Arduino基础入门篇13—外部中断

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本篇介绍Arduino外部中断的使用,通过外部中断检测震动开关的触发来控制LED灯亮灭。

1. 中断介绍

我们已经知道,Arduino程序是在loop()中不断的循环的。在程序的运行中,我们时常需要监控一些事件的发生,比如对某一传感器的返回数据进行解析。使用轮询的方式检测,效率比较低,而且随着程序功能增加,轮询到指定功能时需要等待的时间变长。而使用中断方式检测,可以到达实时检测的效果。

中断程序可以看作是一段独立于主程序之外的程序,当中断触发时,控制器会暂停当前正在运行的主程序,而跳转去运行中断程序,中断程序运行完后,会再回到之前主程序暂停的位置,继续运行主程序。如此便可做到实时响应处理事件的效果。

2. 实验材料

  • Uno R3开发板

  • 配套USB数据线

  • 面包板及配套连接线

  • 1个LED灯

  • 1个220Ω限流电阻

  • 1个震动开关

震动开关,即震动传感器,根据其结构的不同又分为弹簧开关和滚珠开关。

  • 弹簧开关,其内部由一根中心金属导电脚和环绕在其外部的弹簧导电脚组成。弹簧震动时会接触到中心导电脚,形成短路闭合状态;

  • 滚珠开关,其内部包含有一颗金属滚珠,当震动时滚珠滚动短路两个导电脚,形成短路闭合状态。

Arduino基础入门篇13—外部中断
震动开关

3. 实验步骤

  1. 根据原理图搭建电路。

    直插式LED灯负极接开发板GND,正极接220Ω限流电阻,电阻另一端接开发板数字9引脚。震动开关一端接开发板GND,另一端接数字引脚2。

    实验原理图如下图所示:

    Arduino基础入门篇13—外部中断
    实验原理图

    实物连接图如下图所示:

    Arduino基础入门篇13—外部中断
    实物连接图
  2. 新建sketch,拷贝如下代码替换自动生成的代码并进行保存。

     1/*
    2      ShakeSwitch
    3      中断检测振动传感器,控制LED灯亮灭
    4*/

    5int  SensorLED  =  9;               //定义LED为数字引脚9
    6int  SensorINPUT  =  2;             //连接震动开关到中断0,也就是数字引脚2
    7char  state  =  LOW;
    8
    9void  setup()  {
    10
    11    pinMode(SensorLED,  OUTPUT);                   //LED为输出模式
    12    pinMode(SensorINPUT,  INPUT_PULLUP);                 //震动开关为输入模式
    13
    14    //下降沿触发,触发中断0,调用blink函数
    15    attachInterrupt(0,  blink,  FALLING);
    16 }
    17
    18void  loop()  {
    19
    20    if  (state  ==  HIGH)  {                //  如果state为HIGH
    21        state  =  LOW;
    22        digitalWrite(SensorLED,  HIGH);     //  亮灯
    23        delay(500);                     //延时500ms
    24    }
    25    else  {
    26        digitalWrite(SensorLED,  LOW);         //  否则,关灯
    27    }
    28 }
    29void  blink()  {                              //中断函数blink()
    30    state  =  !state;                           //一旦中断触发,state状态反转
    31 }
  3. 连接开发板,设置好对应端口号和开发板类型,进行程序下载。

    Arduino基础入门篇13—外部中断
    程序下载

4. 实验现象

触发震动后,LED灯点亮一段时间后熄灭。再次触发震动再次点亮。

Arduino基础入门篇13—外部中断

实验现象


5. 函数介绍

attachInterrupt()

  • 描述:外部中断配置函数。

  • 函数原型:attachInterrupt(interrupt, ISR, mode)

  • 参数:

    • interrupt: 中断号。不同Arduino开发板中断号不同。Uno R3有两个外部中断,分别为数字管脚2(中断0)和数字管脚3(中断1)。

    • ISR: 中断处理函数。此函数不带参数,没有返回值。

    • mode: 中断触发方式。

      • LOW: 低电平触发。

      • CHANGE:管脚状态改变触发。

      • RISING:上升沿触发。

      • FALLING:下降沿触发。

  • 返回值:无。

6. 实验分析

通过attachInterrupt()函数注册数字管脚2为外部中断,触发方式为下降沿触发。中断处理函数blink()中每触发一次翻转一次state的状态。loop()函数中通过state状态来控制LED灯亮灭。

中断是非常实用的功能,它释放了CPU资源来做更多的事情。很多处理器、控制器都有中断功能,更高级的还包括中断优先级「多个中断同时触发时处理先后问题」和中断嵌套「中断中的中断」。

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