功課二：數碼管倒數 - 電流急急棒互動教學

顏色	長度	規格	數量	收納位置
黑	20 cm	公母	1	C2
紅	20 cm	公母	1	C2
紅	10 cm	公公	1	C1
橘	20 cm	公母	1	C2
黃	20 cm	公母	1	C2

📝 程式碼詳細解說

讓我們一步步了解這個倒數計時器是怎麼運作的！

📚 第一部分：引入函式庫

TM1637是控制四位數碼管的特殊晶片，我們需要它的專用函式庫

#include <TM1637Display.h> // 引入TM1637數碼管控制函式庫

💡 什麼是函式庫？
就像玩具的「說明書」，裡面有很多已經寫好的指令，讓我們可以輕鬆控制數碼管，不用自己從頭寫複雜的程式。

如何安裝？
在Arduino IDE中，點選「草稿碼」→「匯入程式庫」→「管理程式庫」，搜尋「TM1637」並安裝。

🎯 第二部分：腳位定義

告訴Arduino每個元件接在哪個接腳上

// --- 腳位定義 ---
const int buttonPin = 2;  // 按鈕接在2號接腳
const int redPin = 3;     // 紅燈接在3號接腳
const int bluePin = 4;    // 藍燈接在4號接腳
const int greenPin = 5;   // 綠燈接在5號接腳
const int DIO = 6;        // 數碼管的資料線（DIO）接在6號接腳
const int CLK = 7;        // 數碼管的時鐘線（CLK）接在7號接腳
              

🎨 第三部分：建立數碼管物件

創建一個「數碼管控制器」，就像遙控器一樣可以控制顯示器

// --- 物件建立 ---
TM1637Display display(CLK, DIO);  // 建立數碼管控制物件
              

💡 什麼是「物件」？
想像你有一個萬能遙控器（display），它可以控制電視顯示什麼畫面。這裡的 display 就是用來控制數碼管要顯示什麼數字的「遙控器」。

📊 第四部分：建立變數（記憶盒子）

程式需要記住一些資訊：按鈕狀態、是否正在倒數、現在數到幾

// --- 變數 ---
int lastButtonState = HIGH;  // 記住上一次按鈕的狀態
bool counting = false;        // 是否正在倒數中（true=是，false=否）
int counter = 9;              // 倒數計數器，從9開始
              

⚙️ 第五部分：setup 開機設定

Arduino一開機時的初始設定

void setup() {
  // 設定接腳模式
  pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP);  // 按鈕接腳設為輸入，使用內建上拉電阻
  pinMode(redPin, OUTPUT);            // 紅燈接腳設為輸出
  pinMode(greenPin, OUTPUT);          // 綠燈接腳設為輸出
  pinMode(bluePin, OUTPUT);           // 藍燈接腳設為輸出

  display.setBrightness(7);  // 設定數碼管亮度，0最暗，7最亮

  // 初始化：一開始顯示0，所有燈都關閉
  display.showNumberDec(0);  // 在數碼管上顯示數字0
  allOff();                   // 呼叫allOff函式，把所有燈關掉

  // 開啟序列監視器，可以在電腦上看到訊息
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Ready! 按下按鈕開始倒數～");
}
              

🔄 第六部分：loop 主要工作迴圈

Arduino會不停重複執行這段程式，檢查按鈕有沒有被按下

void loop() {
  int buttonState = digitalRead(buttonPin);  // 讀取按鈕現在的狀態

  // 偵測按鈕按下（由HIGH變LOW）
  if (buttonState == LOW && lastButtonState == HIGH) {
    if (!counting) {  // 如果沒有在倒數中
      counting = true;   // 開始倒數
      counter = 9;       // 從9開始
      Serial.println("開始倒數！");
      startCountdown();  // 呼叫倒數函式
    }
  }

  lastButtonState = buttonState;  // 記住這次的按鈕狀態
}
              

⏱️ 第七部分：倒數函式（最重要！）

這是倒數計時的核心程式，控制數字顯示和燈光變化

// --- 倒數函式 ---
void startCountdown() {
  // 用for迴圈從counter倒數到0
  for (int i = counter; i >= 0; i--) {
    display.showNumberDec(i, false);  // 在數碼管上顯示數字i

    // 根據數字決定要亮什麼顏色的燈
    if (i > 6) {
      setColor(1, 0, 0);  // 9,8,7 → 亮紅燈
    } else if (i > 3) {
      setColor(0, 1, 0);  // 6,5,4 → 亮藍燈
    } else if (i >= 0) {
      setColor(0, 0, 1);  // 3,2,1,0 → 亮綠燈
    }

    delay(1000); // 等待1000毫秒（1秒）再繼續
  }

  // 倒數結束後
  allOff();              // 關閉所有燈
  display.showNumberDec(0);  // 顯示0
  Serial.println("倒數結束！");
  counting = false;          // 標記倒數已結束
}
      

💡 第八部分：控制燈光的函式

這兩個函式負責控制RGB燈的開關

// --- 控制燈光 ---
void setColor(int r, int b, int g) {
  digitalWrite(redPin, r);    // r=1就打開紅燈，r=0就關閉紅燈
  digitalWrite(bluePin, b);   // b=1就打開藍燈，b=0就關閉藍燈
  digitalWrite(greenPin, g);  // g=1就打開綠燈，g=0就關閉綠燈
}

// --- 全部關燈 ---
void allOff() {
  digitalWrite(redPin, LOW);    // 關閉紅燈
  digitalWrite(greenPin, LOW);  // 關閉綠燈
  digitalWrite(bluePin, LOW);   // 關閉藍燈
}
      

🧠 程式運作原理（用故事來理解）

想像你在玩倒數遊戲：

🎮 按鈕是開關：按一下就開始倒數
🔢 數碼管是計分板：顯示現在倒數到幾
🚦 RGB燈是交通號誌：
- 紅燈（9~7）：像紅燈停止，還有很多時間
- 藍燈（6~4）：中間階段，準備加速
- 綠燈（3~0）：綠燈通行，時間快到了！
⏱️ delay(1000)：每秒換一個數字，就像時鐘的秒針
🔁 for迴圈：自動幫我們從9數到0，不用寫9次程式碼

為什麼要用函式（function）？
就像把常用的動作取個名字。例如「關燈」這個動作需要關紅、藍、綠三個燈，我們把它包成 allOff() 函式，之後只要呼叫 allOff() 就能一次關掉所有燈，很方便！

📋 完整程式碼

點擊展開完整程式碼

#include <TM1637Display.h>

// --- 腳位定義 ---
const int buttonPin = 2;
const int redPin = 3;
const int bluePin = 4;
const int greenPin = 5;
const int DIO = 6;
const int CLK = 7;

// --- 物件建立 ---
TM1637Display display(CLK, DIO);

// --- 變數 ---
int lastButtonState = HIGH;
bool counting = false;
int counter = 9;

void setup() {
  pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP);
  pinMode(redPin, OUTPUT);
  pinMode(greenPin, OUTPUT);
  pinMode(bluePin, OUTPUT);

  display.setBrightness(7);  // 亮度0~7
  
  // 初始化
  display.showNumberDec(0);
  allOff();
  
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Ready! 按下按鈕開始倒數～");
}

void loop() {
  int buttonState = digitalRead(buttonPin);

  // 偵測按鈕按下（由HIGH變LOW）
  if (buttonState == LOW && lastButtonState == HIGH) {
    if (!counting) {
      counting = true;
      counter = 9;
      Serial.println("開始倒數！");
      startCountdown();
    }
  }

  lastButtonState = buttonState;
}

// --- 倒數函式 ---
void startCountdown() {
  for (int i = counter; i >= 0; i--) {
    display.showNumberDec(i, false);  // 顯示數字

    if (i > 6) {
      setColor(1, 0, 0);  // 紅燈
    } else if (i > 3) {
      setColor(0, 1, 0);  // 藍燈
    } else if (i >= 0) {
      setColor(0, 0, 1);  // 綠燈
    }

    delay(1000); // 每秒倒數一次
  }

  // 倒數結束
  allOff();
  display.showNumberDec(0);
  Serial.println("倒數結束！");
  counting = false;
}

// --- 控制燈光 ---
void setColor(int r, int b, int g) {
  digitalWrite(redPin, r);
  digitalWrite(bluePin, b);
  digitalWrite(greenPin, g);
}

// --- 全部關燈 ---
void allOff() {
  digitalWrite(redPin, LOW);
  digitalWrite(greenPin, LOW);
  digitalWrite(bluePin, LOW);
}
        

⏱️ 功課二：數碼管倒數

⏰ 數碼管倒數計時器

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💡 提問技巧