项目概述
本教程将指导你如何使用STM32F407VET6零知增强板实现一个功能强大的四路独立计时器。每个计时器可以独立控制，支持开始、暂停和重置功能，并具备定时报警功能（4小时或每小时触发）。项目结合了TFT显示屏、蜂鸣器和按钮控制，提供了一个直观的用户界面。
目录
核心功能
>四路独立计时器： 每个计时器独立运行，互不影响
>多种控制模式： 开始、暂停、重置功能
>智能报警系统： 4小时及以上每小时报警提示
>直观的用户界面： TFT显示屏显示计时器状态
>声音提示： 蜂鸣器提供报警音效
>长/短按操作： 按钮支持不同时长的操作
一、硬件准备
1.1 硬件清单
主控板： STM32F407VET6零知增强板<
显示屏： 1.54英寸TFT显示屏（ST7789驱动）<
蜂鸣器： 有源蜂鸣器模块<LED: LED灯珠<
按钮： 4个轻触开关<
连接线： 杜邦线若干<
电源： 5V电源适配器或USB供电<
1.2 硬件连接
| 模块 | 零知增强板引脚 |
|---|---|
| TFT_CS | 53 |
| TFT_DC | 2 |
| TFT_MOSI | 51 |
| TFT_SCLK | 52 |
| TFT_RST | 4 |
| 蜂鸣器&LED | 3 |
| 按钮1 | 14 |
| 按钮2 | 15 |
| 按钮3 | 16 |
| 按钮4 | 17 |
1.3 连接硬件图
主控零知增强板和ST7789显示屏：
蜂鸣器和按键电路：
1.4 连接实物图
二、软件环境配置
1.零知开源开发工具（Lingzhi IDE）
2.安装必要的库：
Adafruit_GFX
Adafruit_ST7789
3.配置开发板类型：STM32F407VET6
三、核心代码解析
1. 引脚定义与初始化
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_ST7789.h>
#include <SPI.h>
// 屏幕引脚配置
#define TFT_CS 53
#define TFT_RST 4
#define TFT_DC 2
#define TFT_MOSI 51
#define TFT_SCLK 52
// 使用硬件SPI
Adafruit_ST7789 tft = Adafruit_ST7789(TFT_CS, TFT_DC, TFT_MOSI, TFT_SCLK, TFT_RST);
// 蜂鸣器引脚
#define BUZZER_PIN 3
// 按钮引脚 - 高电平触发
#define BUTTON_PIN1 14
#define BUTTON_PIN2 15
#define BUTTON_PIN3 16
#define BUTTON_PIN4 17
// 计时器结构
typedef struct {
unsigned long totalSeconds;
bool isRunning;
bool isReset;
unsigned long lastUpdateTime; // 每个计时器独立的更新时间戳
unsigned long lastHourAlarm; // 上次小时报警时间戳
bool alarmTriggered; // 计时器报警状态
} Timer;
Timer timers[4]; // 四个计时器2. 按钮状态检测
// 按钮状态
enum ButtonState {
BUTTON_RELEASED,
BUTTON_PRESSED
};
// 按钮结构
typedef struct {
uint8_t pin;
ButtonState state;
ButtonState lastState;
unsigned long pressStartTime;
} Button;
Button buttons[4];
// 当前选中的计时器
int selectedTimer = 0;
bool alarmActive = false; // 报警激活状态
bool alarmSilenced = false; // 报警被静音
unsigned long lastBeepTime = 0; // 上次蜂鸣器响的时间
unsigned long lastDebounceTime = 0;
const unsigned long debounceDelay = 50; // 消抖时间(毫秒)
// 报警参数
const unsigned long ALARM_INTERVAL = 800; // 蜂鸣器报警间隔(ms)
const unsigned long HOUR_SECONDS = 3600; // 1小时的秒数
const unsigned long ALARM_HOURS = 4; // 报警小时数
// PWM参数
const int TONE_FREQUENCY = 2500; // 蜂鸣器频率 (Hz)
const int TONE_DURATION = 300; // 蜂鸣器单次响声持续时间 (ms)
3. 初始化设置
void setup() {
Serial.begin(9600);
// 初始化蜂鸣器
pinMode(BUZZER_PIN, OUTPUT);
digitalWrite(BUZZER_PIN, LOW);
// 初始化按钮
buttons[0] = {BUTTON_PIN1, BUTTON_RELEASED, BUTTON_RELEASED, 0};
buttons[1] = {BUTTON_PIN2, BUTTON_RELEASED, BUTTON_RELEASED, 0};
buttons[2] = {BUTTON_PIN3, BUTTON_RELEASED, BUTTON_RELEASED, 0};
buttons[3] = {BUTTON_PIN4, BUTTON_RELEASED, BUTTON_RELEASED, 0};
for (int i = 0; i < 4; i++) {
pinMode(buttons[i].pin, INPUT);
}
// 初始化屏幕
tft.init(240, 320);
tft.setRotation(1);
tft.fillScreen(ST77XX_BLACK);
// 初始化计时器
for (int i = 0; i < 4; i++) {
timers[i].totalSeconds = 0;
timers[i].isRunning = false;
timers[i].isReset = true;
timers[i].lastUpdateTime = 0;
timers[i].lastHourAlarm = 0;
timers[i].alarmTriggered = false;
}
// 绘制初始界面
drawTimers();
}
4. 主循环控制
void loop() {
unsigned long currentMillis = millis();
// 更新所有正在运行的计时器
for (int i = 0; i < 4; i++) {
if (timers[i].isRunning) {
// 每个计时器独立更新
if (currentMillis - timers[i].lastUpdateTime >= 1000) {
timers[i].totalSeconds++;
timers[i].lastUpdateTime = currentMillis;
// 检查报警条件
checkAlarmConditions(i);
// 只更新这个计时器的显示
drawTimer(i);
}
}
}
// 处理按钮事件
pollButtons();
handleButtonEvents();
// 处理报警声音
updateAlarmSound();
delay(10);
}
5. 报警系统实现
// 检查报警条件
void checkAlarmConditions(int index) {
// 检查是否达到4小时或每小时
if (timers[index].totalSeconds >= ALARM_HOURS * HOUR_SECONDS) {
// 检查是否达到新的小时
if (timers[index].totalSeconds % HOUR_SECONDS == 0) {
// 避免连续触发
if (timers[index].totalSeconds != timers[index].lastHourAlarm) {
timers[index].alarmTriggered = true;
alarmActive = true;
alarmSilenced = false;
timers[index].lastHourAlarm = timers[index].totalSeconds;
}
}
}
}
// 更新报警声音
void updateAlarmSound() {
if (alarmActive && !alarmSilenced) {
unsigned long currentMillis = millis();
// 每秒响一次（300ms开，800ms关）
if (currentMillis - lastBeepTime >= ALARM_INTERVAL) {
lastBeepTime = currentMillis;
// 播放悦耳音调
tone(BUZZER_PIN, TONE_FREQUENCY, TONE_DURATION);
}
} else {
noTone(BUZZER_PIN);
}
}
// 轮询按钮状态（带消抖）
void pollButtons() {
unsigned long currentMillis = millis();
for (int i = 0; i < 4; i++) {
// 读取按钮状态（高电平表示按下）
ButtonState reading = (digitalRead(buttons[i].pin) == HIGH) ? BUTTON_PRESSED : BUTTON_RELEASED;
// 如果状态改变，重置消抖计时器
if (reading != buttons[i].lastState) {
lastDebounceTime = currentMillis;
}
// 如果状态稳定时间超过消抖延迟
if ((currentMillis - lastDebounceTime) > debounceDelay) {
// 更新按钮状态
if (reading != buttons[i].state) {
buttons[i].state = reading;
// 记录按下开始时间
if (buttons[i].state == BUTTON_PRESSED) {
buttons[i].pressStartTime = currentMillis;
}
}
}
// 保存当前状态用于下次比较
buttons[i].lastState = reading;
}
}
// 静音报警并清除报警状态
void silenceAlarm() {
alarmActive = false;
alarmSilenced = true;
noTone(BUZZER_PIN);
// 清除所有计时器的报警状态
for (int i = 0; i < 4; i++) {
timers[i].alarmTriggered = false;
// 重绘计时器以清除"ALARM"显示
drawTimer(i);
}
}
6. 按钮事件处理
void handleButtonEvents() {
unsigned long currentMillis = millis();
bool buttonEventOccurred = false;
int previousSelectedTimer = selectedTimer; //跟踪之前的选择
for (int i = 0; i < 4; i++) {
if (buttons[i].state == BUTTON_PRESSED) {
// 长按检测（超过1秒）
if (currentMillis - buttons[i].pressStartTime > 1000) {
// 长按 - 只复位当前选中的计时器
if (i == selectedTimer) {
timers[i].totalSeconds = 0;
timers[i].isRunning = false;
timers[i].isReset = true;
timers[i].lastUpdateTime = 0;
timers[i].lastHourAlarm = 0;
timers[i].alarmTriggered = false;
drawTimer(i);
silenceAlarm();
}
buttonEventOccurred = true;
}
} else if (buttons[i].state == BUTTON_RELEASED) {
// 按钮释放时检测短按
if (buttons[i].pressStartTime > 0 &&
currentMillis - buttons[i].pressStartTime > debounceDelay &&
currentMillis - buttons[i].pressStartTime <= 1000) {
buttonEventOccurred = true;
// 短按 - 开始/暂停计时器或切换计时器
if (i == selectedTimer) {
timers[i].isRunning = !timers[i].isRunning;
timers[i].isReset = false;
timers[i].lastUpdateTime = millis();
} else {
previousSelectedTimer = selectedTimer;
selectedTimer = i;
// 重绘所有计时器以更新选中框
drawTimer(previousSelectedTimer);
drawTimer(selectedTimer);
}
// 只更新当前计时器的显示
drawTimer(i);
}
// 重置按下开始时间
buttons[i].pressStartTime = 0;
}
}
// 如果有按钮事件，静音报警并清除报警状态
if (buttonEventOccurred) {
silenceAlarm();
}
}
7. 用户界面设计
void drawTimers() {
tft.fillScreen(ST77XX_BLACK);
// 绘制四个计时器区域
tft.drawRect(0, 0, 160, 120, ST77XX_WHITE); // 左上
tft.drawRect(160, 0, 160, 120, ST77XX_WHITE); // 右上
tft.drawRect(0, 120, 160, 120, ST77XX_WHITE); // 左下
tft.drawRect(160, 120, 160, 120, ST77XX_WHITE); // 右下
// 绘制所有计时器
for (int i = 0; i < 4; i++) {
drawTimer(i);
}
}
void drawTimer(int index) {
int x, y;
// 确定位置
switch (index) {
case 0: x = 30; y = 50; break; // 左上
case 1: x = 190; y = 50; break; // 右上
case 2: x = 30; y = 170; break; // 左下
case 3: x = 190; y = 170; break; // 右下
default: return;
}
// 清除时间显示区域（避免残留字符）
tft.fillRect(x, y, 100, 20, ST77XX_BLACK);
// 设置文本颜色和大小
tft.setTextSize(2);
tft.setTextColor(index == selectedTimer ? ST77XX_YELLOW : ST77XX_WHITE);
// 计算时间
int hours = timers[index].totalSeconds / 3600;
int minutes = (timers[index].totalSeconds % 3600) / 60;
int seconds = timers[index].totalSeconds % 60;
// 格式化时间
char timeStr[12];
sprintf(timeStr, "%02d:%02d:%02d", hours, minutes, seconds);
// 显示时间
tft.setCursor(x, y);
tft.print(timeStr);
// 清除状态显示区域
tft.fillRect(x, y + 30, 60, 10, ST77XX_BLACK);
// 显示状态
tft.setTextSize(1);
tft.setCursor(x, y + 30);
if (timers[index].isReset) {
tft.print("Reset");
} else if (timers[index].isRunning) {
tft.setTextColor(ST77XX_GREEN);
tft.print("Running");
} else {
tft.setTextColor(ST77XX_ORANGE);
tft.print("Paused");
}
// 显示报警状态（仅在报警触发且未静音时显示）
tft.fillRect(x + 60, y + 30, 40, 10, ST77XX_BLACK);
if (timers[index].alarmTriggered && !alarmSilenced) {
tft.setCursor(x + 60, y + 30);
tft.setTextColor(ST77XX_MAGENTA);
tft.print("ALARM");
}
//优化选择高亮绘图
static int lastSelected = -1;
//显示选中框
if (index == selectedTimer || index == lastSelected) {
int rectX, rectY;
switch (index) {
case 0: rectX = 2; rectY = 2; break;
case 1: rectX = 162; rectY = 2; break;
case 2: rectX = 2; rectY = 122; break;
case 3: rectX = 162; rectY = 122; break;
}
//通过绘制黑色清除先前的选择
tft.drawRect(rectX, rectY, 156, 116, ST77XX_BLACK);
tft.drawRect(rectX+1, rectY+1, 154, 114, ST77XX_BLACK);
//如果这是选定的计时器，则绘制新选区
if (index == selectedTimer) {
tft.drawRect(rectX, rectY, 156, 116, ST77XX_YELLOW);
tft.drawRect(rectX+1, rectY+1, 154, 114, ST77XX_YELLOW);
}
}
lastSelected = selectedTimer;
}使用说明
>选择计时器：短按对应按钮选择要操作的计时器（黄色边框表示选中）
>开始/暂停：短按当前选中计时器的按钮
>重置计时器：长按（>1秒）当前选中计时器的按钮
>报警静音：任意按钮操作可暂时静音报警
>报警条件：
计时达到4小时及以上时，每小时触发一次报警
显示屏显示"ALARM"状态
蜂鸣器发出提示音
四、项目演示效果
1. 四小时报警功能演示
当任意一个计时器达到4小时或以上时，系统会触发报警功能：
计时器区域显示"ALARM"文字、报警状态会持续显示直到用户操作、蜂鸣器发出悦耳的2500Hz提示音
2. 报警静音操作演示
报警触发后，用户可以通过以下方式关闭报警：
按下任意一个计时器按钮（短按）、蜂鸣器立即停止发声、屏幕上"ALARM"提示消失、系统进入静音状态
长按当前选中计时器的按钮（>1秒）、除了停止报警，还会重置该计时器、计时器归零并显示"Reset"状态
3. 多计时器独立运行演示
四个计时器可完全独立操作：
四个计时器可同时开始计时、每个计时器独立记录时间、显示屏分区显示各自状态
>选择计时器1：短按按钮1
>开始/暂停：再次短按
>按钮1重置：长按按钮1（>1秒）
其他计时器操作类似
4. 项目视频演示
基于STM32F407VET6零知增强板的四路独立计时器
达到四小时计数后持续报警，按下任意键清除报警声，在四个小时基础上每过一个小时报警一次。
五、常见问题解答
Q1: 报警声音可以调整吗？
A: 可以，在代码中修改以下参数：
const int TONE_FREQUENCY = 2500; // 频率(Hz)，范围0-5000
const int TONE_DURATION = 300; // 单次响声持续时间(ms)
const unsigned long ALARM_INTERVAL = 800; // 报警间隔(ms)Q2: 为什么我的报警没有触发？
A: 请检查：
计时器是否达到4小时（显示04:00:00）
ALARM_HOURS参数设置是否正确（默认为4）
蜂鸣器接线是否正确（正负极）
Q3: 如何改变报警的小时阈值？
A: 修改代码中的常量定义：
const unsigned long ALARM_HOURS = 2; // 2小时触发报警Q4: 按钮按下后没有响应怎么办？
A: 检查：
按钮是否正常连接（用万用表测试通断）
按钮引脚配置是否正确
消抖参数是否合适（可调整debounceDelay）
六、完整源码获取
百度网盘获取链接，通过网盘分享的文件：STM32-Multi-Timer.zip
https://pan.baidu.com/s/1v9NuKp690DUWvqAC73VV8Q?pwd=3wv2
压缩包内容：
/STM32-Multi-Timer
├── TIM_NVIC.ino // 主程序
├── Adafruit-ST7735-Library-master/ // 所需库文件
├── SPI/ // 电路图
^_^本教程详细展示了四路独立计时器的报警功能和操作演示，并提供了完整的源码获取方式。这个项目不仅具有实际应用价值，还涵盖了嵌入式开发的多个关键技术点：
>多任务处理（四个独立计时器） >用户界面设计（TFT显示）
>中断处理（按钮响应） >报警系统设计（声光提示）
>状态机实现（计时器状态管理）
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