玩轉Mixly – 2、Arduino AVR編程 之 輸入輸出

以下內容源自Mixly官方技術文檔:

https://mixly.readthedocs.io/zh_CN/latest/Arduino/AVR/01Input-Output.html

 

輸入/輸出

輸入/輸出所包含的指令主要分爲四部分：控制管腳的輸入輸出（按信號類型可分爲數字信號和模擬信號）、中斷、脈衝長度及ShiftOut。

• 輸入輸出：數字輸入、數字輸出、模擬輸入、模擬輸出

• 中斷控制：定義中斷，取消中斷

• 脈衝長度

• 移位輸出

1.數字輸出

1 2	digitalWrite(0,HIGH);//輸出高電平 digitalWrite(0,LOW);//輸出低電平

 

1.1 描述

給一個數字引腳寫入HIGH或者LOW。

1.2 參數

• 管腳: 引腳編號（如1,5,10，A0，A3）

• 值: 高 或 低

1.3 範例

將13號端口設置爲高電平，延遲一秒，然後設置爲低電平，再延遲一秒，如此往復。

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void setup(){ pinMode(13, OUTPUT); } void loop(){ digitalWrite(13,HIGH); delay(1000); digitalWrite(13,LOW); delay(1000); }

 

注意

數字13號引腳難以作爲數字輸入使用，因爲大部分的控制板上使用了一顆LED與一個電阻連接到他。如果啓動了內部的20K上拉電阻，他的電壓將在1.7V左右，而不是正常的5V，因爲板載LED串聯的電阻把他使他降了下來，這意味着他返回的值總是LOW。如果必須使用數字13號引腳的輸入模式，需要使用外部上拉下拉電阻。

注意

模擬引腳也可以當做數字引腳使用，使用方法是管腳設置爲A0，A1，A2等。

2.數字輸入

1	digitalRead(0);

 

2.1 描述

讀取指定引腳的值，HIGH或LOW。

2.2 參數

• 管腳: 引腳編號（如1,5,10,A0,A3）

2.3 返回

HIGH 或 LOW

2.4 範例

讀取數字0號引腳的值，並通過串口打印出來。

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void setup(){ Serial.begin(9600); pinMode(0, INPUT); } void loop(){ Serial.println(digitalRead(0)); }

 

注意

如果引腳懸空，digitalRead()會返回HIGH或LOW（隨機變化）。

3.模擬輸入

1	analogRead(A0);

 

3.1 描述

從指定的模擬引腳讀取數據值。

Arduino板包含一個6通道（Mini和Nano有8個通道，Mega有16個通道），10位模擬數字轉換器。這意味着它將0至5伏特之間的輸入電壓映射到0至1023之間的整數值。

3.2 參數

• 管腳: 引腳編號（如A0,A1,A2,A3）不同的開發板模擬輸入引腳數量不一樣。

3.3 返回

從0到1023的整數值

3.4 範例

讀取模擬A0引腳的值，並通過串口打印出來。

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void setup(){ Serial.begin(9600); } void loop(){ Serial.println(analogRead(A0)); }

 

注意

如果模擬輸入引腳沒有連入電路，由analogRead()返回的值將根據多項因素（例如其他模擬輸入引腳，你的手靠近板子等）產生波動。

4.模擬輸出

1	analogWrite(3,100);

 

4.1 描述

從一個引腳輸出模擬值（PWM）。 可用於讓LED以不同的亮度點亮或驅動電機以不同的速度旋轉。

4.2 參數

• 管腳:引腳編號（如3,5,6,9,10,11）不同的開發板模擬輸入引腳數量不一樣。

• 賦值:0（完全關閉）到255（完全打開）之間。

4.3 範例

控制LED實現呼吸燈效果。

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void setup(){ } void loop(){ for (int i = 0; i <= 255; i = i + (1)) { analogWrite(10,i); delay(10); } for (int i = 255; i >= 0; i = i + (-1)) { analogWrite(10,i); delay(10); } }

 

注意

analogWrite函數與模擬引腳、analogRead函數沒有直接關係。 在大多數Arduino板（ATmega168或ATmega328），只有引腳3，5，6，9，10和11可以實現該功能。 在Arduino Mega上，引腳2到13可以實現該功能。

5.中斷指令

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void attachInterrupt_fun_2() { } void setup(){ pinMode(2, INPUT); } void loop(){ attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2),attachInterrupt_fun_2,RISING); }

 

5.1 描述

當發生外部中斷時，調用一個指定函數。當中斷髮生時，該函數會取代正在執行的程序。

大多數的Arduino板有兩個外部中斷：0（數字引腳2）和1（數字引腳3）。

Arduino Mege有四個外部中斷：數字2（引腳21），3（20針），4（引腳19），5（引腳18）。

ESP8266 、ESP32系列有更多中斷。

5.2 參數

• 管腳: 引腳編號（如2,3）不同的開發板中斷引腳不一樣。

• 模式：

改變：當引腳電平發生改變時，觸發中斷

上升：當引腳由低電平變爲高電平時，觸發中斷

下降：當引腳由高電平變爲低電平時，觸發中斷

5.3 範例

利用2號引腳中斷，控制13號引腳的LED亮滅。

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volatile boolean state; void attachInterrupt_fun_2() { state = !state; digitalWrite(13,state); } void setup(){ state = false; pinMode(2, INPUT); pinMode(13, OUTPUT); attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2),attachInterrupt_fun_2,RISING); } void loop(){ }

 

注意

當中斷函數發生時，delay()和millis()的數值將不會繼續變化。當中斷髮生時，串口收到的數據可能會丟失。你應該聲明一個變量來在未發生中斷時儲存變量。

6.取消中斷

1	detachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2));

 

6.1 描述

關閉給定的中斷。

6.2 參數

• 管腳: 引腳編號（如2,3）不同的開發板中斷引腳不一樣。

7. 脈衝長度

1 2	pulseIn(0, HIGH); pulseIn(0, HIGH, 1000000);

 

7.1 描述

讀取一個引腳的脈衝（HIGH或LOW）。

例如，如果value是HIGH，pulseIn()會等待引腳變爲HIGH，開始計時，再等待引腳變爲LOW並停止計時。返回脈衝的長度，單位微秒。如果在指定的時間內無脈衝，函數返回。 此函數的計時功能由經驗決定，長時間的脈衝計時可能會出錯。計時範圍從10微秒至3分鐘。（1秒=1000毫秒=1000000微秒）

7.2 參數

• 管腳:你要進行脈衝計時的引腳號（int）。

• 狀態:要讀取的脈衝類型，HIGH或LOW（int）。

• 超時 (可選）:指定脈衝計數的等待時間，單位爲微秒，默認值是1秒（unsigned long）。

7.3 返回

脈衝長度（微秒），如果等待超時返回0（unsigned long）

7.4 範例

讀取6號引腳脈衝時長。

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void setup(){ Serial.begin(9600); pinMode(6, INPUT); } void loop(){ Serial.println(pulseIn(6, HIGH)); }

 

8.管腳模式

1	pinMode(0, INPUT);

 

8.1 描述

設置指定管腳的模式。

8.2 參數

• 管腳: 引腳編號（如2,3）不同的開發板中斷引腳不一樣。

• 模式: 要將管腳設置成的模式，包括輸入、輸出、上拉輸入。

9.ShiftOut

1 2	shiftOut(0,0,MSBFIRST,0);//高位先入 shiftOut(0,0,LSBFIRST,0);//低位先入

 

9.1 描述

將一個數據的一個字節一位一位的移出。從最高有效位（最左邊）或最低有效位（最右邊）開始。依次向數據腳寫入每一位，之後時鐘腳被拉高或拉低，指示剛纔的數據有效。

9.2 參數

• 數據管腳：輸出每一位數據的引腳(int)

• 時鐘管腳：時鐘腳，當數據管腳有值時此引腳電平變化(int)

• 順序：輸出位的順序，最高位優先或最低位優先

• 數值: 要移位輸出的數據(byte)

10.管腳中斷

1	PCintPort::attachInterrupt(0,attachPinInterrupt_fun_0,RISING);

 

10.1 描述

當發生外部中斷時，調用一個指定函數。當中斷髮生時，該函數會取代正在執行的程序。

本模塊爲模擬中斷，支持所有管腳使用。

10.2 參數

• 管腳: 引腳編號（如2,3）不同的開發板中斷引腳不一樣。

• 模式：

改變：當引腳電平發生改變時，觸發中斷

上升：當引腳由低電平變爲高電平時，觸發中斷

下降：當引腳由高電平變爲低電平時，觸發中斷

10.3 範例

利用中斷，控制13號引腳的LED亮滅。

注意

當中斷函數發生時，delay()和millis()的數值將不會繼續變化。當中斷髮生時，串口收到的數據可能會丟失。你應該聲明一個變量來在未發生中斷時儲存變量。

11.取消管腳中斷

1	detachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2));

 

11.1 描述

關閉給定的中斷。

11.2 參數

• 管腳: 引腳編號（如2,3）不同的開發板中斷引腳不一樣。

12.多功能按鍵

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OneButton button0(0,true); void attachClick0() { } void setup(){ button0.attachClick(attachClick0); } void loop(){ button0.tick(); }

 

12.1 描述

設置特定管腳連接的按鈕爲多功能按鈕，並確定不同模式下執行不同的程序。

12.2 參數

• 多功能按鍵: 引腳編號（如1,5,10，A0，A3）

• 模式: 單擊 雙擊 長按開始 長按中 長按結束

12.3 範例

將2號端口連接的按鈕設置爲多功能按鈕，單擊時串口提示“one Click”

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OneButton button2(2,true); void attachClick2() { Serial.println("one Click"); } void setup(){ button2.attachClick(attachClick2); Serial.begin(9600); } void loop(){ button2.tick(); }

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