《Arduino实战》——2.2　获得控制权

本节书摘来自异步社区《Arduino实战》一书中的第2章，第2.2节，作者 【美】Martin Evans , Joshua Noble , Jordan Hochenbaum ，译者 况琪，更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看。

2.2　获得控制权

现在你的程序已经开始工作了，伴随着LED一个接一个地点亮和熄灭，下面我们要添加一个按钮，来控制这电路了。这个按钮用来启动和停止LED序列的闪烁。

2.2.1 电路图

电路图如图2-7所示。你需要保留最初版本的电路，并再添加一个按钮（S1）和一个阻值为10 kΩ的电阻（R6）就可以了。

在你看懂了修改过的电路图之后，就可以把新的元件添加到面包板上了。

2.2.2 连接

首先，将Arduino从USB电缆上断开，然后将按钮安装到面包板上，如图2-8所示。请注意如何将其跨接在面包板中间。电阻R6是一个下拉电阻，在按钮未被按下的时候，它能防止D2的输入浮空，而将D2的输入下拉到地（GND），也就是低电平。当按钮按下的时候，D2的输入会接到5 V，也就是高电平。

图2-9展示了在面包板上组装完成后的电路。Arduino的供电由连接在计算机上的USB电缆提供。

上拉电阻和下拉电阻 在包含按钮的电路中，上拉电阻和下拉电阻的使用是十分普遍的，它可以防止由电气噪声或干扰带来的错误信号。这个电阻将输入口的电平保持在与程序检测电位相反的电平上。一个上拉电阻将电平上拉到5 V，一个下拉电阻将电平下拉到地。

当你连接好按钮和增加的电阻后，就可以来处理一下代码这边的工作了。在这个程序里，我们要使用Arduino中一个专门的特性，称为中断。

2.2.3 认识中断

Arduino的中断非常强大，它可以在任何时候打断程序流程的执行。中断就像你就要走进浴室时突然有人按门铃一样——你必须马上处理它。Arduino也是一样的，一旦中断信号发出，你的程序就要马上去处理它。

标准的Arduino可以使用最多两个中断，但在这个项目中，你只会用到一个。当按钮被按下时就会发生一个中断，第一次按下按钮会时LED序列停止闪烁，再按一次则会使其重新开始闪烁，以此类推。

2.2.4 通过按钮控制LED的程序

下列代码清单就是新版的程序。你可以在现有程序的基础上修改，也可以再新建一个程序。

代码清单2-2 开始-停止显示

标准的Arduino有两个中断：中断0绑定在2号数字引脚，中断1绑定在3号数字引脚。Arduino Mega还有4个额外的中断：中断2绑定在21号数字引脚，中断3绑定在20号数字引脚，中断4绑定在19号数字引脚，中断5绑定在18号数字引脚。

注意 函数attachInterrupt(interrupt, function, mode)有3个参数。第一个参数是中断号，可以设置为0或者1；第二个参数是中断调用的函数，必须是一个无参数无返回值的函数；第三个参数是产生中断的模式。中断模式可赋下列4种值：设置LOW时，中断在引脚电平为低时触发；设置为CHANGE时，中断在引脚电平改变时触发；设置为RISING时，中断在引脚电平从低电平变为高电平时触发；设置为FALLING时，中断在引脚电平从高电平变为低电平时触发。

抖动消除 在中断服务程序，也就是ledOnOff()函数中，我们还添加了一些代码，用于处理机械按钮中存在的抖动（bounce）问题。当按钮被按下时，在它从断开状态转换到闭合状态的瞬间，其中机械部件的接触并不完美，而是会产生一系列被称为抖动的干扰信号，导致与之相连的引脚电位高低变化数次后才最终稳定。按钮通常需要10 ms～50 ms才能最终稳定，但当你观察到一些奇怪的结果并怀疑其是由于抖动造成的时，你也可以尝试将这个时间改得更长一些。

警告 很多人认为中断是一个高级技巧，但只要你够仔细，应该可以毫无障碍地使用它。在中断服务程序中，让你的程序代码尽可能小巧，这将会避免你在程序的其他部分遇到预料之外的事情。另外一个警告就是，你不能在中断服务程序中使用delay函数。

接下来让我们一起来测试我们最新的程序吧。

2.2.5 烧写和测试

将Arduino通过USB电缆连接到你的计算机。确保你的程序已经被正确编译，然后将其写入到Arduino中。当程序烧写完成后，所有LED都处于熄灭状态，直到你按下按钮。尝试着多按几次按钮，观察LED序列如何开始和停止。

2.2.6 使用break语句

保留原来的电路不动，现在把一个break语句添加到你的程序中。break``指令用于跳出一个循环或者switch语句。你利用它停止LED序列并保持LED的点亮状态，直到再次按下按钮，所以如果你在已经点亮3个LED的时候按下按钮，这3个LED就会一直处于点亮状态，直到再次按下按钮，序列才会继续循环点亮。

下列代码清单给出了使用break语句的新版程序。

代码清单2-3 添加break语句

下面要检查一下你的程序能否正常工作。

2.2.7 烧写和测试

确保你的程序已经正确地编译，然后烧写并测试它。当按下按钮时，闪烁的LED序列应该会暂停，再次按下按钮，序列应该重新开始循环。

是时候让你的项目进入到下一个阶段了。你要来制作一个反应测试仪。

相关资源：Arduino开发实战指南：AVR篇.pdf