아두이노 프로젝트 | 디지털 타이머

1. 디지털 타이머

디지털 타이머

   일상에서 쉽게 발견할 수 있는 타이머를 아두이노 플랫폼을 이용해 디지털로 구현해보자. 구현하고자 하는 디지털 타이머는 0부터 9999초까지 설정할 수 있도록 네 자리 7-세그먼트 디스플레이를 가지고 있고, 시프트 레지스터 74HC595로 제어된다. 또한 택트 스위치 3개를 가지고 있으며, 첫 번째 스위치를 누르면 제어하려는 자리수를 왼쪽으로 옮길 수 있다. 두 번째 스위치를 누르면 제어하는 자리수의 숫자를 설정할 수 있고, 누른 횟수가 9회를 넘으면 다시 0으로 초기화된다. 마지막으로 세 번째 스위치를 누르면 설정한 시간에서부터 0초까지 1초 간격으로 숫자를 디스플레이에 나타내도록 프로그램을 작성해보자.

 

2. 프로젝트

2.1. 회로 구성

 

회로 구성

3461CSR

1/2W 1% Axial Resistor 221F (220Ω)

74HC595(DIP)

브레드보드용 4핀 택트스위치 6x6 breadboard friendly switch 4p [SZH-TH0018]

 

 

2.2. 프로그램 작성

// 정수형 배열 선언 후 디지털 핀 번호로 초기화
int DigitPin[4] = {13, 12, 11, 10}; // 접지4, 접지3, 접지2, 접지1 순서로 연결

int DataPin = 9; // 정수형 변수 선언 후 디지털 핀 번호 9번으로 초기화
int ClockPin = 8;
int LatchPin = 7;

// 정수형 배열 선언 후 숫자를 나타내는 8비트 배열로 초기화 
int DataArray[10] = {
  B11111100, // 0
  B01100000, // 1
  B11011010, // 2
  B11110010, // 3
  B01100110, // 4
  B10110110, // 5
  B10111110, // 6
  B11100000, // 7
  B11111110, // 8
  B11110110 // 9
};

// 정수형 배열 선언 후 디지털 핀 번호로 초기화
int Switch[3] = {6, 5, 4};
// 불린형 배열 선언 후 false로 초기화
bool State[3] = {false, false, false};
// 정수형 배열 선언 후 0으로 초기화
int Count[4] = {0, 0 ,0 ,0};
int Index = 3; // 정수형 변수 선언 후 3으로 초기화

void setup()
{
  for (int i = 0; i < 4; i++)
  {
    pinMode(DigitPin[i], OUTPUT); // 디지털 DigitPin[i]번 핀을 출력(OUTPUT) 모드로 설정
  }  
  pinMode(DataPin, OUTPUT); // 디지털 9번 핀을 출력(OUTPUT) 모드로 설정
  pinMode(ClockPin, OUTPUT);
  pinMode(LatchPin, OUTPUT);  
  for (int i = 0; i < 3; i++)
  {
    pinMode(Switch[i], INPUT); // 디지털 Switch[i]번 핀을 입력(INPUT) 모드로 설정
  }
}

void loop()
{
  // 왼쪽에서 첫 번째 스위치 동작: 제어할 Digit을 왼쪽으로 이동 
  if (digitalRead(Switch[0]) == HIGH)
  {
    if (State[0] == false)
    {
      State[0] = true;
      if (Index > 0)
      {
        Index -= 1;
      }
      else
      {
        Index = 3;
      }
    }
  }
  else
  {
    State[0] = false;
  }
  
  // 왼쪽에서 두 번째 스위치 동작: Digit 제어 
  if (digitalRead(Switch[1]) == HIGH)
  {    
    if (State[1] == false)
    {
      State[1] = true;      
      if (Count[Index] < 9)
      {
        Count[Index] += 1;
      }
      else
      {
        Count[Index] = 0;
      }
    }
  }
  else
  {
    State[1] = false;
  }  
  
  // 네 자리 7-세그먼트 디스플레이에 표시
  DisplayDigit(1, Count[3]); // DisplayDigit 함수 실행
  delay(5); // 5 ms 대기
  DisplayDigit(2, Count[2]);
  delay(5);
  DisplayDigit(3, Count[1]);
  delay(5);
  DisplayDigit(4, Count[0]);
  delay(5);
  
  // 왼쪽에서 세 번째 스위치 동작: 타이머 시작
  if (digitalRead(Switch[2]) == HIGH)
  {
    if (State[2] == false)
    {
      State[2] = true;
      // 각 자리 카운트 정보를 정수 자료형으로 변형
      int Value = Count[0] * 1000 + Count[1] * 100 + Count[2] * 10 + Count[3];
      while (Value >= 0)
      {
        Display(Value); // Display 함수 실행
        delay(1000);
        Value -= 1;
      }
      Count[0] = 0; 
      Count[1] = 0;
      Count[2] = 0;
      Count[3] = 0;
    }
  }
  else
  {
    State[2] = false;
  }  
}



// Number의 자릿수를 판별하여 네 자리 7-세그먼트에 표시
void Display(int Number) 
{
  int First, Second, Third, Fourth; // 정수형 변수 선언
  if (Number >= 0 && Number < 10) // Number가 한 자리인 경우 실행
  {
    First = Number % 10; // Number의 첫째 자리 숫자 추출
    DisplayDigit(1, First); // DisplayDigit 함수 실행
    delay(5); // 5 ms 대기
  }
  else if (Number >= 10 && Number < 100) // Number가 두 자리인 경우 실행
  {
    First = Number % 10;
    Second = Number / 10 % 10; // Number의 둘째 자리 숫자 추출
    if (Second != 0)
    {
      DisplayDigit(2,Second);
      delay(5);
    }
    DisplayDigit(1, First);
    delay(5); 
  }
  else if (Number >= 100 && Number < 1000) // Number가 세 자리인 경우 실행
  {
    First = Number % 10;
    Second = Number / 10 % 10;  
    Third = Number / 100 % 10; // Number의 셋째 자리 숫자 추출 
    if (Third != 0)
    {
      DisplayDigit(3,Third);
      delay(5);
    }
    if (Second != 0)
    {
      DisplayDigit(2,Second);
      delay(5);
    }
    DisplayDigit(1, First);
    delay(5);   
  }
  else if (Number >= 1000 && Number < 10000) // Number가 네 자리인 경우 실행
  {
    First = Number % 10;
    Second = Number / 10 % 10;  
    Third = Number / 100 % 10;  
    Fourth = Number / 1000 % 10; // Number의 넷째 자리 숫자 추출
    if (Fourth != 0)
    {
      DisplayDigit(4,Fourth);
      delay(5);
    }
    if (Third != 0)
    {
      DisplayDigit(3,Third);
      delay(5);
    }
    if (Second != 0)
    {
      DisplayDigit(2,Second);
      delay(5);
    }
    DisplayDigit(1, First);
    delay(5);    
  }
}



// 오른쪽에서 Digit번째 자리에 숫자 Number를 표시
void DisplayDigit(int Digit, int Number) 
{
  for (int i = 4; i > 0; i--)
  {
    if(i == Digit)
    {
      // 디지털 DigitPin[i - 1]번 핀에 디지털 신호 LOW 출력
      digitalWrite(DigitPin[i - 1], LOW);
    }
    else
    {
      // 디지털 DigitPin[i - 1]번 핀에 디지털 신호 HIGH 출력
      digitalWrite(DigitPin[i - 1], HIGH); 
    }
  }
  digitalWrite(LatchPin, LOW);
  shiftOut(DataPin, ClockPin, LSBFIRST, DataArray[Number]);
  digitalWrite(LatchPin, HIGH);
}

 

 

 

 

 

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