项目十五 红外遥控数码管
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
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。
输入代码
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
按键开关
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。
右图15-2是个引脚说明图，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。
数码管一共有10个引脚。a\~DP 这8个引脚接到数字口，那还有两个引脚呢？这是公共端，LED只有一端是不能被点亮的。我们在RGB灯那章讲到过共阴共阳的问题，数码管也存在共阴共阳问题。所谓共阳就是公共端接+5V，共阴则是公共端接GND。
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。硬件有了了解，我们来看看软件部分。
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。
代码回顾
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。
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。
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。
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 → n0[0] =0 → digitalWrite(2,0) → b段点亮
- pin=3 → n0[1] =0 → digitalWrite(3,0) → a段点亮
- pin=4 → n0[2] =0 → digitalWrite(4,0) → f 段点亮
- pin=5 → n0[3] =1 → digitalWrite(5,1) → g段不点亮
- pin=6 → n0[4] =0 → digitalWrite(6,0) → e段点亮
- pin=7 → n0[5] =0 → digitalWrite(7,0) → d段点亮
- pin=8 → n0[6] =0 → digitalWrite(8,0) → c段点亮
- pin=9 → n0[7] =1 → digitalWrite(9,1) → 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，那就是先输入代码2。
输入代码 2
我们这里要教大家实现这个数码管0\~9循环的代码另一种写法，上面我们说到了数组，通过创建10个数组用于显示0\~9。这里同样也还是用数组写，区别在于代码1中其实准确的说应该叫一维数组，我们这里用到二维数据。这样一来，可以让代码看起来更简洁。动手输一下下面这段代码吧，看看是不是同样的效果！
样例代码15-2
//项目11 – 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);
}
}
代码回顾 2
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。
[i]
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：
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。
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=3 → 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。
所需材料
所需元件
硬件连接
你会发现在硬件连接上同样就是把项目十四和十五结合在一起，并没有什么太大变化，如果在连接数码管时候有些不明白，可以回看一下项目十五。
[i]
输入代码
样例代码13-1
//项目十三 - 红外遥控数码管
#include <IRremote.h> //调用IRremote.h库
int RECV_PIN = 11; //定义RECV_PIN变量为11
IRrecv irrecv(RECV_PIN); //设置RECV_PIN（即11引脚）为红外接收端
decode_results 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
long codes[12]= //该数组用来存放红外遥控器发出的红外码
{
0xFD30CF,0xFD08F7, // 0 ,1
0xFD8877,0xFD48B7, // 2 ,3
0xFD28D7,0xFDA857, // 4 ,5
0xFD6897,0xFD18E7, // 6 ,7
0xFD9867,0xFD58A7, // 8 ,9
0xFD20DF,0xFD609F, // + ,-
};
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 = 2; pin <= 9 ; pin++){
digitalWrite(pin, number[i][pin - 2]);
}
}
void setup(){
Serial.begin(9600); //设置波特率为9600
irrecv.enableIRIn(); //启动红外解码
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() {
//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
if (irrecv.decode(&results)) {
for(int i = 0; i <= 11; i++){
//判断是否接收到0~9按键的红外码
if(results.value == codes//该数组用来存放红外遥控器发出的红外码[i][i][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.value == 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.value == 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.value, HEX); //串口监视器查看红外码
irrecv.resume(); //等待接收下一个信号
}
}
下载完代码后，尝试按下上图15-4指出部分的按钮，看看是数码管是个怎样的变化。
代码回顾
程序一开始还是对红外接收管的一些常规定义，按项目十二搬过来即可。
#include <IRremote.h> int //调用IRremote.h库
RECV_PIN = 11; IRrecv //定义RECV_PIN变量为11
irrecv(RECV_PIN); //设置RECV_PIN(即引脚11)为红外接收端
decode_results 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
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，0x-表示是16进制。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。
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。
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：
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。就不一一详细说了。
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！
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