Arduino編程控制與應(yīng)用 課件4-2 完成數(shù)字秒表的實(shí)現(xiàn)

Arduino編程控制與應(yīng)用能力模塊四掌握Arduino編程語(yǔ)言的進(jìn)階應(yīng)用任務(wù)二完成數(shù)字秒表的實(shí)現(xiàn)導(dǎo)入每當(dāng)有重大節(jié)日的時(shí)候，都會(huì)啟動(dòng)倒計(jì)時(shí)牌啟動(dòng)儀式，例如2009年5月1日上午，在北京天安門廣場(chǎng)東側(cè)中國(guó)國(guó)家博物館前，舉行中國(guó)2010年上海世博會(huì)倒計(jì)時(shí)一周年暨計(jì)時(shí)牌啟動(dòng)儀式，其中倒計(jì)時(shí)的功能，我們也可以利用Arduino開發(fā)板來實(shí)現(xiàn)，本次任務(wù)我們將利用Arduino編程來實(shí)現(xiàn)數(shù)字秒表的功能。新授Newteaching1目錄一、一維數(shù)組二、二維數(shù)組一、一維數(shù)組（一）數(shù)組的定義及作用數(shù)組的定義數(shù)組由若干個(gè)類型相同的元素組成，每個(gè)元素就是一個(gè)變量，每個(gè)數(shù)組都有一個(gè)名稱，稱為數(shù)組名。數(shù)組的作用數(shù)組在大數(shù)量處理和字符串處理中得到廣泛使用。在程序中合理地使用數(shù)組，會(huì)使程序的結(jié)構(gòu)比較整齊，而且可以把較為復(fù)雜的運(yùn)算，轉(zhuǎn)化成簡(jiǎn)單的數(shù)組來表示。一、一維數(shù)組（二）一維數(shù)組的定義一維數(shù)組是最簡(jiǎn)單的數(shù)組，其邏輯結(jié)構(gòu)是線性表。一維數(shù)組的數(shù)組元素只有一個(gè)下標(biāo)。在C語(yǔ)言程序中使用數(shù)組必須先進(jìn)行定義。定義一維數(shù)組的一般形式為：數(shù)據(jù)類型數(shù)組名[整型常量表達(dá)式]其中：數(shù)據(jù)類型是任一種基本數(shù)據(jù)類型或構(gòu)造數(shù)據(jù)類型。數(shù)組名是用戶定義的數(shù)組標(biāo)識(shí)符（數(shù)組名稱）。方括號(hào)中的整型常量表達(dá)式表示數(shù)據(jù)元素的個(gè)數(shù)，也稱為數(shù)組的長(zhǎng)度。一、一維數(shù)組（三）一維數(shù)組的初始化數(shù)組的初始化是用來實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)組的每個(gè)元素賦初值的。雖然有的編譯器會(huì)自動(dòng)對(duì)數(shù)組賦初值，但為了安全起見，建議用戶自己對(duì)數(shù)組賦初值。對(duì)一維數(shù)組初始化的一般形式為：數(shù)據(jù)類型數(shù)組名[長(zhǎng)度]={數(shù)值1，數(shù)值2，……，數(shù)值n}。一、一維數(shù)組（四）一維數(shù)組的引用維數(shù)組的引用就是對(duì)一維數(shù)組元素的使用，數(shù)組定義好并初始化后就可以使用（或稱為調(diào)用）。引用一維數(shù)組的一般形式為：數(shù)組名[下標(biāo)]二、二維數(shù)組（一）二維數(shù)組的定義

二維數(shù)組本質(zhì)上是以數(shù)組作為數(shù)組元素的數(shù)組，即“數(shù)組的數(shù)組”。二維數(shù)組又稱為矩陣，通常有兩個(gè)下標(biāo)（第一個(gè)下標(biāo)表示行，第二個(gè)下表表示列），行列數(shù)相等的矩陣稱為方陣。引用二維數(shù)組的一般形式為：數(shù)據(jù)類型數(shù)組名[整型常量表達(dá)式][整型常量表達(dá)式]二、二維數(shù)組（二）二維數(shù)組的初始化

二維數(shù)組的初始化是用來實(shí)現(xiàn)對(duì)二維數(shù)組的每個(gè)元素賦初值，其賦值方式有多種，這里介紹常用的兩種賦值方式——分段賦值和連續(xù)賦值。二、二維數(shù)組（三）二維數(shù)組的引用

二維數(shù)組的引用就是對(duì)二維數(shù)組元素的使用，數(shù)組定義好并初始化后就可以使用（或稱為調(diào)用）。引用二維數(shù)組的一般形式為：數(shù)組名[下標(biāo)1][下標(biāo)2]任務(wù)實(shí)施2TaskImplementation一、任務(wù)準(zhǔn)備（一）軟件及硬件準(zhǔn)備序號(hào)軟件及硬件名稱數(shù)量1ArduinoIDE/2聯(lián)網(wǎng)的電腦1臺(tái)/人3鍵盤1個(gè)/人4鼠標(biāo)1個(gè)/人5ArduinoUNO開發(fā)板1塊/人6四位數(shù)碼管擴(kuò)展板1塊/人7USB串口線1根/人一、任務(wù)準(zhǔn)備（二）場(chǎng)地設(shè)備準(zhǔn)備（三）安全防護(hù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施前需要做好場(chǎng)地防護(hù)準(zhǔn)備以及檢查實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地和設(shè)備設(shè)施是否及存在安全隱患，如不正常請(qǐng)匯報(bào)老師并進(jìn)行處理方可實(shí)施任務(wù)。11.注意Arduino開發(fā)板與電腦的連接是否可靠；22.注意Arduino開發(fā)板與電腦連接端口的匹配；

33.注意輸出電壓，避免開發(fā)板被燒壞；

44.注意Arduino開發(fā)板與四位數(shù)碼管擴(kuò)展板連接時(shí)，針腳要對(duì)孔，插入時(shí)要小心，避免陣腳變歪或折斷。

二、實(shí)施步驟（一）控制電路連接

步驟1：連接線的方頭端接口連接ArduinoUNO控制板，另一端USB接口連接電腦。

二、實(shí)施步驟（一）控制電路連接

步驟2：四位數(shù)碼管擴(kuò)展板安裝在Arduino開發(fā)板上。

二、實(shí)施步驟（二）控制程序編寫與上傳

步驟1：打開ArduinoIDE軟件，進(jìn)入界面。

二、實(shí)施步驟（二）控制程序編寫與上傳

步驟2：在工具-端口-選擇對(duì)應(yīng)的端口。若分不清端口，先把開發(fā)板連接上，查看端口，有COM1、COM3、COM4、COM5、COM6；斷開開發(fā)板連接，查看端口，有COM3、COM4、COM5、COM6；少了一個(gè)COM10端口，那么COM10就是對(duì)應(yīng)的端口。

二、實(shí)施步驟（三）一維數(shù)組與“倒數(shù)”

步驟1：新建一個(gè)文檔，//后的代碼可刪除；在【代碼編寫區(qū)域】下方輸入如圖所示代碼。

二、實(shí)施步驟（三）一維數(shù)組與“倒數(shù)”

步驟2：在【代碼編寫區(qū)域】中的“voidsetup(){”下方輸入如圖所示代碼。

二、實(shí)施步驟（三）一維數(shù)組與“倒數(shù)”

步驟3：再在【代碼編寫區(qū)域】中的“voidloop(){”下方輸入如圖所示代碼。

二、實(shí)施步驟（三）一維數(shù)組與“倒數(shù)”

步驟4：如圖所示單擊“上傳”按鈕，通過USB轉(zhuǎn)串口芯片將程序燒寫到控制板的主控芯片中；

二、實(shí)施步驟（三）一維數(shù)組與“倒數(shù)”

步驟5：若操作順利，將出現(xiàn)“上傳成功”的提示，如圖所示，四位數(shù)碼管擴(kuò)展板上的第4位數(shù)碼管會(huì)出現(xiàn)9-8-7-6-5-4-3-2-1-0的倒數(shù)循環(huán)。

二、實(shí)施步驟（三）一維數(shù)組與“倒數(shù)”

步驟6：控制程序解析：（1）首先使用宏定義#define定義數(shù)碼管的字段管腳與arduinoUNO板管腳的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即a—11、b—9、c—7、d—5、e—4、f—10、g—8、h—6，并定義了數(shù)碼管公共端管腳與arduinoUNO板管腳的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即DIG1—A0、DIG2—A1、DIG3—3、DIG4—2。（2）接著利用一維數(shù)組將字段對(duì)應(yīng)的arduinoUNO板管腳號(hào)定義為整型一維數(shù)組intpin[]，同時(shí)將顯示0—9這10個(gè)數(shù)字對(duì)應(yīng)的管腳電平狀態(tài)定義成相對(duì)應(yīng)的整型一維數(shù)組，以方便調(diào)用。（3）利用初始化函數(shù)voidsetup將上述所有的管腳定義為輸出模式，并將DIG1、DIG2、DIG3設(shè)置為低電平，使數(shù)碼管前三位不激活顯示，將DIG4設(shè)置為高電平，激活第四位數(shù)碼管。（4）在loop函數(shù)中，利用動(dòng)態(tài)顯示技術(shù)（采用for循環(huán)結(jié)構(gòu)），調(diào)用對(duì)應(yīng)的一維數(shù)組顯示數(shù)字“9”，延時(shí)1s后，接著調(diào)用對(duì)應(yīng)一位數(shù)組顯示“8”，延時(shí)1s……，直到顯示數(shù)字“0”并延時(shí)1s后，再重新進(jìn)行l(wèi)oop循環(huán)。二、實(shí)施步驟（三）一維數(shù)組與“倒數(shù)”

二、實(shí)施步驟（三）一維數(shù)組與“倒數(shù)”

程序運(yùn)行流程圖二、實(shí)施步驟（四）二維數(shù)組秒表

步驟1：新建一個(gè)文檔，//后的代碼可刪除；在【代碼編寫區(qū)域】輸入如圖所示代碼。

二、實(shí)施步驟（四）二維數(shù)組秒表

步驟2：在【代碼編寫區(qū)域】中的“voidsetup(){”下方輸入如圖所示代碼。

二、實(shí)施步驟（四）二維數(shù)組秒表

步驟3：在【代碼編寫區(qū)域】中的“voidloop(){”下方輸入如圖所示代碼。

二、實(shí)施步驟（四）二維數(shù)組秒表

步驟4：在【代碼編寫區(qū)域】下方輸入“voidRefresh(intDIG,intn){”，并在其下方輸入如圖所示代碼。

二、實(shí)施步驟（四）二維數(shù)組秒表

步驟5：如圖所示單擊“上傳”按鈕,通過USB轉(zhuǎn)串口芯片將程序燒寫到控制板的主控芯片中。

二、實(shí)施步驟（四）二維數(shù)組秒表

步驟6：若操作順利，將出現(xiàn)“上傳成功”的提示，如圖所示，四位數(shù)碼管擴(kuò)展板上會(huì)出現(xiàn)0-9999的秒表功能，從第四位數(shù)碼管開始計(jì)數(shù)，從1開始直到9999才歸零，歸零后又開始新的一輪循環(huán)。

二、實(shí)施步驟（四）二維數(shù)組秒表

步驟7：控制程序解析（1）首先使用宏定義#define定義數(shù)碼管的字段管腳與arduinoUNO板管腳的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即a—11、b—9、c—7、d—5、e—4、f—10、g—8、h—6，并定義了數(shù)碼管公共端管腳與arduinoUNO板管腳的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即DIG1—A0、DIG2—A1、DIG3—3、DIG4—2。（2）接著利用二維數(shù)組將顯示0—9這10個(gè)數(shù)字對(duì)應(yīng)的管腳電平狀態(tài)定義成相對(duì)應(yīng)的字符型二維數(shù)組（每一行對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)字的電平狀態(tài)，0為高電平，1為低電平），以方便調(diào)用。（3）利用初始化函數(shù)voidsetup將上述所有的管腳定義為輸出模式。（4）在loop函數(shù)中，利用動(dòng)態(tài)顯示技術(shù)（采用嵌套的for循環(huán)結(jié)構(gòu)，遍歷顯示數(shù)碼管的4位），調(diào)用自定義的子函數(shù)refresh顯示對(duì)應(yīng)的內(nèi)容。（5）定義子函數(shù)refresh點(diǎn)亮數(shù)碼管以顯示相應(yīng)內(nèi)容，該子函數(shù)帶兩個(gè)傳遞參數(shù)，其中DIG為位選參數(shù)（即對(duì)應(yīng)四位數(shù)