Countdown mit einer einstelligen 7-Segment-Anzeige – Projekte für Arduino und ESP32-Mikrocontroller

Ziel des Projekts

Das Programm zählt nach einem Tasterdruck von 9 bis 0 herunter. Zu jedem Wechsel der Zahl wird ein kurzer Ton wiedergegeben. Der Ablauf des Countdowns wird zusätzlich mit dem Abspielen einer zufällig erzeugten Melodie ergänzt.

7-Segment-Anzeige

Die 7-Segment-Anzeige besteht aus sieben horizontal und vertikal verlaufenden Segmenten und einem Punkt in der rechten unteren Ecke, die einzeln angesteuert werden. Es lassen sich alle Zahlen und eine Reihe von Buchstaben darstellen.

Die Segmente sind von a bis g gekennzeichnet. Jedes Segment muss mit einem Pin des Arduinos verbunden werden.

Achtung

Es gibt die 7-Segment-Anzeige in zwei Ausführungen: entweder – (Common Cathode ⇒ GND) oder + (Common Anode ⇒ 5V).
Die verwendete Version kannst du durch einfaches Umstecken (GND/5V) herausfinden.

Benötigte Bauteile

Taster
Einstellige 7-Segment-Anzeige
Lautsprecher
Widerstände 220 Ω
Leitungsdrähte

Der Schaltplan

Das Programm

Die Zahlen, die dargestellt werden sollen, werden als Binärwert notiert. Eine 1 steht für Segment einschalten, eine 0 zeigt das Segment nicht an. Die Reihenfolge der Ziffern entspricht der Reihenfolge der Pins. Die erste Ziffer schaltet Pin 2, die zweite Pin 3 und die letzte Pin 9.

Lege die Variablen fest.

byte Zahlen[10] =
{
  B11101011, // 9
  B11101111, // 8
  B11100000, // 7
  B10101111, // 6
  B10101011, // 5
  B01100011, // 4
  B11101001, // 3
  B11001101, // 2
  B01100000, // 1
  B11101110, // 0
};

int TASTER = 13;
int LAUTSPRECHER = 10;

// der Frequenzbereich der Töne
int Minimum = 500;
int Maximum = 2000;

byte Zahlen[10] =

{

B11101011, // 9

B11101111, // 8

B11100000, // 7

B10101111, // 6

B10101011, // 5

B01100011, // 4

B11101001, // 3

B11001101, // 2

B01100000, // 1

B11101110, // 0

};

int TASTER = 13;

int LAUTSPRECHER = 10;

// der Frequenzbereich der Töne

int Minimum = 500;

int Maximum = 2000;

Der setup-Teil:

void setup()
{
  // Pins auf OUTPUT setzen
  for (int i = 2; i <= 9; i++)
  {
    pinMode(i, OUTPUT);
  }

  pinMode(TASTER, INPUT_PULLUP);

  // Zufallsgenerator starten
  randomSeed(analogRead(A0));

  // A (B11100111) anzeigen
  ZahlZeigen(B11100111);
}

void setup()

{

// Pins auf OUTPUT setzen

for (int i = 2; i <= 9; i++)

{

pinMode(i, OUTPUT);

}

pinMode(TASTER, INPUT_PULLUP);

// Zufallsgenerator starten

randomSeed(analogRead(A0));

// A (B11100111) anzeigen

ZahlZeigen(B11100111);

}

Der loop-Teil:

void loop()
{
  int TasterLesen = digitalRead(TASTER);
  if (TasterLesen == LOW)
  {
    for (int i = 0; i <= sizeof(Zahlen) - 1; i++)
    {
      // aktuelles Array i (Zahlen als Folge von Bits) an Funktion ZahlZeigen übergeben
      ZahlZeigen(Zahlen[i]);
      tone(LAUTSPRECHER, 1000, 10);
      delay(1000);
    }

    // Countdown abgelaufen zufällige Tonfolge spielen
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
      tone(LAUTSPRECHER, random(Minimum, Maximum), 500);
      delay(200);
    }
    // A (B11100111) anzeigen
    ZahlZeigen(B11100111);
  }
}

void loop()

{

int TasterLesen = digitalRead(TASTER);

if (TasterLesen == LOW)

{

for (int i = 0; i <= sizeof(Zahlen) - 1; i++)

{

// aktuelles Array i (Zahlen als Folge von Bits) an Funktion ZahlZeigen übergeben

ZahlZeigen(Zahlen[i]);

tone(LAUTSPRECHER, 1000, 10);

delay(1000);

}

// Countdown abgelaufen zufällige Tonfolge spielen

for (int i = 0; i < 10; i++)

{

tone(LAUTSPRECHER, random(Minimum, Maximum), 500);

delay(200);

}

// A (B11100111) anzeigen

ZahlZeigen(B11100111);

}

Im loop-Teil wird die Funktion ZahlZeigen() aufgerufen. Als Parameter wird ihr ein Element des Arrays Zahlen – eine der Binärwerte für die Zahl 9 bis 0 – übergeben.

void ZahlZeigen(byte ArrayZahl)
{
  // Bits des Arrays ArrayZahl prüfen
  // von Pin 2 bis Pin 9 durchlaufen
  for (int i = 2; i <= 9; i++)
  {
    /*
      vergleicht das Byte ArrayZahl mit dem Byte B10000000
      befindet sich an beiden Positionen eine 1
      das Ergebnis der Prüfung ist also nicht 0
      -> Segment einschalten
      ist eine der Positionen eine 0
      das Ergebnis der Prüfung ist 0
      -> Segment ausschalten
      1 Bit nach links schieben -> nächstes Bit prüfen
      nach 8 Durchläufen sind alle Segmente (Pins) richtig geschaltet
    */
    if ((ArrayZahl & B10000000) != 0) digitalWrite(i, HIGH);
    else  digitalWrite(i, LOW);
    ArrayZahl = ArrayZahl << 1;
  }
}

void ZahlZeigen(byte ArrayZahl)

{

// Bits des Arrays ArrayZahl prüfen

// von Pin 2 bis Pin 9 durchlaufen

for (int i = 2; i <= 9; i++)

{

vergleicht das Byte ArrayZahl mit dem Byte B10000000

befindet sich an beiden Positionen eine 1

das Ergebnis der Prüfung ist also nicht 0

-> Segment einschalten

ist eine der Positionen eine 0

das Ergebnis der Prüfung ist 0

-> Segment ausschalten

1 Bit nach links schieben -> nächstes Bit prüfen

nach 8 Durchläufen sind alle Segmente (Pins) richtig geschaltet

if ((ArrayZahl & B10000000) != 0) digitalWrite(i, HIGH);

else digitalWrite(i, LOW);

ArrayZahl = ArrayZahl << 1;

}

Ziel des Projekts

7-Segment-Anzeige

Benötigte Bauteile

Der Schaltplan

Das Programm

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