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Arduino 驱动8位数码管模块

之前我们使用数码管都是直接使用【参考1】，缺点是电路复杂，占用引脚太多，稍微有点问题就会出现缺笔画的问题（测试的时候务必完整测试，否则很可能遇到你想显示8，结果出现6的状况）。最近入手了下面这个模块，上面通过74HC595芯片驱动LCD，接线很简单。我做了简单的实验，感觉挺方便的。

示例代码

    unsigned char LED_0F[] = 
    {// 0	 1	  2	   3	4	 5	  6	   7	8	 9	  A	   b	C    d	  E    F    -
    	0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0x8C,0xBF,0xC6,0xA1,0x86,0xFF,0xbf
    };
    unsigned char LED[8];	//用于LED的8位显示缓存
    int SCLK = 10;
    int RCLK = 9;
    int DIO = 8; //这里定义了那三个脚
    
    void setup ()
    {
      pinMode(SCLK,OUTPUT);
      pinMode(RCLK,OUTPUT);
      pinMode(DIO,OUTPUT); //让三个脚都是输出状态
    }
    void loop()
    {
        LED[0]=1;
    	LED[1]=2;
    	LED[2]=3;
    	LED[3]=4;
        LED[4]=5;
    	LED[5]=6;
    	LED[6]=7;
    	LED[7]=8;
    	while(1)
    	{
    		LED8_Display ();
    	} 
      
    }
    
    void LED8_Display (void)
    {
    	unsigned char *led_table;          // 查表指针
    	unsigned char i;
    	//显示第1位
    	led_table = LED_0F + LED[0];
    	i = *led_table;
    	LED_OUT(i);			
    	LED_OUT(0x01);		
        digitalWrite(RCLK,LOW);
        digitalWrite(RCLK,HIGH);
    	//显示第2位
    	led_table = LED_0F + LED[1];
    	i = *led_table;
    	LED_OUT(i);		
    	LED_OUT(0x02);		
        digitalWrite(RCLK,LOW);
        digitalWrite(RCLK,HIGH);
    	//显示第3位
    	led_table = LED_0F + LED[2];
    	i = *led_table;
    	LED_OUT(i);			
    	LED_OUT(0x04);	
        digitalWrite(RCLK,LOW);
        digitalWrite(RCLK,HIGH);
    	//显示第4位
    	led_table = LED_0F + LED[3];
    	i = *led_table;
    	LED_OUT(i);			
    	LED_OUT(0x08);		
        digitalWrite(RCLK,LOW);
        digitalWrite(RCLK,HIGH);

    	//显示第5位
    	led_table = LED_0F + LED[4];
    	i = *led_table;
    	LED_OUT(i);			
    	LED_OUT(0x10);		
        digitalWrite(RCLK,LOW);
        digitalWrite(RCLK,HIGH);
    	//显示第6位
    	led_table = LED_0F + LED[5];
    	i = *led_table;
    	LED_OUT(i);			
    	LED_OUT(0x20);		
        digitalWrite(RCLK,LOW);
        digitalWrite(RCLK,HIGH);
    	//显示第7位
    	led_table = LED_0F + LED[6];
    	i = *led_table;
    	LED_OUT(i);			
    	LED_OUT(0x40);		
        digitalWrite(RCLK,LOW);
        digitalWrite(RCLK,HIGH);        
    	//显示第8位
    	led_table = LED_0F + LED[7];
    	i = *led_table;
    	LED_OUT(i);			
    	LED_OUT(0x80);		
        digitalWrite(RCLK,LOW);
        digitalWrite(RCLK,HIGH);        
    }
    
    void LED_OUT(unsigned char X)
    {
    	unsigned char i;
    	for(i=8;i>=1;i--)
    	{
    		if (X&0x80) 
                {
                  digitalWrite(DIO,HIGH);
                 }  
                else 
                {
                  digitalWrite(DIO,LOW);
                }
    		X<<=1;
                digitalWrite(SCLK,LOW);
                digitalWrite(SCLK,HIGH);
    	}
    }

卖家没有提供相应的代码，上述代码是我根据从其他地方找到的4位LED的代码基础上修改出来的。

工作照片：

附件是卖家提供的8 LED的资料和其他地方找到的 4 LED 的资料。

4LED

8LEDDS

参考：

1. http://www.lab-z.com/4digitial/ Arduino 四位数码管实验
2. http://www.lab-z.com/usb7seg/ USB 控制七段数码管
3. http://www.lab-z.com/usb-%E6%8E%A7%E5%88%B6%E4%B8%83%E6%AE%B5%E6%95%B0%E7%A0%81%E7%AE%A1ii/ USB 控制七段数码管(II)

之前我尝试用 Fritzing 绘制短路图一段时间。这个软件有直观方便的特点。问题是大多数我用到的原件他的库中没有，如果自己绘制的话非常复杂，修改元件管脚也异常麻烦。

http://sourceforge.net/projects/tinycad/

用这个很容易就绘制一个 Arduino Pro Micro的电路

对应文件可以在这里下载
Arduino-Pro-Micro

之前，我们介绍过如何用Arduino Uno打造一个PPT遥控器【参考1】，缺点是制作过程复杂，用到的器件较多导致整体稳定性不好。这里介绍使用 Arduino Pro Micro来做一个同样的PPT遥控器。

原理上和之前的并没有多少差别，都是通过模拟USB键盘的方式来进行控制。差别在于Pro Micro是缩小版的 Leonardo ,内部集成了USB Slave控制器，我们不需要再花费精力模拟自己为USB Keyboard.
硬件连接示意图：

代码是直接修改自示例“KeyboardMessage”

/* 
 Keyboard Button test
 
 For the Arduino Leonardo and Micro.
 
 Sends a text string when a button is pressed.
 
 The circuit:
 * pushbutton attached from pin 2 to +5V
 * 10-kilohm resistor attached from pin 4 to ground
 
 created 24 Oct 2011
 modified 27 Mar 2012
 by Tom Igoe
 
 This example code is in the public domain.
 
 http://www.arduino.cc/en/Tutorial/KeyboardButton
 */

const int buttonPinA = A1;          // input pin for A
const int buttonPinB = A2;          // input pin for B
int previousButtonStateA = HIGH;   // for checking the state of a pushButton
int previousButtonStateB = HIGH;   // for checking the state of a pushButton

void setup() {
  // make the pushButtonA pin an input:
  pinMode(buttonPinA, INPUT);
  // make the pushButtonB pin an input:
  pinMode(buttonPinB, INPUT);
  // initialize control over the keyboard:
  Keyboard.begin();
  delay(10000);
}

void loop() {
  // read the pushbutton:
  int buttonStateA = digitalRead(buttonPinA);
  int buttonStateB = digitalRead(buttonPinB);  
  // if the button state has changed, 
  if ((buttonStateA != previousButtonStateA) 
    // and it's currently pressed:
  && (buttonStateA == HIGH)) {
    // type out a message
    //Keyboard.print("A");
    Keyboard.press(KEY_LEFT_ARROW);
    Keyboard.releaseAll();
  }
  // if the button state has changed, 
  if ((buttonStateB != previousButtonStateB) 
    // and it's currently pressed:
  && (buttonStateB == HIGH)) {
    // type out a message
    //Keyboard.print("B");
    Keyboard.press(KEY_RIGHT_ARROW);
    Keyboard.releaseAll();
  }  
  // save the current button state for comparison next time:
  previousButtonStateA = buttonStateA; 
  previousButtonStateB = buttonStateB;   
}

实物图

工作的视频

http://www.tudou.com/listplay/mAjgE5Ac_Sg/Fz0piTvQ9Cs.html?resourceId=414535982_06_02_99

参考：

1. http://www.lab-z.com/%E7%94%A8-arduino-%E6%89%93%E9%80%A0ppt%E9%81%A5%E6%8E%A7%E5%99%A8/ 用 Arduino 打造PPT遥控器
2. http://arduino.cc/en/Reference/KeyboardModifiers 键值定义

首先测试一下普通的 Arduino UNO 的采样速度

// the setup routine runs once when you press reset:
void setup() {
  // initialize serial communication at 9600 bits per second:
  Serial.begin(9600);
  analogReference(INTERNAL); //调用板载1.1V基准源
}


void loop() {
  int i;
  float voltage;
  int sensorValue;
  unsigned long elsp=millis();
  for (i=0;i<10000;i++)
    {
      // read the input on analog pin 0:
      sensorValue = analogRead(A0);
    }  
  Serial.println(millis()-elsp);
  delay(10000);
}

运行结果是 1120 左右，就是说采样10000次用时1.12s，采样频率大约是 8928.57Hz (次/秒)。

找了一段代码【参考6】能够提高采样速度

// defines for setting and clearing register bits
#ifndef cbi
#define cbi(sfr, bit) (_SFR_BYTE(sfr) &= ~_BV(bit))
#endif
#ifndef sbi
#define sbi(sfr, bit) (_SFR_BYTE(sfr) |= _BV(bit))
#endif

写个程序测试一下

// the setup routine runs once when you press reset:
void setup() {
  // initialize serial communication at 9600 bits per second:
  Serial.begin(9600);
  analogReference(INTERNAL); //调用板载1.1V基准源

// set prescale to 16
sbi(ADCSRA,ADPS2) ;
cbi(ADCSRA,ADPS1) ;
cbi(ADCSRA,ADPS0) ;  
}


void loop() {
  int i;
  float voltage;
  int sensorValue;
  unsigned long elsp=millis();
  for (i=0;i<10000;i++)
    {
      // read the input on analog pin 0:
      sensorValue = analogRead(A0);
      
    }  
  Serial.println(millis()-elsp);

  delay(10000);
}

运行输出结果在 170 左右，就是说采样10000次用时0.170s，采样频率大约是 58823.53Hz (次/秒)。

原理上来说Arduino 的 ADC 是用一种逐次逼近比较的方法来进行ADC转换的。通俗的说就是内部有一个比较器，每次内部升高一个电压和外部指定的Pin进行比较，根据大于小于来判定外部指定脚上的电压。资料说做这样一个比较大约需要10次，13个机器周期。而比较的频率是主控频率分频给出来的，有一个分频因子，默认是128，分频因子越小，比较的速度也就越快。

这里只是简单说一下，如果想了解ADC具体的工作原理，请阅读参考中提到的文章。

多说两句批评一下《Arduino技术内幕》这本书，刚开始我是阅读这本书来学习Arduino ADC的，但是阅读的时候感觉一直在外面游荡，不知道是原作者不懂还是翻译的人不明白，反正这一章的介绍让我一头雾水。

参考：

1. http://www.geek-workshop.com/thread-1848-1-1.html Arduino入门教程–第十七课–使用内部基准源进行ADC采样
2. 冷知识-这次讲ADC采样率-11月8号更新-上传高速率采样库-后续加入示波器库
http://www.geek-workshop.com/thread-11511-1-1.html
3. http://apcmag.com/arduino-analog-to-digital-converter-how-it-works.htm/ 介绍 Arduino ADC 如何工作
4. http://www.microsmart.co.za/technical/2014/03/01/advanced-arduino-adc/
5. http://wenku.baidu.com/link?url=I3DA7sWeIOxPntLf89u_MO8V30InxZlEWzDu7BxsXPQlJtprgkzUsdQmIEiBPSOBrdq1_iccg-qxxkOh1ROvfz3C9vbt55Axy_f1JAFZJTq 基于Arduino的音乐频谱显示器方案概述
6. http://forum.arduino.cc/index.php?topic=6549.0
7. http://meettechniek.info/embedded/arduino-analog.html Arduino: Analog measurements

目标:用 Arduino 遥控小灯的开关
材料：
1. Arduino Uno 一块
2. 2262/2272四路无线遥控套件M4非锁接收板 配四键无线遥控器（收发一套）
3. 继电器 （因为目前的Demo控制电压很小，所以最基础的型号就可以）
4. 5V充电宝一个
5. 面包板一块
6. 面包板电源一块
7. 小恐龙变色灯一个

选择无线遥控器的原因是：价格便宜，不涉及到解码输出简单稳定，易于使用。

原理上介绍是这样的：Arduino循环判断遥控接收模块输出管脚电压，如果出现HIGH，表示对应的按钮被按下。遥控器上有4个按钮，对应着接收器输入上面的D0-D3。实验使用D0 和 D1 两个脚分别控制继电器的开关。

电路图如下，左侧因为没有面包板电源的元件图样，所以用电池盒表示，实际电路中为一个3.3V电源。右侧因为没有接收模块的元件图样，所以用一个其他模块替代。无线模块在之前的实验中也使用过，可以在【参考1】上看到。

const int InputPinD0=8; //接收模块D0 Pin
const int InputPinD1=9; //接收模块D1 Pin
const int ControlPin=3; //控制继电器
void setup()
{
    pinMode(ControlPin,OUTPUT);     
    pinMode(InputPinD0,INPUT_PULLUP); //输入，上拉10K
    pinMode(InputPinD1,INPUT_PULLUP);     
}

void loop()
{
  int n =digitalRead(InputPinD0);  //检查引脚是否有遥控输入
  if (n==HIGH) {
    digitalWrite(ControlPin,HIGH);
  }

  int m =digitalRead(InputPinD1);  
  if (m==HIGH) {
    digitalWrite(ControlPin,LOW);
  }
     
}

对于上面提到的10K上拉，可以在【参考2】中查到。

原理图

最后的样子

工作视频

参考：

1. http://www.lab-z.com/%E7%94%A8-arduino-%E6%89%93%E9%80%A0ppt%E9%81%A5%E6%8E%A7%E5%99%A8/ 用 Arduino 打造PPT遥控器
2. http://geek-workshop.com/forum.php?mod=viewthread&tid=2874&highlight=%C9%CF%C0%AD Arduino入门教程–第二十三课–使用IO口内部上拉功能