如何使用三個4位7段顯示制作學(xué)校倒計時日歷

步驟1：4位7段顯示

明顯的出發(fā)點是熟悉4位7段顯示器。這些單元來自我們?yōu)榻淌沂褂枚徺I的一些Elegoo stater套件，但最有可能與您在上圖中看到的部件一起購買。除了上面的物理設(shè)備圖像，您還可以看到該設(shè)備的引腳和原理圖。將Arduino編程為單獨的顯示字符非常簡單，但是要同時顯示整個單詞或數(shù)字是有趣的。與任何7段顯示一樣，可以通過打開字母段的不同組合來顯示數(shù)字和一些字符;使用4位7段單元的扭曲是每個數(shù)字的所有單個段都連接在一起，每個數(shù)字只有它自己的共用陰極或陽極單獨控制。實際上，使這些單元顯示單詞或數(shù)字的唯一方法仍然是一次一位數(shù);然而，數(shù)字的開啟和關(guān)閉速度都很快，以至于人眼看起來一直都在。

第2步：理解（和使用）Arduino端口

為了避免使用數(shù)以千計的“digitalWrite”命令打開和關(guān)閉我需要的所有組合，我決定熟悉Arduino上端口的使用平臺。使用此命令（例如：PORTA = B01110101;）可以同時打開和關(guān)閉8個數(shù)字I/O引腳，其中1表示等于向該引腳寫入“高電平”，0表示與寫入“低電平”相同到針。每個端口對應(yīng)Arduino上的8個引腳，可以用二進制（我使用的）或十六進制寫入。一個簡單的例子是上面的引腳輸出中顯示的Arduino Mega上的端口F和K，PORTF對應(yīng)于模擬引腳A0-A7和PORTK，對應(yīng)于模擬引腳A8-A15。非常感謝Adafruit社區(qū)在這個壯觀的引腳上的工作！

第3步：全力以赴

雖然上面的圖片很難看，但我決定未來編程的最合理布局是將每個4位7段分成上半部分和下半部分，然后將每一半分配給特定端口。這將允許我輕松查看我需要的數(shù)字，然后使用二進制輸出打開相應(yīng)的段到相關(guān)端口。使用port命令的十六進制版本會使每個命令（實際上是命令調(diào)用的2D數(shù)組）更短但在布局代碼時看起來更容易看到高/低組合而不是必須以十六進制轉(zhuǎn)換那些相同的組合，即使代碼從長遠(yuǎn)來看會更緊湊。為了幫助完成這個過程，我創(chuàng)建了一個圖表來顯示哪些數(shù)字/段與哪個端口分配相關(guān)聯(lián)。您還可以在上圖中看到，通過每個數(shù)字的共陰極引腳實現(xiàn)限流，而不是限制每個單獨的電流。

步驟4：代碼 - CountUpDownTimer

在幾次嘗試運行一系列嵌套for循環(huán)以控制時序和顯示失敗后，我開始研究適用于Arduino的并行處理。最后我遇到了一個名為“CountUpDownTimer”的預(yù)先存在的庫，可以在這里找到Arduino Playgound。該庫在后臺為您執(zhí)行計時，允許您在需要時撥打小時，分鐘和秒。然后將這些值作為參數(shù)傳遞給一個數(shù)組，該數(shù)組打開適當(dāng)?shù)亩我燥@示相應(yīng)的數(shù)字。唯一的復(fù)雜因素（除了創(chuàng)建數(shù)組 - 下一步更多）是我必須修改庫以添加“ShowDays”方法，該方法不是原始代碼的一部分。

#include

CountUpDownTimer T（DOWN， HIGH）; //Create the timer object void setup（）{

//Setting all digital pins as outputs

for （int i=3; i《=53; i++）

pinMode（i， OUTPUT）;

//Setting all analog pins as outputs

for （int a=A0; a《=A15; a++）

pinMode（a， OUTPUT）;

T.SetTimer（52，07，17，00）; // （days， hours， minutes， seconds）

T.StartTimer（）;

} void loop（） {

T.Timer（）;

int stepDelay = 50;

long sm = T.ShowMinutes（）;

long sh = T.ShowHours（）;

long sd = T.ShowDays（）;

for（int c = 0; c 《 4; c++）{

PORTB = upperArray［sm］［c］;

PORTL = lowerArray［sm］［c］;

PORTA = upperArray［sh］［c］;

PORTC = lowerArray［sh］［c］;

PORTF = upperArray［sd］［c］;

PORTK = lowerArray［sd］［c］;

delayMicroseconds（stepDelay）;

}

}

步驟5：代碼 - 2D數(shù)組

驅(qū)動端口的值被放置在一個單獨的2D陣列中，該陣列分成兩半，一個用于顯示器的上半部分，另一個用于下半部分。部分。端口分配基于顯示器的引腳，每列代表相應(yīng)的數(shù)字。這里的關(guān)鍵是將高點和低點的適當(dāng)組合應(yīng)用于每個連續(xù)數(shù)字的各個段和適當(dāng)?shù)墓碴帢O。 2D陣列長270行，占整個學(xué)年，四列寬，每個顯示四位數(shù)。盡管小時和分鐘從不調(diào)用陣列的大多數(shù)，但使用相同的結(jié)構(gòu)來驅(qū)動這些顯示器而不是每個部分的自定義陣列似乎更容易。上半部分和下半部分的前幾行如下所示。我還創(chuàng)建了您在上面看到的圖表，顯示哪些端口輸出與哪些段相對應(yīng)，以最大限度地減少錯誤并保持理智。

byte upperArray［270］［4］

{B00011111，B00111011，B00111101，B00111111}， //00u

{B00011111，B00111011，B00111101，B00100111}， //01u

{B00011111，B00111011，B00111101，B00110111}， //02u

{B00011111，B00111011，B00111101，B00110111}， //03u

{B00011111，B00111011，B00111101，B00101111}， //04u

{B00011111，B00111011，B00111101，B00111110}， //05u

{B00011111，B00111011，B00111101，B00111110}， //06u

{B00011111，B00111011，B00111101，B00110111}， //07u

{B00011111，B00111011，B00111101，B00111111}， //08u

{B00011111，B00111011，B00111101，B00111111}， //09u

{B00011111，B00111011，B00100101，B00111111}， //10u byte lowerArray［270］［4］{

{B00110101，B00110101，B00110101，B00110100}， //00

{B00110101，B00110101，B00110101，B00000100}， //01

{B00110101，B00110101，B00110101，B00110010}， //02

{B00110101，B00110101，B00110101，B00010110}， //03

{B00110101，B00110101，B00110101，B00000110}， //04

{B00110101，B00110101，B00110101，B00010110}， //05

{B00110101，B00110101，B00110101，B00110110}， //06

{B00110101，B00110101，B00110101，B00000100}， //07

{B00110101，B00110101，B00110101，B00110110}， //08

{B00110101，B00110101，B00110101，B00010110}， //09

{B00110101，B00110101，B00000101，B00110100}， //10

步驟6：LCD屏幕 - 后想法

我最初并不想包括靜態(tài)顯示倒計時的日期/時間結(jié)束的LCD屏幕;然而，當(dāng)我為該項目購買BASE時，有一個大小與小面包板大小相當(dāng)?shù)拈_放空間，因此它似乎是該項目的合理添加。該顯示器是標(biāo)準(zhǔn)的16x2單色白色藍色顯示屏，也來自Elegoo套件。除了數(shù)據(jù)和控制線的附加布線外，代碼修改也很簡單;我添加了預(yù)處理器功能，包括庫和定義用于每個所需連接的引腳，以及在void設(shè)置中顯示靜態(tài)消息的代碼，這樣只運行一次而不影響時序計數(shù)器。兩種修改如下所示：

#include

const int rs = 17， en = 16， d4 = 21， d5 = 20， d6 = 19， d7 = 18;

LiquidCrystal lcd（rs， en， d4， d5， d6， d7）; lcd.begin（16， 2）;

lcd.setCursor（0， 0）;

lcd.print（“Countdown Ends：”）;

lcd.setCursor（0， 1）;

lcd.print（“5/30/19 @ 3:10pm”）;

第7步：結(jié)論 - 問題和教訓(xùn)

這個項目中有問題的部分是迄今為止繁瑣的部分。首先，在硬件方面，使得所需的40多條數(shù)據(jù)線的布線看起來很整潔;接下來是2D陣列的創(chuàng)建，它包含顯示正確數(shù)字所需的高低組合。我必須做的一個小的硬件修改是調(diào)整我在每個顯示器的第四個數(shù)字上使用的限流電阻的大小;由于時間（并假設(shè)視覺的持續(xù)性），數(shù)字總是比其他數(shù)字亮一點，所以我增加該值，直到所有四位數(shù)的外觀看起來均勻。我確信通過某種時間共享或多路復(fù)用可能有一種更優(yōu)雅的方式來實現(xiàn)這一目標(biāo)，但我從經(jīng)驗中學(xué)到了很多東西，并意識到我剛剛開始劃清我們所說的這個神奇工具的表面“ Arduino“能夠完成。