Таймер обратного отсчёта: сегментник, зуммер и кнопки

Таймер на кухне, отсчёт перед стартом, выдержка для фотопроцесса — схема одна: девять, восемь, семь… ноль, сигнал. Написать её на delay зудит руки сразу: delay(1000) на каждый тик — и готово. У меня такая версия прожила до первой же попытки повесить на неё кнопку «стоп» — и не повесилась: между тиками loop() стоял в паузе целую секунду, нажатия проскакивали мимо, и останавливать таймер приходилось выключением платы. Секунда блокировки на каждый тик — это десять секунд слепоты из десяти, как ни крути.

Соберём правильную версию на трёх деталях, которые уже есть в предыдущих уроках кластера: индикатор из урока про подключение рисует цифры через массив паттернов из счётчика, тик раз в секунду ведёт millis по принципам урока про millis вместо delay, а на нуле вступает зуммер с механикой tone из урока про пьезозуммер. Кнопка даст три действия в одной детали: старт, пауза и сброс длинным нажатием. Скетч получится на сотню строк, но в нём не будет ни одного незнакомого приёма — только знакомые, собранные в один автомат.

Живой таймер — это автомат с тремя состояниями, ровно по схеме из урока про светофор. «Стоит» — цифра висит на индикаторе, ничего не тикает. «Идёт» — раз в 1000 мс цифра уменьшается на единицу. «Финал» — на нуле таймер гасит отсчёт и даёт сигнал: tone на 1000 Гц длиной 600 мс, потом noTone. Переключения делает кнопка: короткое нажатие стартует или ставит на паузу, длинное — сбрасывает на девятку.

Тик устроен гейтом: if (go == 1 && millis() - tTick >= 1000) — внутри цифра уменьшается, tTick перезаписывается, и loop() между тиками остаётся свободным для кнопки и зуммера. Защита if (cifra > 0) не даёт отсчёту уйти за ноль в мусор массива — та же дисциплина границ, что в счётчике. Флип флага go записан как go = 1 - go: ноль становится единицей и наоборот, без единого if.

Мелочь про честность тика: tTick = millis() внутри ветки означает, что следующий тик отстоит на секунду от предыдущего тика, а не от круглой даты, — за десяток отсчётов тайминг уползёт на десятки миллисекунд, которые loop() тратит между проходами. Для кухонного таймера это неважно; если когда-нибудь понадобится метроном с точностью, tTick заменяют на tTick += 1000 и ловят дрейф по-инженерному. Здесь я оставил простой вариант — его проще читать. В дежурном состоянии — go равен нулю и fin равен нулю — скетч вообще не трогает индикатор: цифра просто горит, и это правильное поведение, а не зависание.

Разберу пару мест, где таймер отличается от счётчика. Первое — кнопка: здесь одно нажатие таит два разных действия, и короткое ловится не на фронте, а на отпускании. Фронт лишь запоминает момент нажатия в tPress; если палец держит кнопку дольше 900 мс — срабатывает сброс и флаг longFired закрывает короткое действие; если отпустил раньше — это старт или пауза. Без этой развязки каждое длинное нажатие начиналось бы со случайного старта, и таймер дёргался бы на каждом сбросе.

Второе — финал. Когда тик опускает цифру до нуля, скетч сам останавливает отсчёт, ставит флаг fin и включает tone(BUZZ, 1000) — тон на 1000 герц. Через 600 мс отдельная ветка гасит его noTone. Разнесение «включить» и «выключить» по двум веткам — приём из планировщика: тон включается один раз, а loop() продолжает крутиться и слушать кнопку даже во время сигнала. Частоту можно поднять до 2000 герц — на пьезокерамике зона 2-4 кГц звучит громче за счёт резонанса корпуса, я разбирал это в уроке про тона и частоты; 1000 герц взяты как середина слышимости, на которой сигнал не режет ухо в маленькой кухне.

Третья мелочь — delay(5) в самом низу loop(). Это не блокирующая пауза в смысле delay(1000): пять миллисекунд — передышка движку симулятора и порогу срабатывания для глаза, а против окна нажатия в 100-150 мс она незаметна. Уберите её совсем — скетч тоже будет работать; оставите — Serial-журнал перестанет заливаться сплошным потоком.

Границу 900 мс для длинного нажатия я подобрал не по даташиту, а по руке: короче — обычные нажатия иногда заезжают в сброс, длиннее секунды — сброс ощущается задумчивым. Полсекунды мало, 900 мс хватает, чтобы палец понял, что это отдельное действие, а не клик. Тот же приём используется в зажигалках с блокировкой и в кнопках стиральных машин: одна деталь, два действия, разделены временем удержания, а не второй кнопкой.

Флаг longFired нужен потому, что условие удержания истинно каждый проход loop(), пока кнопка зажата: без флага сброс срабатывал бы раз за разом каждые пять миллисекунд, и Serial-журнал заливало бы строками sbras na 9. Флаг поднимается при первом срабатывании и сбрасывается только на следующем фронте нажатия — стандартная развязка «одно действие на одно событие», та же, что у фронта кнопки в счётчике. Если держать кнопку с самого старта, сброс сработает раньше, чем вы отпустите палец, — таймер вернётся на девятку, так и задумано.

После финиша таймер ведёт себя по определению: цифра 0, счёт остановлен, и короткое нажатие стартует отсчёт… который тут же закончится, потому что тик защищён if (cifra > 0). Перезапуск живёт в длинном нажатии: сброс на 9 — и можно стартовать заново. Это осознанный контракт, а не поломка: после сигнала таймер обязан показать, что он выслужился, и не стартовать отсчёт от нуля по случайному клику.

В симуляторе собран полный таймер: индикатор на D12-D6, кнопка на D2, зуммер на D4 — макетка раскладывает компоненты по первым свободным пинам, поэтому номера в sim-скетче отличаются от платы. Держите кнопку зажатой секунду — увидите сброс; короткий клик — старт и пауза. В мониторе идёт последовательность cifra=8, cifra=7… finish — по ней удобно сверять ритм тика и ловить момент, когда пауза съела тик. Мой тест после сборки: досчитать до нуля дважды подряд и сравнить длину журнала — строк должно выйти поровну, иначе где-то тик слипся с паузой.

Куда расти дальше: один разряд умеет только от 9 до 0, а кухонному таймеру нужны десятки и сотни секунд. Прямое управление вторым разрядом съест ещё семь пинов и упрётся в бюджет Uno, поэтому индустрия ушла в мультиплексирование: разряды вспыхивают по очереди на пару миллисекунд, полный цикл короче 20 мс, и глаз видит все разряды горящими одновременно. Готовые модули с драйвером TM1637 закрывают тему двумя проводами: четырёхразрядный индикатор я подключал в уроке про TM1637, и сегментные паттерны из этого кластера переносятся туда один в один — шрифт тот же, меняется только транспорт.