Настраиваемый обратный таймер на Arduino и 4-разрядном 7-сегментном индикаторе

Компоненты и материалы

О проекте

Много проектов таймеров, но мало — удобных автономных с настройкой кнопками без перепрошивки. Этот проект заполняет пробел: независимый обратный отсчёт 0–9999 сек, настройка кнопками, звуковой сигнал в конце.

Код содержит универсальную функцию PrintNumber(n, time) — выводит 4-значное число на динамический индикатор заданное время. Удобно для других проектов.

Алгоритм работы

• При включении — режим настройки: кнопки +/- меняют время (ускорение при удержании >30 циклов), Старт — запуск отсчёта.
• Во время отсчёта: Стоп — пауза/возврат в настройку.
• По достижении 0 — звуковой сигнал 1 сек, ожидание нажатия Стоп для нового цикла.
• Динамическая индикация: по одному разряду за 5 мс, цикл ~20 мс.

Распиновка (пример)

• Сегменты A–G: D2–D8 (A0 для E)
• Разряды (PWM): D6, D9, D10, D11 (слева направо)
• Кнопки: D13, D12, D16, D17 (с INPUT_PULLUP)
• Зуммер: D15

Код (C/C++)

#include <math.h>

int digit_pin[] = {6, 9, 10, 11}; // PWM-пины разрядов
int speakerPin = 15;
#define DIGIT_ON LOW
#define DIGIT_OFF HIGH

int segA = 2, segB = 3, segC = 4, segD = 5, segE = A0, segF = 7, segG = 8;
int btnStart = 13, btnStop = 12, btnMinus = 16, btnPlus = 17;
int countdown_time = 60; // начальное значение по умолчанию

struct Digits { int d[4]; };

void setup() {
  pinMode(segA, OUTPUT); pinMode(segB, OUTPUT); pinMode(segC, OUTPUT);
  pinMode(segD, OUTPUT); pinMode(segE, OUTPUT); pinMode(segF, OUTPUT); pinMode(segG, OUTPUT);
  for (int i = 0; i < 4; i++) pinMode(digit_pin[i], OUTPUT);
  pinMode(speakerPin, OUTPUT);
  pinMode(btnStart, INPUT_PULLUP);
  pinMode(btnStop, INPUT_PULLUP);
  pinMode(btnMinus, INPUT_PULLUP);
  pinMode(btnPlus, INPUT_PULLUP);
}

void playTone(int tone, int duration) {
  for (long k = 0; k < duration * 1000L; k += tone * 2) {
    digitalWrite(speakerPin, HIGH); delayMicroseconds(tone);
    digitalWrite(speakerPin, LOW);  delayMicroseconds(tone);
  }
}

void lightNumber(int n) {
  #define SEG_ON HIGH
  #define SEG_OFF LOW
  switch (n) {
    case 0: digitalWrite(segA,SEG_ON); digitalWrite(segB,SEG_ON); digitalWrite(segC,SEG_ON); digitalWrite(segD,SEG_ON); digitalWrite(segE,SEG_ON); digitalWrite(segF,SEG_ON); digitalWrite(segG,SEG_OFF); break;
    case 1: digitalWrite(segA,SEG_OFF); digitalWrite(segB,SEG_ON); digitalWrite(segC,SEG_ON); digitalWrite(segD,SEG_OFF); digitalWrite(segE,SEG_OFF); digitalWrite(segF,SEG_OFF); digitalWrite(segG,SEG_OFF); break;
    case 2: digitalWrite(segA,SEG_ON); digitalWrite(segB,SEG_ON); digitalWrite(segC,SEG_OFF); digitalWrite(segD,SEG_ON); digitalWrite(segE,SEG_ON); digitalWrite(segF,SEG_OFF); digitalWrite(segG,SEG_ON); break;
    case 3: digitalWrite(segA,SEG_ON); digitalWrite(segB,SEG_ON); digitalWrite(segC,SEG_ON); digitalWrite(segD,SEG_ON); digitalWrite(segE,SEG_OFF); digitalWrite(segF,SEG_OFF); digitalWrite(segG,SEG_ON); break;
    case 4: digitalWrite(segA,SEG_OFF); digitalWrite(segB,SEG_ON); digitalWrite(segC,SEG_ON); digitalWrite(segD,SEG_OFF); digitalWrite(segE,SEG_OFF); digitalWrite(segF,SEG_ON); digitalWrite(segG,SEG_ON); break;
    case 5: digitalWrite(segA,SEG_ON); digitalWrite(segB,SEG_OFF); digitalWrite(segC,SEG_ON); digitalWrite(segD,SEG_ON); digitalWrite(segE,SEG_OFF); digitalWrite(segF,SEG_ON); digitalWrite(segG,SEG_ON); break;
    case 6: digitalWrite(segA,SEG_ON); digitalWrite(segB,SEG_OFF); digitalWrite(segC,SEG_ON); digitalWrite(segD,SEG_ON); digitalWrite(segE,SEG_ON); digitalWrite(segF,SEG_ON); digitalWrite(segG,SEG_ON); break;
    case 7: digitalWrite(segA,SEG_ON); digitalWrite(segB,SEG_ON); digitalWrite(segC,SEG_ON); digitalWrite(segD,SEG_OFF); digitalWrite(segE,SEG_OFF); digitalWrite(segF,SEG_OFF); digitalWrite(segG,SEG_OFF); break;
    case 8: digitalWrite(segA,SEG_ON); digitalWrite(segB,SEG_ON); digitalWrite(segC,SEG_ON); digitalWrite(segD,SEG_ON); digitalWrite(segE,SEG_ON); digitalWrite(segF,SEG_ON); digitalWrite(segG,SEG_ON); break;
    case 9: digitalWrite(segA,SEG_ON); digitalWrite(segB,SEG_ON); digitalWrite(segC,SEG_ON); digitalWrite(segD,SEG_ON); digitalWrite(segE,SEG_OFF); digitalWrite(segF,SEG_ON); digitalWrite(segG,SEG_ON); break;
    case 10: digitalWrite(segA,SEG_OFF); digitalWrite(segB,SEG_OFF); digitalWrite(segC,SEG_OFF); digitalWrite(segD,SEG_OFF); digitalWrite(segE,SEG_OFF); digitalWrite(segF,SEG_OFF); digitalWrite(segG,SEG_OFF); break;
  }
}

void switchDigit(int d) {
  for (int i = 0; i < 4; i++)
    digitalWrite(digit_pin[i], (i == d) ? DIGIT_ON : DIGIT_OFF);
}

Digits intToDigits(int n) {
  Digits dig; int zeros = 0, d;
  for (int i = 0; i < 4; i++) {
    d = n / pow(10, 3 - i);
    zeros += d;
    n -= d * pow(10, 3 - i);
    dig.d[i] = (zeros != 0 || i == 3) ? d : 10; // 10 = пусто
  }
  return dig;
}

void printNumber(int n, int timeMs) {
  Digits dig = intToDigits(n);
  for (int i = 0; i <= timeMs / 20; i++) {
    if (digitalRead(btnStop) == LOW) return; // прервать
    for (int j = 0; j < 4; j++) {
      switchDigit(j);
      lightNumber(dig.d[j]);
      delay(5);
    }
  }
}

bool countdown(int n, int tickMs) {
  for (int q = n; q > 0; q--) {
    printNumber(q, tickMs);
    if (digitalRead(btnStop) == LOW) return false;
  }
  printNumber(0, 0);
  playTone(1519, 1000);
  return true;
}

void adjustTime() {
  int pressedMinus = 0, pressedPlus = 0;
  Digits dig = intToDigits(countdown_time);
  while (digitalRead(btnStart) == HIGH) { // ждём Старт
    for (int j = 0; j < 4; j++) { switchDigit(j); lightNumber(dig.d[j]); delay(5); }
    if (digitalRead(btnMinus) == LOW) {
      if (pressedMinus == 0 || pressedMinus > 30) { if (countdown_time > 0) countdown_time--; dig = intToDigits(countdown_time); }
      pressedMinus++;
    } else if (digitalRead(btnPlus) == LOW) {
      if (pressedPlus == 0 || pressedPlus > 30) { if (countdown_time < 9999) countdown_time++; dig = intToDigits(countdown_time); }
      pressedPlus++;
    }
    if (digitalRead(btnMinus) == HIGH) pressedMinus = 0;
    if (digitalRead(btnPlus) == HIGH) pressedPlus = 0;
  }
}

void loop() {
  adjustTime();
  while (!countdown(countdown_time, 962)) adjustTime();
  while (digitalRead(btnStop) == HIGH) {} // ждём Стоп для нового цикла
}

Схема подключения

Схема (PNG) в разделе Schematics: индикатор, кнопки, зуммер, Arduino.