while (!Countdown(countdown_time,962)) {
    reset();
  }
  while (digitalRead(button2)==1){};
}

Видео

На этом всё.

3 комментария

Вадим
25 сентября 2020 в 06:05

Как сделать мигающую точку на экране?
Ответить
1. pit1
  23 января 2021 в 18:41
  
  доброго дня всем! Может кто подскажет как переделать скетч на дисплей TM1637 c четырьмя выводами..
  Ответить
TB
5 января 2022 в 06:31

Добрый. Как изменится код если использовать модуль индикатора (Модуль LED индикатор семисегментный 4-разрядный) Подключение более простое и второй вопрос есть ли функция цикличности. То есть что бы сигнал был каждое N время.
Ответить

Компоненты

Проект

Схема соединения

Код / скетч

Видео

Ответить Вадим Отменить ответ