wokwi arduino mega 2560 - 外部中断案例keyinterrupt

截图：

链接：

https://wokwi.com/projects/413880919557075969

代码：

// 此程序仅供cslg单片机课程1624221，1624222演示用
// 在Arduino Mega 2560（或任何其他基于AVR微控制器的Arduino板）上，
// 中断函数（Interrupt Service Routine, ISR）中使用延时函数（如delay()）是不推荐的，
// 甚至可能是危险的。

const int ledPin = 13; // 定义LED连接的引脚为13
const int buttonPin = 2; // 定义按钮连接的引脚为2，对应interrupt 0
char ledc = 0, leda = 8, ledi = 0, leds = 0; // 定义快闪中断配置变量

volatile boolean buttonState = LOW; // 定义一个易失性布尔变量，用于在ISR和主程序之间传递状态

// 自定义延时函数，将毫秒转换为微秒并分段延时
void zhangrelaydelay(unsigned int delay_ms) {
  // 将毫秒转换为微秒
  unsigned long delay_us = delay_ms * 1000;
  
  // 定义每次delayMicroseconds()调用的最大微秒数
  // （根据平台可能有所不同，但通常1000或更少是安全的）
  const unsigned int max_micros_per_call = 1000;
  
  // 循环直到达到所需的总延时
  while (delay_us > 0) {
    // 计算本次循环应该延时的微秒数
    unsigned int current_delay_us = min(delay_us, max_micros_per_call);
    
    // 使用delayMicroseconds()进行延时
    delayMicroseconds(current_delay_us);
    
    // 更新剩余的延时
    delay_us -= current_delay_us;
  }
}

void setup() {
  pinMode(ledPin, OUTPUT); // 设置LED引脚为输出模式
  pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP); // 设置按钮引脚为输入模式，并启用内部上拉电阻

  // 设置外部中断，当buttonPin引脚状态变化时调用buttonISR函数
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(buttonPin), buttonISR, CHANGE);
}

void loop() {
  digitalWrite(ledPin, HIGH); // 慢闪烁5s亮
  delay(5000); // 延时5秒
  digitalWrite(ledPin, LOW); // 5s灭
  delay(5000); // 延时5秒
}

// 中断服务程序（ISR）
void buttonISR() {
  // 在ISR中切换快闪状态
  leds = digitalRead(ledPin); // 读取当前LED状态
  for (ledc = 0; ledc < leda; ledc++) { // 循环控制快闪次数（由leda决定）
    digitalWrite(ledPin, HIGH); // 中断触发时LED亮
    for (ledi = 0; ledi < leda; ledi++) { // 内部循环控制亮的时间（由leda决定，但此处延时固定为100ms）
      zhangrelaydelay(100); // 延时100ms
    }
    digitalWrite(ledPin, LOW); // LED灭
    for (ledi = 0; ledi < leda; ledi++) { // 内部循环控制灭的时间（由leda决定，但此处延时固定为10000ms即10s，逻辑上可能不合理）
      zhangrelaydelay(10000); // 延时10000ms（10秒）
    }
  }
  digitalWrite(ledPin, leds); // 恢复LED到中断前的状态
}

中文注释说明：

1. 全局变量：
   • ledPin：定义LED连接的引脚。
   • buttonPin：定义按钮连接的引脚。
   • ledc, leda, ledi, leds：用于控制快闪模式的变量，其中leda可能用于控制循环次数，ledc和ledi为循环计数器，leds用于保存LED中断前的状态。
   • buttonState：用于在ISR和主程序之间传递按钮状态（虽然在此代码中未实际使用）。
2. 自定义延时函数：
   • zhangrelaydelay：将毫秒转换为微秒，并分段使用delayMicroseconds进行延时，以避免在ISR中直接使用delay函数。
3. setup函数：
   • 设置LED引脚为输出模式。
   • 设置按钮引脚为输入模式，并启用内部上拉电阻。
   • 绑定外部中断，当按钮引脚状态变化时调用buttonISR函数。
4. loop函数：
   • 实现LED的慢闪烁，每5秒亮灭一次。
5. buttonISR函数：
   • 中断服务程序，当按钮状态变化时触发。
   • 读取当前LED状态并保存。
   • 通过嵌套循环控制LED的快闪模式，但内部循环的延时设置可能不符合实际需求（如灭的时间固定为10秒，可能过长）。
   • 恢复LED到中断前的状态。

注意事项：

• 在ISR中使用延时函数（即使是自定义的zhangrelaydelay）仍然是不推荐的，因为这可能导致主程序响应延迟或其他不可预测的行为。
• buttonISR中的快闪逻辑可能需要根据实际需求进行调整，特别是灭的时间设置。
• leda变量在此代码中用于控制循环次数，但其具体作用可能需要根据实际代码逻辑进一步确认。

Wokwi Arduino Mega 2560 外部中断案例：KeyInterrupt

项目概述

本案例演示了如何在Arduino Mega 2560上使用外部中断来控制LED的闪烁模式。当按下连接到特定引脚的按钮时，会触发中断服务程序（ISR），从而改变LED的闪烁状态。此示例中，主程序让LED以5秒的间隔慢闪烁，而中断服务程序则让LED快速闪烁一段时间，然后恢复到原来的状态。

硬件需求

• Arduino Mega 2560
• LED
• 按钮（开关）
• 电阻（如10kΩ，用于上拉电阻，如果使用内部上拉则不需要）
• 面包板和连接线

电路连接

1. LED连接：
   • 将LED的正极（长引脚）连接到Arduino Mega 2560的数字引脚13。
   • 将LED的负极（短引脚）连接到Arduino的GND。
2. 按钮连接：
   • 将按钮的一端连接到Arduino的数字引脚2。
   • 将按钮的另一端连接到Arduino的GND。
   • 如果不使用内部上拉电阻，可以在按钮和Arduino的5V之间连接一个10kΩ的电阻。

软件实现

以下是完整的Arduino代码，包括详细注释：

cpp复制代码

注意事项

1. 中断中的延时：在中断服务程序中使用延时函数（即使是自定义的）通常是不推荐的，因为它会阻塞其他中断的执行，并可能导致系统响应延迟。在本例中，为了演示目的而使用了延时，但在实际应用中应尽量避免。

2. 中断逻辑：中断服务程序中的快闪逻辑可能需要根据实际需求进行调整。特别是灭的时间设置为10秒可能过长，导致LED长时间保持熄灭状态。

3. 硬件去抖动：按钮在按下和释放时可能会产生抖动，导致中断多次触发。在实际应用中，可能需要添加硬件去抖动电路或软件去抖动逻辑。

4. Wokwi仿真：在Wokwi等在线仿真平台上测试此代码时，请注意仿真环境可能无法完全模拟实际硬件行为，特别是中断响应时间和延时函数的准确性。

结论

本案例展示了如何在Arduino Mega 2560上使用外部中断来控制LED的闪烁模式。通过按下按钮触发中断服务程序，可以改变LED的闪烁状态。然而，在实际应用中，应谨慎使用中断中的延时函数，并考虑添加去抖动逻辑以提高系统的稳定性和可靠性。

Wokwi Arduino Mega 2560 中断系统详细课程教程

一、课程概述

本课程将详细介绍 Arduino Mega 2560 的中断系统，包括中断的基本概念、中断引脚、中断模式、中断服务程序（ISR）的编写，以及如何在 Wokwi 平台上进行中断系统的仿真和调试。通过本课程的学习，学员将掌握如何利用中断系统实现实时响应外部事件的功能。

二、课程内容

1. 中断系统基础

• 中断的概念：中断是单片机在执行主程序的过程中，由于某种外部或内部事件的需要，暂时中止当前程序的执行，转而执行一段特定的处理程序（ISR），处理完毕后再返回原程序继续执行的过程。
• 中断的优点：
  • 实时控制：能够立即响应外部事件。
  • 分时操作：提高 CPU 的利用率。
  • 故障处理：及时响应和处理系统故障。

2. Arduino Mega 2560 中断引脚

• 外部中断引脚：Arduino Mega 2560 支持 6 个外部中断引脚，分别是 2（中断 0）、3（中断 1）、18（中断 5）、19（中断 4）、20（中断 3）、21（中断 2）。
• 中断编号：每个中断引脚对应一个中断编号，用于在程序中配置和触发中断。

3. 中断模式

• LOW：低电平触发。
• CHANGE：电平变化触发（从低电平到高电平或从高电平到低电平）。
• RISING：上升沿触发（从低电平到高电平）。
• FALLING：下降沿触发（从高电平到低电平）。

4. 中断服务程序（ISR）

• ISR 的定义：ISR 是中断发生时执行的特定代码段，用于处理中断事件。
• ISR 的编写要求：
  • ISR 必须没有参数和返回值。
  • ISR 应尽可能简短，避免使用延时函数（如 delay()）。
  • ISR 中可以使用全局变量来传递数据。

5. 中断配置函数

• attachInterrupt() 函数：用于配置中断引脚和中断模式。
  • 语法：attachInterrupt(interrupt, ISR, mode)
  • 参数说明：
    • interrupt：中断编号。
    • ISR：中断服务程序名。
    • mode：中断触发模式。
• detachInterrupt() 函数：用于关闭中断。
  • 语法：detachInterrupt(interrupt)
  • 参数说明：
    • interrupt：中断编号。

6. 定时中断

• 定时中断的概念：利用单片机内部的定时器产生的中断，称为定时中断。
• 定时中断库：Arduino 没有直接的定时中断设置，需要使用第三方库，如 FlexiTimer2 或 MsTimer2。
• 定时中断的配置：
  • 设置定时中断周期。
  • 使能或禁止定时中断。

7. Wokwi 平台中断系统仿真

• 创建项目：在 Wokwi 平台上选择 Arduino Mega 2560 型号，创建新的项目。
• 编写代码：使用 attachInterrupt() 函数配置中断引脚和中断模式，编写 ISR。
• 仿真运行：观察中断事件触发时，ISR 的执行情况。
• 调试工具：使用串口监视器查看中断触发时的调试信息。

8. 实例项目

• 项目一：外部中断控制 LED 闪烁
  • 使用外部中断引脚和按钮，实现按下按钮时 LED 闪烁的功能。
• 项目二：定时中断控制 LED 亮度调节
  • 使用定时中断库，实现 LED 亮度随时间逐渐变化的功能。

三、课程总结

• 回顾知识点：总结中断系统的基本概念、中断引脚、中断模式、ISR 的编写要求等。
• 强调实践：鼓励学员在 Wokwi 平台上进行中断系统的仿真和调试，通过实例项目加深对中断系统的理解。
• 展望未来：介绍中断系统在更复杂项目中的应用前景，如智能家居、环境监测、机器人控制等。

四、学习资源

• 官方文档：Arduino 官方网站的中断系统相关文档。
• 在线教程：Wokwi 平台的教程和 Arduino 中文社区的教程。
• 书籍推荐：《Arduino 编程从入门到实践》、《Arduino 高级编程》等。