wokwi arduino mega 2560 - 定时器与数码管显示

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链接：

https://wokwi.com/projects/415690255079386113

代码：

//数码管实验，1624221，1624222，单片机原理与接口技术
//教材P304页，习题2演示案例
#include "SevSeg.h"
 
// 实例化一个七段数码管控制器对象
SevSeg sevseg;
int deciSeconds = 0;
 
void setup() {
  // 定义数码管的数量
  byte numDigits = 4;
  
  // 定义控制每个数码管的引脚
  byte digitPins[] = {2, 3, 4, 5};
  
  // 定义控制七段中每一段的引脚
  byte segmentPins[] = {6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13};
  
  // 如果电阻在段引脚上，则设置为false；如果在数码管引脚上，则设置为true
  bool resistorsOnSegments = false;
  
  // 硬件配置，COMMON_ANODE表示公共阳极，COMMON_CATHODE表示公共阴极
  byte hardwareConfig = COMMON_ANODE;
  
  // 是否使用延迟来更新显示，通常设置为false以提高性能
  bool updateWithDelays = false;
  
  // 是否保留前导零，true表示保留，false表示不保留
  bool leadingZeros = false;
  
  // 如果小数点不存在或未连接，则设置为true
  bool disableDecPoint = false;
 
  // 初始化七段数码管控制器
  sevseg.begin(hardwareConfig, numDigits, digitPins, segmentPins, resistorsOnSegments,
               updateWithDelays, leadingZeros, disableDecPoint);
  
  // 设置数码管的亮度，学号后两位
  sevseg.setBrightness(66);

  Serial.begin(9600);

}
 
void loop() {
  // 使用静态变量来保持计时器和计数值在循环之间的状态
  static unsigned long timer = millis();
  // 检查是否已经过去了一毫秒（或更多）
  if (millis() - timer >= 10) {
    // 更新计时器
    timer += 10;
    // 每过一毫秒，计数值增加1（这里实际上是每秒增加1000，因为千分之一秒计数）
    // 注意：原注释中的"100 milliSeconds is equal to 1 deciSecond"可能有误，
    // 因为这里实际上是每次循环增加1，每秒大约增加1000（取决于循环速度）
    deciSeconds++;
    // 更新数码管显示的数字
    if(deciSeconds%100==0)
    {
      Serial.print("学号162422199: ");
      Serial.print(deciSeconds/100);
      Serial.println("秒");
    }
    if (deciSeconds <= 10000)
    {
      sevseg.setNumber(deciSeconds, 2); // -1表示不显示小数点
    } 
    // 当计数值达到10000时，更改为学号后四位，并等待10秒
    else if(deciSeconds > 10000 && deciSeconds <= 19999) {
      // 学号后四位
      sevseg.setNumber(2199, 0); // -1表示不显示小数点
    }
    else if(deciSeconds > 19999) {
      deciSeconds = 0;
      sevseg.setNumber(0, 0); // -1表示不显示小数点
    }
    
  }
  // 刷新数码管显示，这一步必须反复执行以保持显示更新
  sevseg.refreshDisplay();
}

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Wokwi Arduino Mega 2560 - 定时器与数码管显示实验报告

实验目的

本实验旨在通过Arduino Mega 2560微控制器驱动七段数码管，实现一个简单的定时器功能。通过编程控制数码管显示从0开始递增的计数值，并在特定条件下显示特定的数字（如学号后四位），以演示定时器和数码管显示的基本原理。

实验器材

• Arduino Mega 2560 微控制器
• 4位七段数码管显示器
• 电阻（如220Ω，用于限流）
• 连接线
• Wokwi在线仿真平台（用于代码测试和仿真）

实验原理

1. 七段数码管：七段数码管由7个LED段（a, b, c, d, e, f, g）组成，可以显示0-9的数字。通过控制这些段的亮灭，可以显示不同的数字。

2. 定时器：在Arduino中，可以使用millis()函数来实现简单的定时器功能。millis()函数返回自Arduino板开始运行当前程序以来的毫秒数。

3. SevSeg库：SevSeg库是一个用于驱动七段数码管的Arduino库，它简化了控制数码管的过程，包括硬件配置、数字显示和亮度调节等。

实验步骤

1. 硬件连接：
   • 将4位七段数码管的每一位的引脚连接到Arduino Mega 2560的数字引脚（如2, 3, 4, 5）。
   • 将七段数码管的每一段（a, b, c, d, e, f, g）的引脚连接到Arduino的其他数字引脚（如6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13，其中13可能用于小数点，但本实验未使用）。
   • 如果使用共阳极数码管，确保在SevSeg库中配置为COMMON_ANODE。
2. 软件编程：
   • 导入SevSeg库。
   • 初始化SevSeg对象，配置数码管的数量、引脚、硬件配置等。
   • 在setup()函数中设置数码管的亮度和其他参数。
   • 在loop()函数中使用millis()函数实现定时器功能，更新计数值并显示在数码管上。
   • 当计数值达到特定条件时，显示特定的数字（如学号后四位）。
3. 仿真测试：
   • 在Wokwi在线仿真平台上上传并运行代码。
   • 观察数码管的显示情况，验证定时器功能和特定条件下的数字显示是否正确。

实验代码

cpp复制代码

	#include "SevSeg.h"
	SevSeg sevseg;
	int deciSeconds = 0;
	void setup() {
	byte numDigits = 4;
	byte digitPins[] = {2, 3, 4, 5};
	byte segmentPins[] = {6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13};
	bool resistorsOnSegments = false;
	byte hardwareConfig = COMMON_ANODE;
	bool updateWithDelays = false;
	bool leadingZeros = false;
	bool disableDecPoint = true;
	sevseg.begin(hardwareConfig, numDigits, digitPins, segmentPins, resistorsOnSegments,
	updateWithDelays, leadingZeros, disableDecPoint);
	sevseg.setBrightness(66);
	Serial.begin(9600);
	}
	void loop() {
	static unsigned long timer = millis();
	if (millis() - timer >= 10) {
	timer += 10;
	deciSeconds++;
	if (deciSeconds % 100 == 0) {
	Serial.print("学号162422199: ");
	Serial.print(deciSeconds / 100);
	Serial.println("秒");
	}
	if (deciSeconds <= 10000) {
	sevseg.setNumber(deciSeconds, -1); // 不显示小数点
	} else if (deciSeconds > 10000 && deciSeconds <= 19999) {
	sevseg.setNumber(2199, -1); // 显示学号后四位，不显示小数点
	} else if (deciSeconds > 19999) {
	deciSeconds = 0;
	sevseg.setNumber(0, -1); // 重置并显示0，不显示小数点
	}
	}
	sevseg.refreshDisplay();
	}

实验结果

• 数码管从0开始递增显示计数值，每秒增加约100（由于millis()的精度和循环速度，实际增加速度可能略有差异）。
• 当计数值达到10000时，数码管显示学号后四位（2199）。
• 当计数值超过19999时，数码管重置为0，并继续递增显示。
• 串口监视器输出计数值的秒数，用于验证定时器的准确性。

实验结论

本实验成功实现了通过Arduino Mega 2560微控制器驱动七段数码管显示定时器的功能。通过编程控制数码管的显示内容，验证了定时器和数码管显示的基本原理。同时，实验也展示了如何使用SevSeg库简化数码管的控制过程。

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Wokwi Arduino Mega 2560 定时器详细课程教程

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一、课程简介

本课程将详细介绍 Arduino Mega 2560 的定时器功能，包括定时器的基本概念、定时器配置、定时中断的使用，以及如何在 Wokwi 平台上进行定时器的仿真和调试。通过本课程的学习，学员将掌握如何利用定时器实现精确的时间控制和周期性任务调度。

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二、课程内容

1. 定时器基础

• 定时器概念：定时器是单片机中的一种计数装置，用于测量时间间隔或产生精确的时间延迟。
• Arduino Mega 2560 定时器资源：Mega 2560 提供了多个定时器，包括 time0（8位）、time1（16位）、time2（8位）、time3（16位）、time4（16位）、time5（16位）。

2. 定时器配置

• 定时器控制寄存器：如 TCCRnA 和 TCCRnB，用于设置定时器的工作模式和预分频系数。
• 预分频系数：决定定时器的计数频率，通过配置 CS 位来实现。
• 工作模式：定时器支持多种工作模式，如普通模式、CTC 模式、快速 PWM 模式等。

3. 定时中断

• 定时中断概念：当定时器计数达到预设值时，会触发定时中断，执行中断服务程序（ISR）。
• 定时中断配置：
  • 使用第三方库，如 FlexiTimer2 或 MsTimer2，来简化定时中断的配置。
  • 设置定时中断周期和中断服务程序。
• 中断服务程序（ISR）：ISR 是定时中断发生时执行的特定代码段，用于处理定时事件。

4. 定时器应用实例

• LED 闪烁：使用定时中断控制 LED 以固定频率闪烁。
• PWM 输出：利用定时器的 PWM 模式生成特定频率和占空比的波形，用于控制电机速度或调节 LED 亮度。
• 事件触发：在定时中断中执行特定任务，如数据采集、状态更新等。

5. Wokwi 平台定时器仿真

• 创建项目：在 Wokwi 平台上选择 Arduino Mega 2560 型号，创建新的项目。
• 编写代码：配置定时器并编写中断服务程序。
• 仿真运行：观察定时器计数和中断触发的情况。
• 调试工具：使用串口监视器查看定时中断触发时的调试信息。

6. 高级定时器功能

• 输入捕捉：测量外部信号的周期或频率。
• 输出比较：在定时器计数达到特定值时输出特定信号。
• 相位修正 PWM：生成相位修正的 PWM 波形，提高波形质量。

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三、课程实践

• 项目一：使用定时中断控制 LED 以不同频率闪烁。
• 项目二：利用定时器生成 PWM 信号，控制电机速度变化。
• 项目三：结合输入捕捉功能，测量外部信号的周期并显示在串口监视器上。

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四、学习建议

• 理解原理：深入理解定时器的工作原理和配置方法。
• 动手实践：在 Wokwi 平台上进行定时器的仿真和调试，通过实例项目加深对定时器功能的理解。
• 参考文档：查阅 Arduino 官方文档和第三方库文档，获取更多关于定时器的信息和示例代码。

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五、学习资源

• 官方文档：Arduino 官方网站提供的定时器相关文档。
• 在线教程：Wokwi 平台的教程和 Arduino 中文社区的教程，特别是关于定时器和中断的章节。
• 书籍推荐：《Arduino 编程从入门到实践》、《Arduino 高级编程》等，这些书籍中通常包含关于定时器和中断的详细讲解和实例代码。

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通过本课程的学习，学员将掌握 Arduino Mega 2560 定时器的配置和使用方法，能够利用定时器实现精确的时间控制和周期性任务调度，为后续的复杂项目开发打下坚实的基础。

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Wokwi Arduino Mega 2560 - 数码管显示详细课程教程

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一、课程简介

本课程将详细介绍如何在 Wokwi 平台上使用 Arduino Mega 2560 控制数码管进行数字显示。通过本课程的学习，你将掌握数码管的基本工作原理、硬件连接方法、编程技巧以及实际项目应用。

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二、课程内容

1. 数码管基础

• 数码管类型：
  • 七段数码管：由七个发光二极管组成，用于显示数字 0-9。
  • 八段数码管：比七段数码管多一个发光二极管，用于显示小数点。
• 共阳极与共阴极数码管：
  • 共阳极数码管：所有发光二极管的阳极连接在一起。
  • 共阴极数码管：所有发光二极管的阴极连接在一起。

2. 硬件连接

• 准备材料：
  • Arduino Mega 2560 开发板
  • 数码管（本教程以八段共阴极数码管为例）
  • 电阻（用于限流，保护发光二极管）
  • 面包板及跳线
• 连接方法：
  • 将数码管的公共阴极连接到 Arduino 的 GND 引脚。
  • 将数码管的各段（a-g 和小数点 dp）分别连接到 Arduino 的数字输出引脚（如 2-9）。
  • 在每个段与 Arduino 引脚之间串联一个电阻（推荐 220Ω）。

3. 编程基础

• Arduino IDE：
  • 安装并打开 Arduino IDE。
  • 选择正确的开发板（Arduino Mega 2560）和端口。
• 编程思路：
  • 初始化数码管各段对应的引脚为输出模式。
  • 根据要显示的数字，点亮相应的段。
  • 使用延时函数控制显示时间。

4. 示例代码

#define D_a 2  // 数码管 a 段连接引脚
#define D_b 3  // 数码管 b 段连接引脚
#define D_c 4  // 数码管 c 段连接引脚
#define D_d 5  // 数码管 d 段连接引脚
#define D_e 6  // 数码管 e 段连接引脚
#define D_f 7  // 数码管 f 段连接引脚
#define D_g 8  // 数码管 g 段连接引脚
#define D_dp 9 // 数码管小数点 dp 段连接引脚

// 数码管段码表，0-9 对应的段点亮状态（1 为点亮，0 为熄灭）
unsigned char num[10][8] = {
  {1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0}, // 0
  {0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0}, // 1
  {1, 1, 0, 1, 1, 0, 1, 0}, // 2
  {1, 1, 1, 1, 0, 0, 1, 0}, // 3
  {0, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 0}, // 4
  {1, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 0}, // 5
  {1, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0}, // 6
  {1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0}, // 7
  {1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0}, // 8
  {1, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 0}  // 9
};

void setup() {
  // 初始化数码管各段引脚为输出模式
  pinMode(D_a, OUTPUT);
  pinMode(D_b, OUTPUT);
  pinMode(D_c, OUTPUT);
  pinMode(D_d, OUTPUT);
  pinMode(D_e, OUTPUT);
  pinMode(D_f, OUTPUT);
  pinMode(D_g, OUTPUT);
  pinMode(D_dp, OUTPUT);
}

void loop() {
  for (int i = 0; i < 10; i++) {
    // 显示数字 i
    displayNumber(i);
    delay(1000); // 延时 1 秒
  }
}

void displayNumber(int number) {
  // 根据段码表点亮相应的段
  digitalWrite(D_a, num[number][0]);
  digitalWrite(D_b, num[number][1]);
  digitalWrite(D_c, num[number][2]);
  digitalWrite(D_d, num[number][3]);
  digitalWrite(D_e, num[number][4]);
  digitalWrite(D_f, num[number][5]);
  digitalWrite(D_g, num[number][6]);
  digitalWrite(D_dp, num[number][7]);
}

cpp复制代码

	#define D_a 2 // 数码管 a 段连接引脚
	#define D_b 3 // 数码管 b 段连接引脚
	#define D_c 4 // 数码管 c 段连接引脚
	#define D_d 5 // 数码管 d 段连接引脚
	#define D_e 6 // 数码管 e 段连接引脚
	#define D_f 7 // 数码管 f 段连接引脚
	#define D_g 8 // 数码管 g 段连接引脚
	#define D_dp 9 // 数码管小数点 dp 段连接引脚
	// 数码管段码表，0-9 对应的段点亮状态（1 为点亮，0 为熄灭）
	unsigned char num[10][8] = {
	{1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0}, // 0
	{0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0}, // 1
	{1, 1, 0, 1, 1, 0, 1, 0}, // 2
	{1, 1, 1, 1, 0, 0, 1, 0}, // 3
	{0, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 0}, // 4
	{1, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 0}, // 5
	{1, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0}, // 6
	{1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0}, // 7
	{1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0}, // 8
	{1, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 0} // 9
	};
	void setup() {
	// 初始化数码管各段引脚为输出模式
	pinMode(D_a, OUTPUT);
	pinMode(D_b, OUTPUT);
	pinMode(D_c, OUTPUT);
	pinMode(D_d, OUTPUT);
	pinMode(D_e, OUTPUT);
	pinMode(D_f, OUTPUT);
	pinMode(D_g, OUTPUT);
	pinMode(D_dp, OUTPUT);
	}
	void loop() {
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
	// 显示数字 i
	displayNumber(i);
	delay(1000); // 延时 1 秒
	}
	}
	void displayNumber(int number) {
	// 根据段码表点亮相应的段
	digitalWrite(D_a, num[number][0]);
	digitalWrite(D_b, num[number][1]);
	digitalWrite(D_c, num[number][2]);
	digitalWrite(D_d, num[number][3]);
	digitalWrite(D_e, num[number][4]);
	digitalWrite(D_f, num[number][5]);
	digitalWrite(D_g, num[number][6]);
	digitalWrite(D_dp, num[number][7]);
	}

5. 仿真与调试

• Wokwi 平台：
  • 将代码上传到 Wokwi 平台上的 Arduino Mega 2560 仿真器。
  • 观察数码管的显示情况，确保连接和代码正确。
• 调试技巧：
  • 使用串口监视器输出调试信息。
  • 检查硬件连接是否正确。
  • 逐步调试代码，确保每个段都能正确点亮。

6. 实际应用

• 数字时钟：使用多个数码管显示时、分、秒。
• 计数器：通过按钮控制数码管的计数。
• 温度计：结合温度传感器，将温度值显示在数码管上。

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三、课程总结

通过本课程的学习，你掌握了数码管的基本工作原理、硬件连接方法以及编程技巧。通过示例代码和仿真调试，你能够成功地在 Wokwi 平台上使用 Arduino Mega 2560 控制数码管进行数字显示。希望你在后续的学习中能够继续探索更多有趣的应用！

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四、学习资源

• Arduino 官方文档：获取更多关于 Arduino Mega 2560 和数码管的信息。
• Wokwi 平台教程：学习如何在 Wokwi 平台上进行仿真和调试。
• 在线社区和论坛：与其他开发者交流经验，解决遇到的问题。

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