使用Arduino制作按键计时系统的方法

原创于 2025-12-27 14:17:15 发布 · 660 阅读

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#算法

4. 按键处理函数 handleKeyPress()

一. 所需硬件

Arduino Uno控制器
1个四位共阴数码管
1个10k 欧姆电阻
1个按键
1个面包版
条线若干

二. 连接示意图

三. 程序

// 数码管a,b,c,d,e,f,g,dp对应引脚
#define SEG_A 7
#define SEG_B 8
#define SEG_C 9
#define SEG_D 10
#define SEG_E 11
#define SEG_F 12
#define SEG_G 13
#define SEG_H A0

#define COM1 2
#define COM2 3
#define COM3 5
#define COM4 6

#define KEY_PIN 4

int ledcount = 8;
int segCount = 4;
long previousMillis = 0;

// 数码管段码表（0-9，共阴极）
const unsigned char DuanMa[10] = {
  0x3f, // 0: 00111111
  0x06, // 1: 00000110
  0x5b, // 2: 01011011
  0x4f, // 3: 01001111
  0x66, // 4: 01100110
  0x6d, // 5: 01101101
  0x7d, // 6: 01111101
  0x07, // 7: 00000111
  0x7f, // 8: 01111111
  0x6f  // 9: 01101111
};

int ledPins[] = {7,8,9,10,11,12,13,A0};
int segPins[] = {2,3,5,6};
// 显示缓冲区：存储四位数码管的段码
unsigned char displayTemp[4];
// 全局变量：计数启停标志、按键状态（消抖）、计数使能
bool countEnable = false;
bool lastkeystate = LOW;
bool currentkeystate = LOW;

// 数码管段码输出函数（消影处理）
void deal(unsigned char value) {
  // 关闭所有段，消影
  for(int i=0; i<8; i++) {
    digitalWrite(ledPins[i], LOW);
  }
  delayMicroseconds(100); // 100微秒消影
  
  // 输出段码
  for(int i=0; i<8; i++) {
    digitalWrite(ledPins[i], bitRead(value, i));
  }
}

// 按键处理函数：检测按键状态，控制计数启停（消抖处理）
void handleKeyPress() {
  // 读取当前按键状态（按下为高电平，需外接上拉/下拉匹配）
  currentkeystate = digitalRead(KEY_PIN);
  
  // 按键消抖：当前状态与上一次不同，且稳定为高电平（按下）
  if(currentkeystate == HIGH && lastkeystate == LOW) {
    delay(20); // 消抖延迟20ms
    // 再次确认按键按下（避免误触）
    if(digitalRead(KEY_PIN) == HIGH) {
      countEnable = !countEnable; // 翻转计数使能状态
      // 等待按键释放（避免重复触发）
      while(digitalRead(KEY_PIN) == HIGH);
    }
  }
  // 更新上一次按键状态
  lastkeystate = currentkeystate;
}

void setup() {
  // 初始化数码管段引脚
  for(int ledpin = 0; ledpin<ledcount; ledpin++) {
    pinMode(ledPins[ledpin], OUTPUT);
  }
  // 初始化数码管位引脚
  for(int segpin = 0; segpin<segCount; segpin++) {
    pinMode(segPins[segpin], OUTPUT);
  }
  // 初始化按键引脚（默认输入，需外接上拉电阻，按下为高电平）
  pinMode(KEY_PIN, INPUT);
  
  // 初始化显示缓冲区为0
  displayTemp[0] = DuanMa[0];
  displayTemp[1] = DuanMa[0];
  displayTemp[2] = DuanMa[0];
  displayTemp[3] = DuanMa[0];
}

void loop() {
  static unsigned int num = 0;
  static unsigned long lastupdateTime = 0;
  static unsigned long lastscanTime = 0;
  static int currentDigit = 0;

  // 1. 处理按键逻辑（每次循环检测）
  handleKeyPress();

  // 2. 仅当计数使能时，更新数字（1秒加1）
  if(countEnable && millis() - lastupdateTime >= 1000) {
    lastupdateTime = millis();
    num = (num + 1) % 10000; // 四位数码管，计数0-9999循环
    
    // 更新显示缓冲区
    displayTemp[0] = DuanMa[num / 1000];    // 千位
    displayTemp[1] = DuanMa[(num % 1000) / 100]; // 百位
    displayTemp[2] = DuanMa[(num % 100) / 10];   // 十位
    displayTemp[3] = DuanMa[num % 10];           // 个位
  }

  // 3. 数码管动态扫描（每3ms扫描一位，保证显示稳定）
  if(millis() - lastscanTime >= 3) {
    lastscanTime = millis();
    
    // 步骤1：关闭当前数码管（消影）
    deal(0x00); // 关闭所有段
    digitalWrite(segPins[currentDigit], HIGH); // 关闭当前位选
    
    // 步骤2：切换到下一个数码管
    currentDigit = (currentDigit + 1) % 4;
    
    // 步骤3：打开新数码管并显示内容
    digitalWrite(segPins[currentDigit], LOW); // 打开新位选
    deal(displayTemp[currentDigit]); // 显示对应段码
  }
}

1. 引脚与常量定义

这部分用 #define 和数组定义了数码管段引脚（SEG_A~SEG_H）、位选引脚（COM1~COM4）、按键引脚（KEY_PIN），以及段码表 DuanMa （存储0-9的共阴极数码管段码），同时定义了数码管段数、位数等常量，方便后续修改硬件引脚。

2. 全局变量声明

声明了显示缓冲区 displayTemp （存储四位数码管要显示的段码）、计数使能标志 countEnable （控制计数启停）、按键状态变量 lastkeystate/currentkeystate （用于按键消抖），还有计时相关的 previousMillis 等变量，全局变量可在多个函数中共享数据。

3. 段码输出函数 deal()

这是数码管消影和段码输出的核心函数，先关闭所有段引脚消去残影，再根据传入的段码值，通过 bitRead 函数控制每个段引脚的高低电平，实现对应数字的显示。

4. 按键处理函数 handleKeyPress()

实现按键消抖和计数启停控制：先读取当前按键状态，对比上一次状态，若检测到按键按下则延迟20ms二次确认，确认后翻转 countEnable 的状态，同时等待按键释放避免重复触发，最后更新上一次按键状态。

5. 初始化函数 setup()

在Arduino上电后只执行一次，功能是将数码管段引脚、位选引脚设为输出模式，按键引脚设为输入模式，同时把显示缓冲区初始化为全0，确保开机时数码管显示 0000 。

6. 主循环函数 loop()

Arduino会反复执行这个函数，包含三个核心逻辑：调用 handleKeyPress() 检测按键状态；若 countEnable 为真且间隔1秒，计数器 num 加1并对10000取模（限制0-9999），再拆分 num 的千、百、十、个位，更新显示缓冲区；每3ms执行一次数码管动态扫描，依次切换四位数码管的位选引脚，调用 deal() 输出对应段码，利用人眼视觉暂留实现四位同时显示的效果。