Arduino 外部中断与串口通信实验教程 - 掌握按键控制 LED 灯的原理与应用

Arduino 外部中断与串口通信实验教程

本实验将带您深入了解 Arduino 的外部中断引脚、串口通信接口，以及它们在硬件层面上的应用。通过实践，您将学会使用中断方式读取按键输入，控制 LED 灯显示二进制数字，并通过串口打印调试信息。

实验目的

1. 掌握 Arduino 的外部中断引脚有哪些，串行通信的接口是哪几个引脚，以及它们在硬件层面上的应用。
2. 掌握外部中断的触发与回调函数、串口通信的启动等。

实验内容

1. 使用 Proteus 连接 1 个按键至外部中断引脚 2 上，Arduino 记录按键次数（采用中断方式，非查询方式），并通过串口打印按键次数。
2. 连接 2 个按键至外部中断引脚 2、3 上，同时自己选取其它的 5 个端口接 5 个 LED；以 2 号引脚按键次数为十位，3 号引脚按键次数为个位，将这二个按键的次数组合成十进制数后转化为二进制，要求控制 5 个 LED 以对应的二进制数显示，并将该二进制数打印在串口上显示。举例：2 号引脚按了 2 下，3 号引脚按了 3 下，获得十进制数 23，对应二进制数为 00010111，即控制标红的这四个灯点亮，并且串口显示 10111。

实验材料

• Arduino 开发板 * 1
• 按键 * 3
• 220 Ω 电阻 * 5
• LED 灯 * 5
• 面包板 * 1

实验原理

• 外部中断: Arduino 板上有两个可用的外部中断引脚：2 和 3。这些引脚可以配置为触发中断的下降沿、上升沿或电平变化。当引脚检测到这些信号时，将调用相应的中断服务例程。
• 串口通信: Arduino 开发板上有一个串口通信口，可以通过该口与计算机进行通信，实现数据的传输和调试。

实验步骤

1. 连接 1 个按键至外部中断引脚 2 上，连接串口通信口。
2. 编写程序，使用中断方式读取按键输入，记录按键次数，并通过串口打印按键次数。
3. 连接 2 个按键至外部中断引脚 2、3 上，连接 5 个 LED 灯和 220 Ω 电阻。
4. 编写程序，使用中断方式读取 2 号、3 号引脚按键输入，记录按键次数，将按键次数组合成十进制数后转化为二进制数，控制 5 个 LED 灯以对应的二进制数显示，并将该二进制数打印在串口上显示。
5. 将 Arduino 开发板与计算机连接，上传程序，测试实验效果。

实验注意事项

1. 连接电路时注意极性，避免损坏元件。
2. 串口通信时，需设置正确的波特率，并在计算机上打开串口通信工具。
3. 程序编写时，需注意中断服务例程的编写和触发方式的设置。
4. 实验完成后，及时断开电源和连接线，注意安全。