四位数码管温湿度实时显示系统

现象

材料

-Arduino Uno控制器
– 1个四位数码管
– 1个DHT11传感器
– 1个面包版

如何连接

可以参考四位数码管原理图结合代码连接

代码

#include <DHT.h> // ====================== DHT11 配置（仅保留温湿度相关） ====================== #define DHTPIN A1 // DHT11数据引脚 #define DHTTYPE DHT11 // 传感器类型 DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); // 温湿度核心变量（控制显示切换和存储数值） float currentTemp = 0.0; // 当前温度 float currentHum = 0.0; // 当前湿度 bool showTemp = true; // true=显示温度，false=显示湿度 unsigned long displaySwitchTime = 0; // 显示切换时间戳 const long switchInterval = 2000; // 2秒切换一次 // DHT11 定时读取控制（非阻塞，避免卡顿显示） unsigned long previousDHTMillis = 0; const long dhtInterval = 2000; // 每2秒读取一次温湿度 // ====================== 四位数码管配置（确保温湿度正常显示） ====================== int ledCount = 8; // 段脚数量（a-g + 小数点） int segCount = 4; // 四位数码管位选数量 // 共阴数码管段码表（0-9）：bit0=a, bit1=b, bit2=c, bit3=d, bit4=e, bit5=f, bit6=g, bit7=小数点 const unsigned char DuanMa[10] = { 0x3f, // 0 0x06, // 1 0x5b, // 2 0x4f, // 3 0x66, // 4 0x6d, // 5 0x7d, // 6 0x07, // 7 0x7f, // 8 0x6f // 9 }; // 数码管引脚映射（与你的接线一致，无需修改） int ledPins[] = {7,8,9,10,11,12,13,A0}; // 段脚：a,b,c,d,e,f,g,小数点 int segPins[] = {2,3,5,6}; // 位选：千、百、十、个 unsigned char displayBuffer[4]; // 四位显示缓冲区（对应千、百、十、个位） // ====================== 初始化函数 ====================== void setup() { // 串口初始化（用于查看温湿度数值，方便调试） Serial.begin(9600); while (!Serial); Serial.println("系统启动 - DHT11 + 四位数码管（温湿度显示）"); // DHT11 初始化 dht.begin(); // 数码管引脚设置为输出模式 for(int ledpin = 0; ledpin < ledCount; ledpin++) { pinMode(ledPins[ledpin], OUTPUT); } for(int segpin = 0; segpin < segCount; segpin++) { pinMode(segPins[segpin], OUTPUT); } // 初始读取温湿度并更新显示缓冲区（开机即显示） readDHT(); updateDisplayBuffer(); } // ====================== 主循环（核心：温湿度读取 + 切换 + 数码管显示） ====================== void loop() { unsigned long currentMillis = millis(); // 1. 定时非阻塞读取温湿度 if (currentMillis - previousDHTMillis >= dhtInterval) { previousDHTMillis = currentMillis; readDHT(); } // 2. 每2秒交替切换温度/湿度显示 if (currentMillis - displaySwitchTime >= switchInterval) { displaySwitchTime = currentMillis; showTemp = !showTemp; // 切换显示状态 updateDisplayBuffer(); // 切换后立即更新显示缓冲区 } // 3. 数码管动态扫描（核心：让温湿度稳定显示在四位数码管上） static unsigned long lastScanTime = 0; static int currentDigit = 0; // 当前扫描的数码管位（0=千位，1=百位，2=十位，3=个位） if (currentMillis - lastScanTime >= 3) { // 3ms扫描一次，避免闪烁 lastScanTime = currentMillis; // 消影处理：先关闭当前点亮的数码管，避免重影 digitalWrite(segPins[currentDigit], HIGH); deal(0x00); // 切换到下一位数码管（循环扫描四位） currentDigit = (currentDigit + 1) % 4; // 点亮当前位数码管，显示对应缓冲区的段码（温湿度数值） digitalWrite(segPins[currentDigit], LOW); deal(displayBuffer[currentDigit]); } } // ====================== 读取DHT11温湿度（确保数值准确，用于数码管显示） ====================== void readDHT() { float humidity = dht.readHumidity(); float temperature = dht.readTemperature(); // 数据有效性检查（避免无效数值显示） if (isnan(humidity) || isnan(temperature)) { Serial.println("读取DHT11失败！"); currentTemp = 0.0; currentHum = 0.0; } else { currentTemp = temperature; currentHum = humidity; // 串口打印数值，方便对比数码管显示是否准确 Serial.print("湿度: "); Serial.print(currentHum); Serial.print("% | 温度: "); Serial.print(currentTemp); Serial.println("℃"); } } // ====================== 更新显示缓冲区（核心：将温湿度转换为数码管可识别的段码） ====================== void updateDisplayBuffer() { // 获取当前需要显示的数值（温度或湿度） float displayValue = showTemp ? currentTemp : currentHum; // 转换为整数（放大100倍，保留两位小数：如25.68 → 2568） long intValue = round(displayValue * 100); // 拆分四位数字，存入显示缓冲区（对应四位数码管，百位带小数点） displayBuffer[0] = DuanMa[(intValue / 1000) % 10]; // 千位（整数部分高位） displayBuffer[1] = DuanMa[(intValue / 100) % 10] | 0x80; // 百位（整数部分低位）+ 小数点（0x80=小数点亮） displayBuffer[2] = DuanMa[(intValue / 10) % 10]; // 十位（小数部分高位） displayBuffer[3] = DuanMa[intValue % 10]; // 个位（小数部分低位） // 补0处理：确保四位数码管完整显示，避免高位空缺 if (intValue < 1000) { // 数值小于10（如5.28 → 0528），千位补0 displayBuffer[0] = DuanMa[0]; } if (intValue < 100) { // 数值小于1（如0.68 → 0068），百位补0 displayBuffer[1] = DuanMa[0] | 0x80; } } // ====================== 数码管段码输出（消影+段码写入，确保显示清晰） ====================== void deal(unsigned char value) { // 1. 先关闭所有段脚，消除重影 for(int i = 0; i < 8; i++) { digitalWrite(ledPins[i], LOW); } delayMicroseconds(100); // 短暂延时，增强消影效果 // 2. 逐位写入段码，控制数码管显示对应数字 for(int i = 0; i < 8; i++) { digitalWrite(ledPins[i], bitRead(value, i)); } }

重点代码块理解

1、

DHT11

#define DHTPIN A1 // 温湿度传感器数据引脚（固定接线） #define DHTTYPE DHT11 // 传感器型号（不可随意修改，对应库函数逻辑） DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); // 初始化DHT对象（库函数要求，用于后续读取温湿度）

DHT 是第三方库提供的类，必须通过 dht.begin()（初始化）和 dht.readHumidity()/dht.readTemperature()（读取数据）使用，引脚定义需与实际接线一致。
进行代码的导入时要先安装对应的库文件
温湿度显示
2、

bool showTemp = true; // 显示状态标志位（核心开关） const long switchInterval = 2000; // 2秒切换间隔（可自定义修改）

howTemp 是 “温度 / 湿度” 显示的核心切换开关，true 显示温度、false 显示湿度，通过 !showTemp 实现每 2 秒交替翻转。
3、

数值放大与取整

long intValue = round(displayValue * 100); // 如25.68℃ → 2568（保留两位小数）

温湿度是浮点型（带小数），而数码管只能显示整数，通过放大 100 倍并四舍五入，将 “两位小数” 转换为 “四位整数”，方便四位数码管逐位显示。

四位数字拆分与小数点控制

displayBuffer[0] = DuanMa[(intValue / 1000) % 10]; // 千位（2568→2） displayBuffer[1] = DuanMa[(intValue / 100) % 10] | 0x80; // 百位（2568→5）+ 小数点（0x80=小数点亮） displayBuffer[2] = DuanMa[(intValue / 10) % 10]; // 十位（2568→6） displayBuffer[3] = DuanMa[intValue % 10]; // 个位（2568→8）

通过除法和取余运算，拆分四位整数的每一位；| 0x80 是给百位段码添加小数点（对应数码管的小数点引脚），实现 “25.68” 的显示格式（千位 2、百位 5.、十位 6、个位 8）。
4、
高位补0：
if (intValue < 1000) displayBuffer[0] = DuanMa[0]; // 数值<10（如5.28→0528），千位补0
if (intValue < 100) displayBuffer[1] = DuanMa[0] | 0x80; // 数值<1（如0.68→0068），百位补0
确保四位数码管始终满屏显示，避免高位空缺（如 5.2℃不会显示为 “5.2”，而是 “05.20”），视觉效果更整洁

总结

DHT11采集温湿度 → updateDisplayBuffer()转换为段码（存入displayBuffer） → 动态扫描逐位读取缓冲区，点亮数码管 → 每2秒切换温度/湿度显示

扩展：阻塞与非阻塞

阻塞（Blocking）

阻塞是指程序执行到某段代码时，会暂停在这里等待任务完成，在等待期间无法执行其他任何代码，直到该任务结束后，才会继续向下执行后续逻辑。

非阻塞

非阻塞是指程序执行到某段代码时，不会暂停等待，而是通过 “时间戳对比” 判断任务是否需要执行，若不需要执行则直接跳过，继续执行后续代码；若需要执行则执行该任务，执行完成后继续向下流转

对比

阻塞

void loop() { // 任务1：打印信息 Serial.println("执行任务1"); // 阻塞延时2秒：这2秒内，程序完全暂停，无法执行任何其他代码 delay(2000); // 任务2：仅在2秒延时结束后，才会执行 Serial.println("执行任务2（阻塞方式，2秒一次）"); }

非阻塞

// 定义时间戳变量，用于记录上一次执行任务的时间 unsigned long previousMillis = 0; const long interval = 2000; // 2秒间隔 void loop() { // 获取当前系统时间（上电后的毫秒数，实时更新） unsigned long currentMillis = millis(); // 非阻塞判断：对比当前时间与上一次执行时间的差值，是否达到2秒 if (currentMillis - previousMillis >= interval) { // 记录本次执行的时间（更新时间戳） previousMillis = currentMillis; // 任务2：仅当满足2秒间隔时，才执行 Serial.println("执行任务2（非阻塞方式，2秒一次）"); } // 任务1：不受任务2的影响，会持续快速执行（无卡顿） Serial.println("执行任务1（持续执行，无阻塞）"); }

总结2

阻塞：delay(ms) 主导，程序会 “暂停等待”，期间无法执行其他代码，适用于简单单任务，不适用于你的多功能并行场景；
非阻塞：millis() 主导，通过 “时间戳对比” 判断任务是否执行，无暂停、无卡顿，支持多任务并行（温湿度采集 + 数码管显示 + 显示切换），是你的代码能稳定运行的核心；
你的代码全程采用非阻塞逻辑，这是 Arduino 高级编程的关键，理解它就能编写更复杂、更流畅的嵌入式程序。