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// 数码管位选引脚 (千, 百, 十, 个) - (COM1, COM2, COM3, COM4) - (10, 11, 12, 13) int segPins[] {10, 11, 12, 13}; // 共阴极段码表 (0-9) // 1(HIGH) 亮 const unsigned char DuanMa[10] { 0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f }; unsigned char displayTemp[4]; bool countEnable false; int currentNumber 0; // 按键状态记录 bool lastKeyState LOW; bool currentKeyState LOW; void setup() { // 初始化段选 for (int i 0; i 8; i) pinMode(ledPins[i], OUTPUT); // 初始化位选 for (int i 0; i 4; i) { pinMode(segPins[i], OUTPUT); digitalWrite(segPins[i], HIGH); // 共阴初始关闭 } pinMode(KEY_PIN, INPUT); updateDisplayBuffer(0); } // ❌ 存在问题的按键处理函数 void handleKeyPress() { currentKeyState digitalRead(KEY_PIN); // 检测按下瞬间 if (currentKeyState HIGH lastKeyState LOW) { delay(20); // 阻塞1延时消抖 // 再次确认 if (digitalRead(KEY_PIN) HIGH) { countEnable !countEnable; // ☠️ 阻塞2死循环等待按键松开 // 只要你不松手程序就永远卡在这里回不到 loop() while(digitalRead(KEY_PIN) HIGH); } } lastKeyState currentKeyState; } void loop() { // 1. 处理按键 handleKeyPress(); // 2. 计时逻辑 static unsigned long lastTimerTime 0; if(countEnable millis() - lastTimerTime 1000) { lastTimerTime millis(); currentNumber (currentNumber 1) % 10000; updateDisplayBuffer(currentNumber); } // 3. 动态扫描 // 如果 handleKeyPress 卡住了这里就不会执行 - 数码管熄灭 refreshDisplay(); } void updateDisplayBuffer(int num) { displayTemp[0] DuanMa[num / 1000]; displayTemp[1] DuanMa[(num % 1000) / 100]; displayTemp[2] DuanMa[(num % 100) / 10]; displayTemp[3] DuanMa[num % 10]; } void refreshDisplay() { static unsigned long lastScanTime 0; static int currentDigit 0; if(millis() - lastScanTime 3) { lastScanTime millis(); // 消影 for(int i0; i8; i) digitalWrite(ledPins[i], LOW); digitalWrite(segPins[currentDigit], HIGH); // 关位选 currentDigit (currentDigit 1) % 4; digitalWrite(segPins[currentDigit], LOW); // 开新位选 for(int i0; i8; i) digitalWrite(ledPins[i], bitRead(displayTemp[currentDigit], i)); } } Bug现象分析当你点按快速按下松开时系统工作正常。但是如果你长按按键哪怕超过几十毫秒数码管会立刻熄灭或只显示某一位。这是因为程序卡在了 while 循环里导致主循环 loop() 停止运行数码管的动态扫描也随之停止。3.2 第二阶段优化思路 (去阻塞化)为了修复这个问题我们需要彻底抛弃delay()和while等待改用状态机思想。优化策略移除delay(20)改用millis()记录时间戳来判断消抖。移除while等待我们不需要等待按键松开只需要检测按键状态的跳变沿从 LOW 变为 HIGH 的瞬间。非阻塞逻辑流程图graph TD start(loop循环) -- checkBtn{检测按键}; checkBtn -- 状态改变 -- debounce[重置消抖计时]; checkBtn -- 稳定 50ms -- confirm{确认按下?}; confirm -- Yes -- toggle[切换计时开关]; confirm -- No -- updateState[更新按键状态]; debounce -- timerCheck; toggle -- updateState; updateState -- timerCheck; timerCheck{ 1000ms?}; timerCheck -- Yes -- addNum[数字 1]; timerCheck -- No -- scanCheck; addNum -- scanCheck; scanCheck{ 3ms?}; scanCheck -- Yes -- refresh[font colorred拉低/font下一位位选]; scanCheck -- No -- loopEnd(结束); refresh -- loopEnd;3.3 ✅ 最终源码完美优化版以下是经过重构的完整代码不仅适配了共阴极还完美解决了按键阻塞问题。这个版本适合教学注释详尽结构清晰。*项目名称Arduino四位数码管计时系统(共阴极适配非阻塞优化版)*硬件配置*-段选 A-H:D2-D9*-位选 COM1-4:D10-D13*-按键:D1*修改记录*-[Fix]修复了用于共阴数码管时无法点亮的问题*-[Opt]移除了while死循环解决了按键按下时数码管熄灭的问题*/// --- 硬件引脚定义 ---#defineKEY_PIN1// 数码管段选引脚 (a,b,c,d,e,f,g,dp) - D2-D9intledPins[]{2,3,4,5,6,7,8,9};// 数码管位选引脚 (千, 百, 十, 个) - D10-D13intsegPins[]{10,11,12,13};intledCount8;intsegCount4;// --- 共阴数码管段码表 (0-9) ---// ⚠️ 重点修改共阴极是 1(HIGH) 亮共阳极是 0(LOW) 亮constunsignedcharDuanMa[10]{0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};// --- 全局变量 ---unsignedchardisplayTemp[4];// 显示缓冲区boolcountEnablefalse;// 计时使能标志intcurrentNumber0;// 当前计数值// --- 按键相关变量 (非阻塞消抖) ---boollastButtonStateLOW;// 上一次读取的按键状态unsignedlonglastDebounceTime0;// 上一次去抖动时间unsignedlongdebounceDelay50;// 消抖延时阈值voidsetup(){// 1. 初始化段选引脚for(inti0;iledCount;i){pinMode(ledPins[i],OUTPUT);}// 2. 初始化位选引脚for(inti0;isegCount;i){pinMode(segPins[i],OUTPUT);// ⚠️ 共阴极初始化位选置 HIGH (关闭)digitalWrite(segPins[i],HIGH);}// 3. 初始化按键pinMode(KEY_PIN,INPUT);// 4. 初始化缓冲区updateDisplayBuffer(0);}voidloop(){// 任务1处理按键 (非阻塞)handleButton();// 任务2处理计时逻辑 (非阻塞每1000ms增加)handleTimer();// 任务3数码管动态扫描 (需极高频率执行)refreshDisplay();}/** * brief 按键处理函数带状态机消抖无阻塞 */voidhandleButton(){intreadingdigitalRead(KEY_PIN);// 如果状态发生改变重置计时器if(reading!lastButtonState){lastDebounceTimemillis();}// 只有当状态稳定保持超过延时时间才认为有效if((millis()-lastDebounceTime)debounceDelay){staticboolstableStateLOW;// 如果稳定状态发生了改变if(reading!stableState){stableStatereading;// 仅在按下瞬间 (Rising Edge) 触发动作if(stableStateHIGH){countEnable!countEnable;}}}lastButtonStatereading;}/** * brief 计时逻辑每秒增加一次计数 */voidhandleTimer(){staticunsignedlonglastTimerTime0;if(countEnable){if(millis()-lastTimerTime1000){lastTimerTimemillis();currentNumber;if(currentNumber9999)currentNumber0;updateDisplayBuffer(currentNumber);}}else{lastTimerTimemillis();}}/** * brief 更新显示缓冲区 */voidupdateDisplayBuffer(intnum){displayTemp[0]DuanMa[num/1000];displayTemp[1]DuanMa[(num%1000)/100];displayTemp[2]DuanMa[(num%100)/10];displayTemp[3]DuanMa[num%10];}/** * brief 数码管刷新函数 (核心逻辑) */voidrefreshDisplay(){staticunsignedlonglastScanTime0;staticintcurrentDigit0;// 每3ms切换一位频率约 83Hzif(millis()-lastScanTime3){lastScanTimemillis();displaySegment(0x00);// 1. 消影 (全灭)// ⚠️ 共阴极拉高位选 关闭当前位digitalWrite(segPins[currentDigit],HIGH);currentDigit(currentDigit1)%4;// 切换下一位// ⚠️ 共阴极拉低位选 选中新的一位digitalWrite(segPins[currentDigit],LOW);displaySegment(displayTemp[currentDigit]);// 输出段码}}voiddisplaySegment(unsignedcharvalue){for(inti0;i8;i){// ⚠️ 共阴极bit为1时输出HIGH点亮digitalWrite(ledPins[i],bitRead(value,i));}}3.4 极简极客版代码瘦身如果你已经完全掌握了原理可能会觉得上面的代码有点“啰嗦”。下面提供一个高度浓缩的版本利用 C 的特性如范围for循环、直接逻辑运算将代码量压缩到极致功能却完全一样。适合追求代码简洁的“强迫症”玩家/* 极简版非阻塞按键数码管计时 (共阴极) */ const byte segs[] {2,3,4,5,6,7,8,9}; // 段选 D2-D9 const byte coms[] {10,11,12,13}; // 位选 D10-D13 const byte btn 1; // 按键 D1 const byte code[] {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; // 共阴码表 unsigned long t_scan0, t_btn0, t_count0; int num0, digit0, divArr[]{1000,100,10,1}; bool runfalse, lastBtn0; void setup() { for(auto p:segs) pinMode(p, OUTPUT); // C11 范围for循环 for(auto p:coms) { pinMode(p, OUTPUT); digitalWrite(p, HIGH); } // 共阴初始HIGH(关) pinMode(btn, INPUT); } void loop() { unsigned long now millis(); // 1. 动态扫描 (3ms) if(now - t_scan 3) { t_scan now; digitalWrite(coms[digit], HIGH); // 关旧位 digit (digit 1) % 4; // 切新位 // 核心一行计算位值 - 查表 - 逐位输出 byte val code[(num / divArr[digit]) % 10]; for(int i0; i8; i) digitalWrite(segs[i], bitRead(val, i)); digitalWrite(coms[digit], LOW); // 开新位(共阴LOW) } // 2. 按键处理 (50ms消抖) bool b digitalRead(btn); if(b ! lastBtn now - t_btn 50) { t_btn now; if(b) run !run; // 按下瞬间翻转状态 lastBtn b; } // 3. 计时逻辑 (1000ms) if(run now - t_count 1000) { t_count now; num (num 1) % 10000; } }4. 举一反三实验拓展任务4.1 基础训练循环结构的灵活转换虽然for循环最常用但理解while和do...while的执行流程同样重要。原始for循环for(int ledpin 0; ledpin ledCount; ledpin) { pinMode(ledPins[ledpin], OUTPUT); }变形 1使用while循环int ledpin 0; while(ledpin ledCount) { pinMode(ledPins[ledpin], OUTPUT); ledpin; }变形 2使用do...while循环int ledpin 0; do { pinMode(ledPins[ledpin], OUTPUT); ledpin; } while(ledpin ledCount);4.2 进阶挑战构建十六进制计时器 (0~FFFF)想要显示A-F我们需要扩充字库。核心代码补丁// 1. 扩展段码表 (新增 A-F, 共阴极编码) const unsigned char DuanMaHex[16] { // 0-9 0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f, // A, b, C, d, E, F 0x77, 0x7c, 0x39, 0x5e, 0x79, 0x71 }; // 2. 修改位分离算法 (Base 16) void updateDisplayBufferHex(unsigned int num) { // 范围扩大至 0 - 65535 (FFFF) displayTemp[0] DuanMaHex[(num / 4096) % 16]; displayTemp[1] DuanMaHex[(num / 256) % 16]; displayTemp[2] DuanMaHex[(num / 16) % 16]; displayTemp[3] DuanMaHex[num % 16]; }5. 技术深究知其然更知其所以然5.1 ❓ 灵魂拷问放弃delay()的理由初学者最爱问“为什么要搞这么复杂的millis()直接delay(1000)不香吗”答案是不香甚至不能用。单片机就像一个只能做一件事的保安。使用delay(1000)保安在这1秒内闭上眼睛睡觉不管按键也不管扫描数码管会直接熄灭。使用millis()保安不睡觉快速轮询实现“分身术”兼顾按键检测和数码管刷新。5.2 ️ 视觉欺骗揭秘动态扫描频率为什么代码中设定 3ms 切换一次我们来算一笔账4位数码管每位显示3ms扫描一轮需要 3ms * 4 12ms。一秒钟能扫描多少轮f 1000 m s 12 m s ≈ 83.3 H z f \frac{1000 \mathrm{ms}}{12 \mathrm{ms}} \approx 83.3 \mathrm{Hz}f12ms1000ms​≈83.3Hz电影的帧率通常才24Hz而我们的扫描频率高达83Hz远远超过了人眼的闪烁临界值所以看起来画面如丝般顺滑。6. 结语这次实验虽然遇到了“共阴共阳”的小插曲但正是这个插曲让我们更深刻地理解了数码管的驱动原理。编程不只是敲代码更是解决实际硬件问题的过程。掌握了电平逻辑反转和非阻塞编程你已经迈过了嵌入式入门的一道大坎000)保安在这1秒内闭上眼睛睡觉不管按键也不管扫描数码管会直接熄灭。使用millis()保安不睡觉快速轮询实现“分身术”兼顾按键检测和数码管刷新。5.2 ️ 视觉欺骗揭秘动态扫描频率为什么代码中设定 3ms 切换一次我们来算一笔账4位数码管每位显示3ms扫描一轮需要 3ms * 4 12ms。一秒钟能扫描多少轮f 1000 m s 12 m s ≈ 83.3 H z f \frac{1000 \mathrm{ms}}{12 \mathrm{ms}} \approx 83.3 \mathrm{Hz}f12ms1000ms​≈83.3Hz电影的帧率通常才24Hz而我们的扫描频率高达83Hz远远超过了人眼的闪烁临界值所以看起来画面如丝般顺滑。6. 结语这次实验虽然遇到了“共阴共阳”的小插曲但正是这个插曲让我们更深刻地理解了数码管的驱动原理。编程不只是敲代码更是解决实际硬件问题的过程。掌握了电平逻辑反转和非阻塞编程你已经迈过了嵌入式入门的一道大坎原创不易如果这篇博客对你有帮助欢迎点赞、收藏⭐、关注➕