/*
 * 超声波测距与数码管显示实验 (Wokwi仿真)
 * 使用Arduino UNO、HC-SR04超声波传感器、TM1637四位数码管
 */

#include <TM1637Display.h> // 导入TM1637数码管驱动库

// --- 引脚定义 ---
// 超声波传感器引脚
#define TRIG_PIN 7 // 触发信号输出引脚
#define ECHO_PIN 6 // 回响信号输入引脚

// TM1637数码管引脚
#define CLK_PIN 2 // 时钟信号引脚
#define DIO_PIN 3 // 数据输入/输出引脚

// --- 变量和对象 ---
TM1637Display display(CLK_PIN, DIO_PIN); // 创建数码管显示对象
float duration_us, distance_cm; // 存储脉冲时长和计算出的距离

void setup() {
  Serial.begin(9600); // 初始化串口通信，用于调试
  display.setBrightness(7); // 设置数码管亮度 (0-7)
  
  // 设置超声波传感器引脚模式
  pinMode(TRIG_PIN, OUTPUT); // TRIG引脚设为输出
  pinMode(ECHO_PIN, INPUT);  // ECHO引脚设为输入

  // 开机时数码管显示"----"作为初始化提示
  uint8_t initSegments[] = { 0x40, 0x40, 0x40, 0x40 };
  display.setSegments(initSegments);
  delay(1000); // 持续1秒
}

void loop() {
  // 1. 触发超声波传感器
  // 确保TRIG引脚为低电平
  digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  // 发送一个10微秒的高电平脉冲
  digitalWrite(TRIG_PIN, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);

  // 2. 接收回响信号并计算时长
  duration_us = pulseIn(ECHO_PIN, HIGH, 30000); // 读取ECHO引脚高电平持续时间(微秒)，设置30ms超时，单位μs

  // 3. 计算距离
  // 如果返回0，表示超时或未收到回响，距离设为无效值
  if (duration_us == 0) {
    distance_cm = -1; // 用-1表示测量无效
  } else {
    // 距离(厘米) = 持续时间(微秒) / 58
    distance_cm = duration_us / 58.0;
  }

  // 4. 在数码管上显示距离
  if (distance_cm >= 0) {
    display.showNumberDec((int)distance_cm, false); // 显示整数距离，不显示前导零
  } else {
    // 显示 "----" 表示测量无效
    uint8_t errorSegments[] = { 0x40, 0x40, 0x40, 0x40 };
    display.setSegments(errorSegments);
  }

  // 5. (可选) 在串口监视器中打印距离值，方便调试
  Serial.print("Distance: ");
  Serial.print(distance_cm);
  Serial.println(" cm");

  // 6. 短暂延时，避免刷新过快
  delay(200);
}