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数码管，常见的用来显示数字的，比如像计算器。在本实验之前我们先来了解一下数码管是如何工作的。数码管，其实也算是LED中的一种。数码管的每一段，都是一个独立的LED，通过数字引脚来控制相应段的亮灭就能达到显示数字的效果。下面让我们通过实验的方式来感受一下数码管的神奇之处吧！
所需元件
￭ 1× 八段数码管
￭ 8× 220欧电阻
硬件连接
按下图连线图连接，注意数码管各段所对应的引脚。右边引脚说明图上为什么画这么几个箭头呢？个人觉得，这样看起来更方便。可以给你作为参考。我们从上面一排看，红色箭头的方向，从右往左，b→a→f→g的顺序正好对应下面红色箭头逆时针顺序b→a→f→g。蓝色箭头也是表达的同样的意思。
我还特意在连接图上，对数码管所连接的引脚做了标示。这样就能更清楚的知道哪个引脚控制哪一段了。这8个电阻同样是起限流的作用。
图 15-1数码管显示连线图
代码编程
样例代码15-1：
//项目15 – 数码管显示
void setup(){
for(int pin = 2 ; pin <= 9 ; pin++){ // 设置数字引脚2~9为输出模式
pinMode(pin, OUTPUT);
digitalWrite(pin, HIGH);
}
}
void loop() {
// 显示数字0
int n0[8]={0,0,0,1,0,0,0,1};
//数字引脚2~9依次按数组n0[8]中的数据显示
for(int pin = 2; pin <= 9 ; pin++){
digitalWrite(pin,n0[pin-2]);
}
delay(500);
// 显示数字1
int n1[8]={0,1,1,1,1,1,0,1};
// 数字引脚2~9依次按数组n1[8]中的数据显示
for(int pin = 2; pin <= 9 ; pin++){
digitalWrite(pin,n1[pin-2]);
}
delay(500);
// 显示数字2
int n2[8]={0,0,1,0,0,0,1,1};
// 数字引脚2~9依次按数组n2[8]中的数据显示
for(int pin = 2; pin <= 9 ; pin++){
digitalWrite(pin,n2[pin-2]);
}
delay(500);
// 显示数字3
int n3[8]={0,0,1,0,1,0,0,1};
// 数字引脚2~9依次按数组n3[8]中的数据显示
for(int pin = 2; pin <= 9 ; pin++){
digitalWrite(pin,n3[pin-2]);
}
delay(500);
// 显示数字4
int n4[8]={0,1,0,0,1,1,0,1};
// 数字引脚2~9依次按数组n4[8]中的数据显示
for(int pin = 2; pin <= 9 ; pin++){
digitalWrite(pin,n4[pin-2]);
}
delay(500);
// 显示数字5
int n5[8]={1,0,0,0,1,0,0,1};
// 数字引脚2~9依次按数组n5[8]中的数据显示
for(int pin = 2; pin <= 9 ; pin++){
digitalWrite(pin,n5[pin-2]);
}
delay(500);
// 显示数字6
int n6[8]={1,0,0,0,0,0,0,1};
// 数字引脚2~9依次按数组n6[8]中的数据显示
for(int pin = 2; pin <= 9 ; pin++){
digitalWrite(pin,n6[pin-2]);
}
delay(500);
// 显示数字7
int n7[8]={0,0,1,1,1,1,0,1};
// 数字引脚2~9依次按数组n7[8]中的数据显示
for(int pin = 2; pin <= 9 ; pin++){
digitalWrite(pin,n7[pin-2]);
}
delay(500);
// 显示数字8
int n8[8]={0,0,0,0,0,0,0,1};
// 数字引脚2~9依次按数组n8[8]中的数据显示
for(int pin = 2; pin <= 9 ; pin++){
digitalWrite(pin,n8[pin-2]);
}
delay(500);
// 显示数字9
int n9[8]={0,0,0,0,1,1,0,1};
// 数字引脚2~9依次按数组n9[8]中的数据显示
for(int pin = 2; pin <= 9 ; pin++){
digitalWrite(pin,n9[pin-2]);
}
delay(500);
}
完成下载后，数码管就会循环显示0~9的数字。由于要看懂代码的话，首先需要了解数码管的构造，所以我们这回先说硬件部分。
硬件回顾
数码管
数码管其实就是一个前面介绍的LED的组合体，这个组合体包含8个led，所以也称之为八段数码管。说白了就八个灯。哪八段？不用多说了吧！a到g以及小数点DP。其实用法和前面说的LED也是一样的，每段都是一个发光二极管，分别用8个数字口来控制它们的亮灭，通过不同段的显示，就能组成0~9的数字。比如，我们让b、a、f、e、d、c亮起的话，就能显示一个数字“0”了。
下图15-2是引脚说明图，不陌生了吧！在前面硬件连接的时候，已经看到过一次了。
这里，b→a→f→g→e→d→c→DP分别连接到Arduino数字引脚2~9。
图15-2 引脚说明图
数码管的共阴共阳在使用上有什么区别
共阳数码管，它们公共端接5V，那在代码中，控制另一端的数字引脚为LOW，这样才能让数码管点亮。如果是共阴数码管，公共端接GND，在代码中中，控制另一端数字引脚为HIGH，才让数码管点亮。
所以，共阴共阳只是在代码上要稍作修改。我们这里选用的是共阳数码管。了解了硬件，我们来看看软件部分。
代码学习
硬件部分我们已经说过，数码管需要接到8个数字引脚，所以在一开始，需要定义8个数字引脚作为输出。这次我们用一个for循环来完成这8个数字引脚的设置。数码管b、a、f、g、e、d、c、DP分别和Arduino数字引脚2~9对应。
for(int pin = 2 ; pin <= 9 ; pin++){ // 设置数字引脚2~9为输出模式
pinMode(pin, OUTPUT);
digitalWrite(pin, HIGH);
}
从引脚2开始，一直循环到引脚9，都设为OUTPUT模式，初始化为HIGH。前面说过，共阳的话，设置HIGH，不被点亮，所以开始先不点亮数码管。（当然，你一个一个引脚分开设置输出模式也是不会错的，只是会让代码显得很冗长。）
好了，到了主函数，要分别显示0~9的数字。是不是觉得代码大部分都是相似的。所以，我们只要看明白如何显示数字0，那整段代码就都迎刃而解了。
数组
int n0[8]={0,0,0,1,0,0,0,1};
这里我们要引入一个数组的概念。数组是一个变量的集合，可以通过索引号来找到数组中的元素。在我们的程序中，声明了一个int型的数组。并取名为n0。之后用8个数值来初始化这个数组。那如何获得数组中的元素呢？你只需要简单的指出这个元素的索引号。数组是从0开始索引的，这意味着数组中的第一个元素的索引号为0而不是1，因此数组中的8个元素的索引号是0~7。在这里元素4，对应索引号为3（n0[3]），值为1。元素8（索引号7，n0[7]）的值为1。
声明中n0[8]的方括号中的8代表有8个元素。
定义完数组后，进入又一个for循环。
for(int pin = 2; pin <= 9 ; pin++){
digitalWrite(pin,n0[pin-2]);
}
这个for循环是给2~9引脚写入状态值，也就是HIGH还是LOW，digitalWrite函数中写入HIGH的另一种形式就是写入“1”，LOW则可以写为“0”。我们通过数组索引的方式给2~9引脚赋值。
比如当pin=2，代入n0[pin-2]中，对应为n0[0]，n0[0]意思是获得数组的第一个元素，为0。完成了引脚2置低（LOW）。我们前面说了，共阳的数码管，置低（LOW）的话，是被点亮，所以，b端被点亮了。循环到pin=3，a段被点亮,。循环到pin=4，f段被点亮，依次类推……
整个循环过程如下：
pin=2 à n0[0] =0 à digitalWrite(2,0) à b段点亮
pin=3 à n0[1] =0 à digitalWrite(3,0) à a段点亮
pin=4 à n0[2] =0 à digitalWrite(4,0) à f 段点亮
pin=5 à n0[3] =1 à digitalWrite(5,1) à g段不点亮
pin=6 à n0[4] =0 à digitalWrite(6,0) à e段点亮
pin=7 à n0[5] =0 à digitalWrite(7,0) à d段点亮
pin=8 à n0[6] =0 à digitalWrite(8,0) à c段点亮
pin=9 à n0[7] =1 à digitalWrite(9,1) à DP段不点亮
这样就完成了显示数字“0”了。同样用数组的方法显示数字1~9。自己动手画一下，哪几段亮，哪几段不亮就一目了然了。
如果代码1弄明白后，我们要教大家一种更简单的方法。
代码编程2
样例程序15-2
//项目15 – 数码管数字显示
int number[10][8] =
{
{0,0,0,1,0,0,0,1}, //显示0
{0,1,1,1,1,1,0,1}, //显示1
{0,0,1,0,0,0,1,1}, //显示2
{0,0,1,0,1,0,0,1}, //显示3
{0,1,0,0,1,1,0,1}, //显示4
{1,0,0,0,1,0,0,1}, //显示5
{1,0,0,0,0,0,0,1}, //显示6
{0,0,1,1,1,1,0,1}, //显示7
{0,0,0,0,0,0,0,1}, //显示8
{0,0,0,0,1,1,0,1} //显示9
};
void numberShow(int i){ //该该函数用来显示数字
for(int pin = 2; pin <= 9 ; pin++){
digitalWrite(pin, number[i][pin - 2]);
}
}
void setup(){
for(int pin = 2 ; pin <= 9 ; pin++){ // 设置数字引脚2~9为输出模式
pinMode(pin, OUTPUT);
digitalWrite(pin, HIGH);
}
}
void loop() {
for(int j = 0; j <= 9 ; j++){
numberShow(j); //调用numberShow()函数，显示0~9
delay(500);
}
}
代码学习
对比一下代码1，能发现明显的区别在哪里了吗？代码1中，我们创建了10个一维数组，代码2只需要创建一个二维数组就全部搞定了。不要被什么一维、二维数组的名字给吓唬到，其实用法一样的。
图15-3 数组关系图
通过上面这个图，元素、一维数组、二维数组之间的关系就一目了然了。一维数组由元素组成，而二维数组则是由一个个一维数组组成的，关系就是那么简单。
代码1中，分别用10个数组，每个数组有8个元素，每个元素依次对应到数码管b~DP引脚状态值，这样就能在数码管上反映为0~9的数字显示。
而我们现在则是把前面散开的10个一维数组整合到一起，变为一个二维数组。同样通过索引的方式来找到这些元素。但，还是不要忘了索引号也是从0开始的！前面的方括号写入的是只是元素个数。
看一下代码：
int number[10][8] =
{
{0,0,0,1,0,0,0,1}, //显示0
{0,1,1,1,1,1,0,1}, //显示1
{0,0,1,0,0,0,1,1}, //显示2
{0,0,1,0,1,0,0,1}, //显示3
{0,1,0,0,1,1,0,1}, //显示4
{1,0,0,0,1,0,0,1}, //显示5
{1,0,0,0,0,0,0,1}, //显示6
{0,0,1,1,1,1,0,1}, //显示7
{0,0,0,0,0,0,0,1}, //显示8
{0,0,0,0,1,1,0,1} //显示9
};
这就是一个二维数组。索引号从0开始，如果让你找number[0][0]，能找到是哪个数吗？就是二维数组中第1行的第1个数，为0。number[9][7]也就是第10行的第8个数，为1。
void numberShow(int i){ //该该函数用来显示数字
for(int pin = 2; pin <= 9 ; pin++){
digitalWrite(pin, number[i][pin - 2]);
}
}
void loop() {
for(int j = 0; j <= 9 ; j++){
numberShow(j); //调用numberShow()函数，显示0~9
delay(500);
}
}
上面这两段代码我们整合在一起看，loop()主函数中，for循环让变量j在0~9循环，j每赋一次值，numberShow()函数就要运行一次。
numberShow()函数整个运行过程如下：
程序一开始j=0，numberShow(j)为numberShow(0),跳回到上面的numberShow()函数，i现在的值就为0了，pin初始值为2，所以digitalWrite()现在值为digitalWrite(2,number[0][0])，回到数组number[10][8]中找到number[0][0]对应的值，为0。此时，digitalWrite(2,0)，代表引脚2被置LOW，引脚2对应的b段点亮（共阳数码管置LOW才被点亮）。之后再是循环pin=3，pin=4，……，一直到pin=9整个for循环才结束，也代表数组的第一行的8个元素全被运行了一遍，最终显示一个数字“0”。
回顾一下代码1是如何显示一个数字“0”的：
// 显示数字0
int n0[8]={0,0,0,1,0,0,0,1};
//数字引脚2~9依次按数组n0[8]中的数据显示
for(int pin = 2; pin <= 9 ; pin++){
digitalWrite(pin,n0[pin-2]);
}
原理是一样的，通过给引脚2~9循环赋值，控制数码管b~DP段亮灭，就能显示出一个我们想要的数字。
numberShow(0)循环完后，再次回到loop()中的for函数：
j=1 numberShow(1) i=1 number[1][pin-2] 显示数字1
j=2 numberShow(2) i=2 number[2][pin-2] 显示数字2
j=3 numberShow(3) i=3 number[3][pin-2] 显示数字3
……
j=9 numberShow(9) i=9 number[9][pin-2] 显示数字9
好了，这就是整段代码的分析过程，好好体会一下一维数组和二维数组的区别，以及整段代码如何巧妙运行的。
了解了数码管和红外接收管各自的工作原理后，我们需要把这两者结合起来，看看红外接收管和数码管结合能迸发出怎样的火花呢？想到了吗？遥控数码管！Arduino控制器把红外接收管从Mini遥控器那儿接到的信号，经处理传达给数码管。让Mini遥控器上0~9对应在数码管上显示0~9，除此之外，还有递减，递增的功能。
所需元件
￭ 1× 八段数码管
￭ 1× 红外接收管
￭ 1× Mini遥控器
￭ 8× 220欧电阻
图15-4红外遥控数码管连线图
代码编程
在输入代码的过程中，结合前面的项目十四和十五，看看整段代码是如何把这两者整合的，程序中是如何处理把红外接收管接到的信号，再转变为数码管的显示的。
样例程序15-3
//项目十五 - 红外遥控数码管
#include <DFRobot_IRremote.h> //调用IRremote.h库
int RECV_PIN = 2; //定义RECV_PIN变量为2
IRremote_Receive remoteReceive_2; //声明对象
String results; //定义results变量为红外结果存放位置
int currentNumber = 0; //该变量用于存放当前数字
String codes[12]= //该数组用来存放红外遥控器发出的红外码
{
"FD30CF","FD08F7", // 0 ,1
"FD8877","FD48B7", // 2 ,3
"FD28D7","FDA857", // 4 ,5
"FD6897","FD18E7", // 6 ,7
"FD9867","FD58A7", // 8 ,9
"FD20DF","FD609F", // + ,-
};
int number[10][8] = //该数组用来存放数码管显示的数字
{
{0,0,0,1,0,0,0,1},//0
{0,1,1,1,1,1,0,1},//1
{0,0,1,0,0,0,1,1},//2
{0,0,1,0,1,0,0,1},//3
{0,1,0,0,1,1,0,1},//4
{1,0,0,0,1,0,0,1},//5
{1,0,0,0,0,0,0,1},//6
{0,0,1,1,1,1,0,1},//7
{0,0,0,0,0,0,0,1},//8
{0,0,0,0,1,1,0,1} //9
};
void numberShow(int i) { //该函数用来让数码管显示数字
for(int pin = 3; pin <= 10 ; pin++){
digitalWrite(pin, number[i][pin - 3]);
}
}
void setup(){
Serial.begin(9600); //设置波特率为9600
remoteReceive_2.begin(RECV_PIN); //启动红外解码
for(int pin = 3 ; pin <= 10 ; pin++){ //设置数字引脚2~9为输出模式
pinMode(pin, OUTPUT);
digitalWrite(pin, HIGH);
}
}
void loop() {
//判断是否接收到解码数据,把接收到的数据存储在变量results中
results = (remoteReceive_2.getIrCommand());
if (results !="0") {
for(int i = 0; i <= 11; i++){
//判断是否接收到0~9按键的红外码
if(results == codes[i]&& i <= 9){
numberShow(i); //在数码管上对应显示0~9
currentNumber = i; //把当前显示的值赋给变量currentNumber
Serial.println(i);
break;
}
// 判断是否接收到递减的红外码，并且当前值不为0
else if(results == codes[10]&& currentNumber != 0){
currentNumber--; //当前值递减
numberShow(currentNumber); //数码管显示递减后的值
Serial.println(currentNumber); //串口输出递减后的值
break;
}
//判断是否接收到递增的红外码，并且当前值不为9
else if(results == codes[11]&& currentNumber != 9){
currentNumber++; //当前值递增
numberShow(currentNumber); //数码管显示递增后的值
Serial.println(currentNumber); //串口输出递增后的值
break;
}
}
Serial.println(results); //串口监视器查看红外码
}
}
图15-5遥控数按键说明
下载完代码后，尝试按下上图15-5指出部分的按钮，看看是数码管是个怎样的变化。
代码学习
int currentNumber = 0; //该变量用于存放当前数字
在这里，我们多定义了一个变量currentNumber，通过名字应该就可以看出来含义了吧。这个变量的作用是，用来存储当前的数字，数字递增递减是能找到对应的参照点。
同样用数组的方式来存放这些红外码。long是变量的类型，如果你还想用遥控器上的其他按钮来控制做一些其他事情的话，把红外码替换掉就好了。
String codes[12]= //该数组用来存放红外遥控器发出的红外码
{
”FD30CF”,”FD08F7”, // 0 ,1
”FD8877”,”FD48B7”, // 2 ,3
”FD28D7”,”FDA857”, // 4 ,5
”FD6897”,”FD18E7”, // 6 ,7
”FD9867”,”FD58A7”, // 8 ,9
”FD20DF”,”FD609F”, // + ,-
};
紧接着是，一个二维数组number[10][8]的定义。我们在数码管那一章节已有说明了，通过调用数组的元素，把这些元素的值依次赋给数码管显示段的控制引脚，并在numberShow()函数中得以实现数码管数字显示。
setup()函数中，仍然是波特率设置，启动红外解码，数字引脚模式设置等，这些常规设置。
到了主函数loop()，一开始还是先判断是否接收到红外码，并把接收到的数据存储在变量results中。
if (results !="0") {
一旦接收到数据后，程序就要做两件事。第一件事，判断是哪个红外码，也就能对应找到是哪个按键按下的。第二件事，找到对应按扭后，让数码管干什么事？让我们接着看看程序是如何完成这两件事的。
第一件事：
会有三种情况需要判断，第一种情况，按遥控器0~9时，数码管显示数字0~9。第二种情况，每按下“后退”键，数字在原有基础上递减一位，直到减到0为止。第三种情况，每按下“前进”键，数字在原有基础上增一位，直到增到9为止。
对这三种情况进行判断，这里呢，同样用到了if语句，与以往有所不同的，我们选择用 if…else if。if…else和if…else if的区别在哪儿？区别在于else if后面需要接判断表达式，else不需要判断表达式。然而，不管是else还是else if都是依附于if语句存在的，不能独立使用。
回到代码中，这就是以下三种情况：
if(results == codes[i]&& i <= 9){
if(results == codes[10]&& currentNumber != 0){
if(results == codes[11]&& currentNumber != 9){
第一个if判断的是第一种情况，显示数字0~9。判断条件就是接收到的数据results.value的值是不是数组中codes[0]~codes[9]的红外码。
第二个if判断的是第二种情况，是否接到“后退”键指令，也就是code[10]= 0xFD20DF，并且当前显示数字不为0。
第三个if判断的是第三种情况，是否接到“前进”键指令，也就是code[11]= 0xFDA857，并且当前显示数字不为9。
还有一个问题——如何找到数组中的元素呢？所以，就需要在if判断前设置一个for循环，让变量i一直在0~11之间循环。
第一件事判断是哪个红外码完成后，开始执行第二件事。就是每个if语句后，都有相应的执行代码，其中有一处需要进行讲解。
break语句
break语句用于跳出循环。在判断是否为数字0-9、“后退”键、或“前进”键，且执行完相应的显示后，使用break语句，能够跳出当前循环，不再向下执行代码。这样做是为了实现，在一次for循环中只执行一次数码管显示的刷新，排除干扰造成的误显示，并且能够提升程序执行的效率。
整段代码就讲完了，这段代码应该是所以项目中最复杂的代码，可以一开始不能完全看明白，不过没关系，实践出真知，通过一遍遍不断的尝试，相信你总有一天能明白的。
课后作业
通过这个遥控项目，DIY一个你的遥控作品吧！比如简单的会动的小人，结合我们前面的舵机，通过遥控器上不同的按键，让舵机转动不同的角度，感觉随你的控制转动，发挥你的想象做出更多Arduino作品吧！
——————— 正文完 ———————
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