Arduino 外部中断与串口通信实验：按键计数和二进制 LED 显示

目的：

掌握 Arduino 的外部中断引脚和串口通信接口，以及它们在硬件层面的应用。
理解外部中断的触发机制和回调函数，以及串口通信的启动方法。

实验内容：

① 按键计数并串口打印：

连接一个按键至外部中断引脚 2 上。
使用中断方式（非查询方式）记录按键次数，并通过串口打印按键次数。

② 按键计数组合并二进制 LED 显示：

连接两个按键至外部中断引脚 2 和 3 上。
选择其他 5 个端口连接 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，将两个按键的次数组合成十进制数，并将其转化为二进制。
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。

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。

实验代码：

① 按键计数并串口打印：

int buttonPin = 2; // 按键引脚
int buttonState = 0; // 按键状态
int count = 0; // 计数器

void setup() {
  Serial.begin(9600); // 初始化串口通信
  pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP); // 将引脚设置为输入模式并开启上拉电阻
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(buttonPin), countUp, FALLING); // 将中断函数与引脚绑定
}

void loop() {
  // 无需执行任何操作，等待中断触发
}

void countUp() {
  count++; // 次数加一
  Serial.println(count); // 串口打印次数
}

② 按键计数组合并二进制 LED 显示：

int buttonPin1 = 2; // 按键1引脚
int buttonPin2 = 3; // 按键2引脚
int ledPin1 = 4; // LED1引脚
int ledPin2 = 5; // LED2引脚
int ledPin3 = 6; // LED3引脚
int ledPin4 = 7; // LED4引脚
int ledPin5 = 8; // LED5引脚
int buttonState1 = 0; // 按键1状态
int buttonState2 = 0; // 按键2状态
int count1 = 0; // 按键1计数器
int count2 = 0; // 按键2计数器

void setup() {
  Serial.begin(9600); // 初始化串口通信
  pinMode(buttonPin1, INPUT_PULLUP); // 将按键1引脚设置为输入模式并开启上拉电阻
  pinMode(buttonPin2, INPUT_PULLUP); // 将按键2引脚设置为输入模式并开启上拉电阻
  pinMode(ledPin1, OUTPUT); // 将LED1引脚设置为输出模式
  pinMode(ledPin2, OUTPUT); // 将LED2引脚设置为输出模式
  pinMode(ledPin3, OUTPUT); // 将LED3引脚设置为输出模式
  pinMode(ledPin4, OUTPUT); // 将LED4引脚设置为输出模式
  pinMode(ledPin5, OUTPUT); // 将LED5引脚设置为输出模式
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(buttonPin1), countUp1, FALLING); // 将按键1中断函数与引脚绑定
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(buttonPin2), countUp2, FALLING); // 将按键2中断函数与引脚绑定
}

void loop() {
  int num = count1 * 10 + count2; // 将按键次数合成十进制数
  String binaryNum = String(num, BIN); // 将十进制数转化为二进制
  int len = binaryNum.length(); // 获取二进制数的长度
  while (len < 5) { // 如果二进制数长度小于5位，在其前面添加0
    binaryNum = '0' + binaryNum;
    len++;
  }
  Serial.println(binaryNum); // 串口打印二进制数
  digitalWrite(ledPin1, binaryNum.charAt(4) - '0'); // 控制LED1
  digitalWrite(ledPin2, binaryNum.charAt(3) - '0'); // 控制LED2
  digitalWrite(ledPin3, binaryNum.charAt(2) - '0'); // 控制LED3
  digitalWrite(ledPin4, binaryNum.charAt(1) - '0'); // 控制LED4
  digitalWrite(ledPin5, binaryNum.charAt(0) - '0'); // 控制LED5
}

void countUp1() {
  count1++; // 按键1次数加一
}

void countUp2() {
  count2++; // 按键2次数加一
}