如何在Arduino中编码计时器和延迟

步骤1：

这是否以便在草图中编写延迟。

int led = 13;

unsigned long delayStart = 0; // the time the delay started

bool delayRunning = false; // true if still waiting for delay to finish

void setup（） {

pinMode（led， OUTPUT）; // initialize the digital pin as an output.

digitalWrite（led， HIGH）; // turn led on

delayStart = millis（）; // start delay

delayRunning = true; // not finished yet

}

void loop（） {

// check if delay has timed out after 10sec == 10000mS

if （delayRunning && （（millis（） - delayStart） 》= 10000）） {

delayRunning = false; // // prevent this code being run more then once

digitalWrite（led， LOW）; // turn led off

Serial.println（“Turned LED Off”）;

}

// Other loop code here 。 . 。

Serial.println（“Run Other Code”）;

}

在Arduino启动后调用的 setup（）方法中，LED会被打开上。一旦完成 setup（），Arduino就会一次又一次调用 loop（）方法。这就是您大多数代码的去向，读取传感器发送的输出等。在上面的草图中，第一次调用loop（）时， delay（10000）会在关闭LED之前停止所有动作10秒钟。并继续。如果运行此代码，则会在启动后的10秒钟内未打印出 Run Other Code （运行其他代码），但是在led关闭（ledOn等于false）后，它会很快地循环打印出来

这里要注意的一点是，您真的不应该在loop（）代码中完全使用delay（）函数。 有时在 setup（）代码中使用 delay（）有时很方便，并且您通常可以使用很小的延迟（只有很少的延迟）来摆脱很小的麻烦 loop（）代码中的毫秒数，但您实际上应该避免在 loop（）方法

中完全使用：如何在Arduino中编写非阻塞延迟

上一幅草图使用了阻塞延迟，即在延迟等待到期时，它完全停止了代码执行任何其他操作。下一个草图向您展示了如何编写非阻塞延迟，该延迟使代码在等待延迟到期之前继续运行。

int led = 13;

unsigned long delayStart = 0; // the time the delay started

bool delayRunning = false; // true if still waiting for delay to finish

void setup（） {

pinMode（led， OUTPUT）; // initialize the digital pin as an output.

digitalWrite（led， HIGH）; // turn led on

delayStart = millis（）; // start delay

delayRunning = true; // not finished yet

}

void loop（） {

// check if delay has timed out after 10sec == 10000mS

if （delayRunning && （（millis（） - delayStart） 》= 10000）） {

delayRunning = false; // // prevent this code being run more then once

digitalWrite（led， LOW）; // turn led off

Serial.println（“Turned LED Off”）;

}

// Other loop code here 。 . 。

Serial.println（“Run Other Code”）;

}

在上面的草图中， setup（）方法，将 delayStart 变量设置为 millis（）的当前值。

millis（）是一种内置方法，该方法返回自电路板加电以来的毫秒数。每次复位板卡时，它都从0开始，并由CPU硬件计数器每毫秒增加一次。稍后有关 millis（）的更多信息。一旦完成 setup（），Arduino就会一遍又一遍地调用loop（）方法。

每次 loop（）都称为代码检查。

a）延迟仍在运行，以及 b）如果 millis（）与 delayStart 中存储的值相差10000 mS（10秒） 》。

当时间经过10000mS或更多时，会将 delayRunning 设置为false，以防止再次执行if语句中的代码并关闭led。

如果运行此草图，您将很快看到运行其他代码的打印，并且10秒钟后，LED将关闭，如果很快，您可能会看到Turned LED Off

请参见下面的第4步，了解millisDelay库如何简化此代码

第3步：无符号长整数，溢出和无符号减法

如果您熟悉无符号的long，溢出，无符号的算术以及使用无符号的long变量的重要性，那么您可以直接跳至使用millisDelay库的第4步。

上一个草图的重要部分是测试

（millis（） - delayStart） 》= 10000

此测试必须以非常特定的方式进行编码才能正常工作。

无符号长溢出

delayStart 变量a从 millis（）内置函数返回的数字是 unsigned long 。这是一个从0到4，294，967，295的数字。

如果将1加到保持最大值4，294，967，295的 unsigned long ，答案将为0（零）。那就是溢出的数字，然后回绕到0。您可以想象溢出位会被丢弃。例如3位无符号111是最大值（7）加1得出1000（8），但是前导1溢出3位存储空间并被丢弃，因此回绕到000。

最终，当cpu再加上一个变量时，它的变量包含 millis（）结果将环绕到0。即 millis（）将再次从0开始计数。如果您让Arduino开发板运行4，294，967，295mS（即大约49天17小时，即50天），就会发生这种情况。

现在让我们考虑另一种编码测试的方式（millis（）-delayStart）》 = 10000

算术上，此测试等于 millis（）》 =（delayStart + 10000）

但是，如果您在将近50点后开始延迟天，例如 millis（）返回4，294，966，300 mS，则 delayStart + 10000 将溢出到995，而测试millis（）》 =（delayStart + 10000）将立即真实，不会有任何延迟。因此，这种形式的测试并不总是有效。

不幸的是，您不太可能在测试过程中遇到这种情况，但是由于它可能会意外地出现在长时间运行的设备中，例如车库门控制器运行连续数月。如果尝试使用

delayEnd = millis（）+ 10000

，然后使用测试（millis（）》 = delayEnd），您也会遇到类似的问题。

最后， delayStart 变量必须为 unsigned long 。如果改用 long （即 long int ）或 int 或 unsigned int ，则它们可以hold小于从 millis（）返回的 unsigned long 。最终，从 millis（）重新调整的值将使存储在其中的较小变量溢出，并且您会发现时间突然倒退了。例如，如果对 startDelay 使用 unsigned int ，则将在Uno板上65秒后发生。

Unsigned Subtraction

另一个兴趣点是 millis（）-delayStart 的结果，当 delayStart 表示为4，294，966，300，而我们希望有10000mS的延迟时，会发生什么。

millis（）会在发生这种情况之前回绕为0。请记住，将无符号长整数可以存储的最大值加1会回绕到0。因此，一种计算millis（）的方法-delayStart，其中《strong》 millis（）已经环绕并且小于 delayStart ，是说“ W 我必须将多少数字加到delayStart等于millis（）（溢出后）？”，即方程式delayStart + X == millis（）

例如，再次使用一个3位无符号变量，要计算2-4（无符号），请考虑一个从0开始的时钟面，并将其一直加到111（ 7），然后回到0。现在要从4变到2，您需要加上6（5，6，7，0，1，2），所以2-4 = 6，这实际上是计算的工作方式，尽管

因此，两个无符号长整数之差将始终为正数，范围为0到4，294，967，295。例如，如果 startDelay 为1，并且 millis（）换为0（50天后），则 millis（）-startDelay 将等于4，294，967，295 。这意味着您可以在0到4，294，967，295毫秒之间的任意位置指定 DELAY_TIME ，并且（millis（）-delayStart）》 = DELAY_TIME 将始终按预期工作，无论何时

步骤4：使用MillisDelay库

要安装millisDelay库。下载了millisDelay.zip文件。

将此文件解压缩到Arduino/libraries目录（打开IDE File-》 preferences窗口以查看本地Arduino目录的位置）。有时，有关如何安装库的说明-自动安装工作，但并非总是如此。手动解压缩文件是最安全的。安装millisDelay库后，将有三个可用的交互式示例，您可以将它们加载到Arduino板上，然后在9600baud处打开Serial Monitor（在5秒内）以使用它们。这是使用millisDelay库重写的先前的非阻塞延迟草图。

#include “millisDelay.h”

int led = 13;

millisDelay ledDelay;

void setup（） {

pinMode（led， OUTPUT）; // initialize the digital pin as an output.

digitalWrite（led， HIGH）; // turn led on

ledDelay.start（10000）; // start a 10sec delay

}

void loop（） {

// check if delay has timed out

if （ledDelay.justFinished（）） {

digitalWrite（led， LOW）; // turn led off

Serial.println（“Turned LED Off”）;

}

// Other loop code here 。 . 。

Serial.println（“Run Other Code”）;

}

如果查看millisDelay库代码，您将看到先前草图的代码已被移至库中的 start（）和 just Finished（）方法。

这是ledDelay还是ledTimer？您可以使用自己喜欢的任何一个术语。我倾向于将。.. delay用于执行一次的单次延迟，并使用…timer重复一次。

步骤5：延迟和计时器示例

《这是两个基本的延迟和计时器草图以及它们的millisDelay库等效项。这些示例用于一次关闭（单发）延迟和重复延迟/定时器。

单发延迟

单发延迟是仅运行一次然后出现一次的延迟。停止。它是Arduino delay（）方法的最直接替代。您开始延迟，然后在延迟完成后执行一些操作。 BasicSingleShotDelay是普通代码，而SingleShotMillisDelay使用millisDelay库。

BasicSingleShotDelay

此草图可在BasicSingleShotDelay.ino

int led = 13; // Pin 13 has an LED connected on most Arduino boards.

unsigned long DELAY_TIME = 10000; // 10 sec

unsigned long delayStart = 0; // the time the delay started

bool delayRunning = false; // true if still waiting for delay to finish

void setup（） {

pinMode（led， OUTPUT）; // initialize the digital pin as an output.

digitalWrite（led， HIGH）; // turn led on

// start delay

delayStart = millis（）;

delayRunning = true;

}

void loop（） {

// check if delay has timed out

if （delayRunning && （（millis（） - delayStart） 》= DELAY_TIME）） {

delayRunning = false; // finished delay -- single shot， once only

digitalWrite（led， LOW）; // turn led off

}

}

中找到。 loop（）上方的行继续运行，而不会停留在等待延迟到期之前。

在 loop（）的每次通过期间，当前《将strong》 millis（）和 delayStart 时间与 DELAY_TIME 进行比较。当计时器超过间隔值时，将采取所需的措施。在此示例中，延迟计时器停止并且LED熄灭。

SingleShotMillisDelay

这里是使用millisDelay库重写的BasicSingleShotDelay草图。此草图可在SingleShotMillisDelay.ino中找到。

这里是millisDelay版本，其中上面的代码已包装在millisDelay类的类方法中。

#include

int led = 13;

// Pin 13 has an LED connected on most Arduino boards.

millisDelay ledDelay;

void setup（） {

// initialize the digital pin as an output.

pinMode（led， OUTPUT）;

digitalWrite（led， HIGH）; // turn led on

// start delay

ledDelay.start（10000）;

}

void loop（） {

// check if delay has timed out

if （ledDelay.justFinished（）） {

digitalWrite（led， LOW）; // turn led off

}

}

重复计时器

这些是重复延迟/计时器的简单示例。

BasicRepeatingDelay

BasicRepeatingDelay是简单的代码，RepeatingMillisDelay使用millisDelay库。

BasicRepeatingDelay.h

int led = 13; // Pin 13 has an LED connected on most Arduino boards.

unsigned long DELAY_TIME = 1500; // 1.5 sec

unsigned long delayStart = 0; // the time the delay started

bool delayRunning = false; // true if still waiting for delay to finish

bool ledOn = false; // keep track of the led state

void setup（） {

pinMode（led， OUTPUT）; // initialize the digital pin as an output.

digitalWrite（led， LOW）; // turn led off

ledOn = false;

// start delay

delayStart = millis（）;

delayRunning = true;

}

void loop（） {

// check if delay has timed out

if （delayRunning && （（millis（） - delayStart） 》= DELAY_TIME）） {

delayStart += DELAY_TIME; // this prevents drift in the delays

// toggle the led

ledOn = ！ledOn;

if （ledOn） {

digitalWrite（led， HIGH）; // turn led on

} else {

digitalWrite（led， LOW）; // turn led off

}

}

}

使用

delayStart + = DELAY_TIME;

重设延迟以再次运行，是否允许 millis（）-delayStart 可能是》 DELAY_TIME ，因为 millis（）刚刚增加，或者是由于 loop（）中的某些其他代码降低了它的速度。例如长打印语句。 （请参阅第7步中的添加循环Montor）

另一点是在 startup（）的末尾开始延迟。即使 startup（）需要花费一些时间来执行，这也可以确保计时器在 loop（）开始时是准确的。

RepeatingMillisDelay

这是使用millisDelay库重写的BasicRepeatingDelay草图。该草图可在RepeatingMillisDelay.ino

#include

int led = 13;

// Pin 13 has an LED connected on most Arduino boards.

bool ledOn = false; // keep track of the led state

millisDelay ledDelay;

void setup（） {

// initialize the digital pin as an output.

pinMode（led， OUTPUT）; // initialize the digital pin as an output.

digitalWrite（led， LOW）; // turn led off

ledOn = false;

// start delay

ledDelay.start（1500）;

}

void loop（） {

// check if delay has timed out

if （ledDelay.justFinished（）） {

ledDelay.repeat（）; // start delay again without drift

// toggle the led

ledOn = ！ledOn;

if （ledOn） {

digitalWrite（led， HIGH）; // turn led on

} else {

digitalWrite（led， LOW）; // turn led off

}

}

}

步骤6：其他MillisDelay库函数

中使用，除了 start（延迟），公正 Finished（）和 repeat（）功能，millisDelay库也具有

stop（）以停止延迟超时，

isRunning（）以检查其是否尚未超时且尚未停止，

restart（）从现在开始重新延迟，使用相同的延迟间隔

finish（）强制延迟过期

remaining（）可以返回直到延迟结束为止的毫秒数，并且

delay（）可以返回传递给 start（）

库的微秒版本

millisDelay的延迟值以毫秒为单位进行计数。您还可以按微秒计时。留给读者练习写该类的练习。 （提示：将类重命名为microDelay，并用micros（）代替出现的millis（））

冻结/暂停延迟

您可以冻结或通过保存剩余的（）毫秒并停止延迟来暂停延迟，然后稍后以剩余的mS作为延迟重新启动它以解除冻结。例如参见FreezeDelay.ino示例

mainRemainingTime = mainDelay.remaining（）; // remember how long left to run in the main delay

mainDelay.stop（）; // stop mainDelay NOTE： mainDelay.justFinished（） is NEVER true after stop（）

…

mainDelay.start（mainRemainingTime）; // restart after freeze

步骤7：警告之言–添加循环监视器

不幸的是，许多标准Arduino库使用 delay（）或引入暂停，例如AnalogRead和SoftwareSerial。通常，这些引入的延迟很小，但是它们会加起来，所以我建议您在 loop（）的顶部添加一个监视器，以检查其运行速度。

循环监视器与眨眼示例非常相似。 loop（）方法顶部的一小段代码仅在每次执行 loop（）时切换Led。然后，您可以使用具有Hz刻度的数字万用表来测量LED引脚（在这种情况下为引脚13）上的输出频率

代码为：-

// Loop Monitor – this checks that the loop（） is executed at least once every 1mS

// （c）2013 Forward Computing and Control Pty. Ltd.

// www.forward.com.au》

//

// This example code is in the public domain.

int led = 13; // don‘t use on FioV3 when battery connected

// Pin 13 has an LED connected on most Arduino boards.

// if using Arduino IDE 1.5 or above you can use pre-defined

// LED_BUILTIN instead of ’led‘

// the setup routine runs once when you press reset：

void setup（） {

// initialize the digital pin as an output.

pinMode（led， OUTPUT）;

// add your other setup code here

}

// the loop routine runs over and over again forever：

void loop（） {

// toggle the led output each loop The led frequency must measure 》500Hz （i.e. 《1mS off and 《1mS on）

if （digitalRead（led）） {

digitalWrite（led， LOW）; // turn the LED off by making the voltage LOW

} else {

digitalWrite（led， HIGH）; // turn the LED on （HIGH is the voltage level）

}

// add the rest of your loop code here

}

您可以在此处下载监视器代码。当我在Uno板上运行此代码时，连接在引脚13和GND之间的Hz范围内的万用表读数为57.6Khz。即》 500hz的大约100倍。

将代码添加到 loop（）时，Hz读数将减小。只要检查它在所有情况下都保持在500Hz以上（每个loop（）执行1mS）以上即可。
责任编辑：wv