Arduino学习笔记01：四位数码管的使用以及相关类库的编写

本小白遇到的问题：

Q1：四位数码管怎么接线

拆开包装的一瞬间本小白惊呆了：MD居然有十二个引脚！！老子的OLED屏幕才4个引脚！！
经过一番简单的搜索。本小白找到了这个：
怎么说呢，不明觉厉吧，不过这种高深莫测的图显然不是我这种层次的人能够揣测的，于是我继续搜索，找到了这个：

如图所示（图片来自百度经验）：
从这张图上，可以简单看出四位数码管的工作原理，四位数码管一共8*4个发光二极管，包括四个数管，每个数管为a,b,c,d,e,f,g,h八段（第八段为数管左下角的小数点，图中未画出）。共12个引脚，其中4个引脚控制标号1234的四个数管是否发光，8个引脚控制abcdefgh八段LED灯是否发光。
那么，怎么用ARDUINO来控制呢？
事实上，数码管分为共阳数码管和共阴数码管。顾名思义，共阳即共阳极，共阴即共阴极。对于共阳数码管，因为阳极共用，因此各引脚实际上与阴极相连，因此需给予低电平方能触发，共阴极引脚则相反。本小白采用的是共阳数码管，因此后续均以共阳数码管为基础讨论。
数码管的控制与LED灯的控制类似，比如给予引脚1和引脚a低电平，其余引脚高电平，则1a处的数码管被点亮。
接线也和LED灯类似，引脚1234直接与UNO的IO接口相连即可，控制LED的引脚abcdefgh则需串联一220Ω的电阻。接线时，本小白采用的方案是：引脚a-h分别对应UNO的1-8，引脚1-4分别对于UNO的12-9（注意此处顺序！）
最终接线图：

（只需要知道接线异常麻烦即可，下边是有源蜂鸣器，另有他用，可以忽略）

接好线以后，就可以开始愉快的玩耍了！

Q2：怎么控制四个数管显示不同的内容

玩耍过程中发现一个严肃的问题，按照数码管的工作原理，四个数管显示的内容始终相同啊。如果我想让数码管显示“5678”，应该怎么办呢？
实验表明，如果我让数管1快速显示“5”然后关闭，数管2快速显示“6”然后关闭……
只要速度够快，人眼看到的就是“5678”！
示例程序如图所示（相关函数省略，简介及功能在注释里面）：

	clearLEDs();							//此处为将八个LED的引脚设为高电平，用于防止重影
	pickDigit(1);								//此处为将引脚1设为低电平，其余3引脚为高电平
	pickNumber(5);						//此处为控制八个LED使数码管输出为“5”
	delay(2);

	clearLEDs();
	pickDigit(2);
	pickNumber(6);
	delay(2);

	clearLEDs();
	pickDigit(3);
	pickNumber(7);
	delay(2);

	clearLEDs();
	pickDigit(4);
	pickNumber(8);
	delay(2);

这样，就可以控制数码管显示四个不同内容了

类库的建立：

库函数包括六个：

void begin();

该函数用于引脚的初始化，由于某种特殊的原因（懒），此处要求引脚连接方式固定（见上文）

void pickNumber(int number);

该函数用于将8个LED发光样式设定为对应的数字（0~9）；

void pickDigit(int digit);

该函数用于设定某一数管发光（低电平），其余不发光（高电平）

void clearLEDs();

该函数用于清空数码管（设置8个LED均为高电平）

void printNumber(int n);

该函数用于显示不带小点的数字（0~9999）

void pointNumber(int n, boolean n1, boolean n2, boolean n3, boolean n4);

该函数用于输出带小点的数字（0~9999），后四个参数分别对应四个小点的发光状态（1为发光，0为不发光），
如pointNumber（2134，0，1，1，0）的显示结果为21.3.4

下面为h文件

#ifndef LED4_H
#define LED4_H
#include "Arduino.h"

class LED4 {
public:
	void begin();										//用于引脚的初始化
	void pickNumber(int number);						//用于将8个LED发光样式设定为对应的数字（0~9）
	void pickDigit(int digit);							//用于设定某一数管发光（低电平），其余不发光（高电平）
	void clearLEDs();									//用于清空数码管
	void printNumber(int n);							//用于显示不带小点的数字（0~9999）
	void pointNumber(int n, boolean n1, boolean n2, boolean n3, boolean n4);						//用于输出带小点的数字（0~9999），后四个参数分别对应四个小点的发光状态（1为发光，0为不发光）

private:
	int a = 1;
	int b = 2;
	int c = 3;
	int d = 4;
	int e = 5;
	int f = 6;
	int g = 7;
	int p = 8;
	int d4 = 9;
	int d3 = 10;
	int d2 = 11;
	int d1 = 12;
};
#endif

下面为cpp文件：（懒得敲注释了，不过应该比较易懂，见谅）

#include "Arduino.h"
#include "LED4.h"

void LED4::begin()
{
	pinMode(d1, OUTPUT);
	pinMode(d2, OUTPUT);
	pinMode(d3, OUTPUT);
	pinMode(d4, OUTPUT);
	pinMode(a, OUTPUT);
	pinMode(b, OUTPUT);
	pinMode(c, OUTPUT);
	pinMode(d, OUTPUT);
	pinMode(e, OUTPUT);
	pinMode(f, OUTPUT);
	pinMode(g, OUTPUT);
	pinMode(p, OUTPUT);
}
void LED4::clearLEDs()
{
	digitalWrite(a, HIGH);
	digitalWrite(b, HIGH);
	digitalWrite(c, HIGH);
	digitalWrite(d, HIGH);
	digitalWrite(e, HIGH);
	digitalWrite(f, HIGH);
	digitalWrite(g, HIGH);
	digitalWrite(p, HIGH);
}
void LED4::pickDigit(int digit)
{
	digitalWrite(d1, LOW);
	digitalWrite(d2, LOW);
	digitalWrite(d3, LOW);
	digitalWrite(d4, LOW);

	switch (digit)
	{
	case 1:
		digitalWrite(d1, HIGH);
		break;
	case 2:
		digitalWrite(d2, HIGH);
		break;
	case 3:
		digitalWrite(d3, HIGH);
		break;
	default:
		digitalWrite(d4, HIGH);
		break;
	}
}
void LED4::pickNumber(int number)
{
	switch (number)
	{
	case 0:
		digitalWrite(a, LOW);
		digitalWrite(b, LOW);
		digitalWrite(c, LOW);
		digitalWrite(d, LOW);
		digitalWrite(e, LOW);
		digitalWrite(f, LOW);
		digitalWrite(g, HIGH);
		break;
	case 1:
		digitalWrite(a, HIGH);
		digitalWrite(b, LOW);
		digitalWrite(c, LOW);
		digitalWrite(d, HIGH);
		digitalWrite(e, HIGH);
		digitalWrite(f, HIGH);
		digitalWrite(g, HIGH);
		break;
	case 2:
		digitalWrite(a, LOW);
		digitalWrite(b, LOW);
		digitalWrite(c, HIGH);
		digitalWrite(d, LOW);
		digitalWrite(e, LOW);
		digitalWrite(f, HIGH);
		digitalWrite(g, LOW);
		break;
	case 3:
		digitalWrite(a, LOW);
		digitalWrite(b, LOW);
		digitalWrite(c, LOW);
		digitalWrite(d, LOW);
		digitalWrite(e, HIGH);
		digitalWrite(f, HIGH);
		digitalWrite(g, LOW);
		break;
	case 4:
		digitalWrite(a, HIGH);
		digitalWrite(b, LOW);
		digitalWrite(c, LOW);
		digitalWrite(d, HIGH);
		digitalWrite(e, HIGH);
		digitalWrite(f, LOW);
		digitalWrite(g, LOW);
		break;
	case 5:
		digitalWrite(a, LOW);
		digitalWrite(b, HIGH);
		digitalWrite(c, LOW);
		digitalWrite(d, LOW);
		digitalWrite(e, HIGH);
		digitalWrite(f, LOW);
		digitalWrite(g, LOW);
		break;
	case 6:
		digitalWrite(a, LOW);
		digitalWrite(b, HIGH);
		digitalWrite(c, LOW);
		digitalWrite(d, LOW);
		digitalWrite(e, LOW);
		digitalWrite(f, LOW);
		digitalWrite(g, LOW);
		break;
	case 7:
		digitalWrite(a, LOW);
		digitalWrite(b, LOW);
		digitalWrite(c, LOW);
		digitalWrite(d, HIGH);
		digitalWrite(e, HIGH);
		digitalWrite(f, HIGH);
		digitalWrite(g, HIGH);
		break;
	case 8:
		digitalWrite(a, LOW);
		digitalWrite(b, LOW);
		digitalWrite(c, LOW);
		digitalWrite(d, LOW);
		digitalWrite(e, LOW);
		digitalWrite(f, LOW);
		digitalWrite(g, LOW);
		break;
	case 9:
		digitalWrite(a, LOW);
		digitalWrite(b, LOW);
		digitalWrite(c, LOW);
		digitalWrite(d, LOW);
		digitalWrite(e, HIGH);
		digitalWrite(f, LOW);
		digitalWrite(g, LOW);
		break;
	}
}
void LED4::printNumber(int n)
{
	int i, j, k, l;

	i = n / 1000;
	j = (n % 1000) / 100;
	k = (n % 100) / 10;
	l = n % 10;

	
	clearLEDs();
	pickDigit(1);
	pickNumber(i);
	delay(2);

	clearLEDs();
	pickDigit(2);
	pickNumber(j);
	delay(2);

	clearLEDs();
	pickDigit(3);
	pickNumber(k);
	delay(2);

	clearLEDs();
	pickDigit(4);
	pickNumber(l);
	delay(2);
}
void LED4::pointNumber(int n, boolean n1, boolean n2, boolean n3, boolean n4)
{
	int i, j, k, l;

	i = n / 1000;
	j = (n % 1000) / 100;
	k = (n % 100) / 10;
	l = n % 10;


	clearLEDs();
	pickDigit(1);
	pickNumber(i);
	if(n1)
		digitalWrite(p, LOW);
	delay(2);

	clearLEDs();
	pickDigit(2);
	pickNumber(j);
	if (n2)
		digitalWrite(p, LOW);
	delay(2);

	clearLEDs();
	pickDigit(3);
	pickNumber(k);
	if (n3)
		digitalWrite(p, LOW);
	delay(2);

	clearLEDs();
	pickDigit(4);
	pickNumber(l);
	if (n4)
		digitalWrite(p, LOW);
	delay(2);
}

keywords.txt文件省略
下面为实例程序，用于番茄钟

#include "LED4.h"
LED4 led4;

int i,j,k;
int worktime = 45;        //番茄钟工作时间
int resttime = 8;         //番茄钟休息时间
int nowtime = 0;          //当前剩余时间
void setup()
{
  led4.begin();
  pinMode(13,OUTPUT);
}

void loop()
{
  start(worktime);        //开始工作
  FMtone(3000);           //工作结束，蜂鸣器发声提示
  start(resttime);        //开始休息
  FMtone(1000);           //休息结束，蜂鸣器发声提示
}

/*用于蜂鸣器发声*/
void FMtone(int t)
{
  digitalWrite(13,HIGH);
  delay(t);
  digitalWrite(13,LOW);
}

/*用于开始时长为t的倒计时*/
void start(int t)
{
  for(k = 0;k < 125;k++)                  /*下面循环默认从XX：59开始，此语句用于修正为从XX：00开始*/
    led4.pointNumber(t * 100,0,1,0,0);
    
  for(i = t - 1;i >= 0;i--)               /*分钟*/
  {           
    for(j = 59;j >= 0;j--)                /*秒*/
    {
      nowtime = i * 100 + j;
      for(k = 0;k < 118;k++)              /*库中pointNumber函数包括4个delay（2），此处理应为1000/8 = 125，但经实际修正，改为118*/
      {
        led4.pointNumber(nowtime,0,1,0,0);
      }
    }
  }
}

库下载地址：
https://download.csdn.net/download/weixin_43771001/10963621




以上