arduino教程——贪睡数字闹钟

5.UNO闹钟

点击此处alarm-clock.ino - Wokwi Arduino and ESP32 Simulator开始在线仿真

该数字闹钟在4位7段显示屏上显示时间。它具有以下特点：

两个按钮用于设置当前时间（小时/分钟）
具有贪睡功能的可编程警报
报警声音可以在代码中轻松自定义，甚至可以播放旋律
冒号闪烁以指示秒数
可选RTC，使时钟更精确
断电恢复：当前时间和报警设置存储在RTC中

如何使用时钟

要设置时间，请按分钟/小时按钮。

按下警报按钮可启用/禁用警报。屏幕将通过显示单词"打开"或"关闭"来显示警报状态。

启用报警后，当前报警时间将显示几秒钟。您可以使用分钟/小时按钮来调整闹钟时间。要完成操作，请再次按"闹钟"按钮，或等待几秒钟。

当闹钟响起时，短按闹钟按钮可将其暂停 9 分钟。屏幕将显示四个圆圈，让您知道闹钟已打盹。

要停止闹钟，请按住闹钟按钮一秒钟或更长时间。

项目结构

该代码分为几个模块：

config.h - 时钟的配置选项：是否使用RTC芯片，贪睡时间等。当程序中有多个模块时，使用配置文件是一种常见的做法。
alarm-clock.ino - 主程序代码。它管理用户界面：7段显示器和按钮。
时钟 - 类管理当前时间和警报状态机。它使用RTClib库与RTC芯片通信并跟踪时间。Clock
闹钟铃声 - 班级播放闹钟声音。您可以更改数组的值，并自定义闹钟并播放不同的音调和旋律。AlarmTone``TONES``TONE_TIME``TONE_SPACING

硬件

项目	数量	笔记
Arduino Uno R3	1
4 位 7 段	4	通用阳极，14 引脚
220Ω 电阻器	8	连接到 7 段段引脚
PNP 晶体管	4	可选，推荐
4.7kΩ 电阻器	4	如果您使用PNP晶体管
12 毫米按钮	3
压电蜂鸣器	1	用于报警
DS1307 RTC	1	自选

您还可以使用共阴极7段显示器，只需在config.h中调整常数，然后切换到NPN晶体管。DISPLAY_TYPE

为了将时钟硬件保持在最低限度，Arduino使用SevSeg库直接控制7段显示。但是，这种方法有一个缺点：它使用12个GPIO引脚！

如果要节省Arduino引脚，可以使用74HC595移位寄存器将引脚使用量减少到6个，甚至可以使用带有集成控制器芯片的7段显示器，例如TM1637，HT16K33或MAX7219。在这种情况下，您需要更改代码以使用不同的显示库（SevSeg 不支持这种情况），但这超出了本项目的范围。

引脚连接

Arduino Uno Pin	Device	Device Pin
2	7-Segment	14 (Dig 1)
3	7-Segment	11 (Dig 2)
4	7-Segment	10 (Dig 3)
5	7-Segment	6 (Dig 4)
6	7-Segment	13 (A)
7	7-Segment	9 (B)
8	7-Segment	4 ©
9	7-Segment	2 (D)
10	7-Segment	1 (E)
11	7-Segment	12 (F)
12	7-Segment	5 (G)
13	7-Segment	8 (Colon)
A0	Hour Button	-
A1	Minute Button	-
A2	Alarm Button	-
A3	Buzzer / Speaker	-
A4	DS1307 RTC	SDA
A5	DS1307 RTC	SCL

The pin numbers for your 7-segment display may differ. Please consult the datasheet relevant to your device to find out the relevant pin numbers.

代码

/**Arduino Digital Alarm ClockCopyright (C) 2020, Uri Shaked.Released under the MIT License.*/#include <SevSeg.h>//数码管函数库
#include "Button.h"
#include "AlarmTone.h"
#include "Clock.h"
#include "config.h"const int COLON_PIN = 13;
const int SPEAKER_PIN = A3;Button hourButton(A0);
Button minuteButton(A1);
Button alarmButton(A2);AlarmTone alarmTone;//闹钟音
Clock clock;//
SevSeg sevseg;//enum DisplayState {//枚举显示时钟，时间等参数DisplayClock,DisplayAlarmStatus,DisplayAlarmTime,DisplayAlarmActive,DisplaySnooze,
};DisplayState displayState = DisplayClock;
long lastStateChange = 0;void changeDisplayState(DisplayState newValue) {displayState = newValue;lastStateChange = millis();
}//改变显示时间long millisSinceStateChange() {return millis() - lastStateChange;
}void setColon(bool value) {digitalWrite(COLON_PIN, value ? LOW : HIGH);
}//设置冒号void displayTime() {DateTime now = clock.now();bool blinkState = now.second() % 2 == 0;sevseg.setNumber(now.hour() * 100 + now.minute());setColon(blinkState);
}void clockState() {displayTime();if (alarmButton.read() == Button::RELEASED && clock.alarmActive()) {//读取alarmButton has_changed()以清除其状态alarmButton.has_changed();changeDisplayState(DisplayAlarmActive);return;}if (hourButton.pressed()) {clock.incrementHour();}//按键按下增加小时if (minuteButton.pressed()) {clock.incrementMinute();}if (alarmButton.pressed()) {clock.toggleAlarm();changeDisplayState(DisplayAlarmStatus);}
}void alarmStatusState() {setColon(false);sevseg.setChars(clock.alarmEnabled() ? " on" : " off");if (millisSinceStateChange() > ALARM_STATUS_DISPLAY_TIME) {changeDisplayState(clock.alarmEnabled() ? DisplayAlarmTime : DisplayClock);return;}
}//闹钟开关void alarmTimeState() {DateTime alarm = clock.alarmTime();sevseg.setNumber(alarm.hour() * 100 + alarm.minute(), -1);if (millisSinceStateChange() > ALARM_HOUR_DISPLAY_TIME || alarmButton.pressed()) {changeDisplayState(DisplayClock);return;}if (hourButton.pressed()) {clock.incrementAlarmHour();lastStateChange = millis();}if (minuteButton.pressed()) {clock.incrementAlarmMinute();lastStateChange = millis();}if (alarmButton.pressed()) {changeDisplayState(DisplayClock);}
}void alarmState() {displayTime();//显示时间if (alarmButton.read() == Button::RELEASED) {alarmTone.play();//启动报警}if (alarmButton.pressed()) {alarmTone.stop();//按键按下报警结束}if (alarmButton.released()) {alarmTone.stop();//按键释放报警结束bool longPress = alarmButton.repeat_count() > 0;if (longPress) {//长按clock.stopAlarm();changeDisplayState(DisplayClock);} else {clock.snooze();//小盹模式changeDisplayState(DisplaySnooze);}}
}void snoozeState() {//小盹模式sevseg.setChars("****");if (millisSinceStateChange() > SNOOZE_DISPLAY_TIME) {changeDisplayState(DisplayClock);return;}
}void setup() {Serial.begin(115200);clock.begin();hourButton.begin();hourButton.set_repeat(500, 200);minuteButton.begin();minuteButton.set_repeat(500, 200);alarmButton.begin();alarmButton.set_repeat(1000, -1);alarmTone.begin(SPEAKER_PIN);pinMode(COLON_PIN, OUTPUT);byte digits = 4;byte digitPins[] = {2, 3, 4, 5};byte segmentPins[] = {6, 7, 8, 9, 10, 11, 12};bool resistorsOnSegments = false;bool updateWithDelays = false;bool leadingZeros = true;bool disableDecPoint = true;sevseg.begin(DISPLAY_TYPE, digits, digitPins, segmentPins, resistorsOnSegments,updateWithDelays, leadingZeros, disableDecPoint);sevseg.setBrightness(90);
}void loop() {sevseg.refreshDisplay();switch (displayState) {case DisplayClock:clockState();break;case DisplayAlarmStatus:alarmStatusState();break;case DisplayAlarmTime:alarmTimeState();break;case DisplayAlarmActive:alarmState();break;case DisplaySnooze:snoozeState();break;}
}

结束

知命者不怨天，知己者不怨人。 – 淮南子《淮南子》