pulsein函数详解

在Arduino的编程中，pulsein函数是非常重要的函数之一，它主要用于读取外部数字信号的脉冲宽度，并返回脉冲的时间。

一、pulsein函数介绍

pulsein函数是Arduino语言中非常重要的函数之一，它的基本作用是读取外部数字信号的脉冲宽度，并返回脉冲的时间。pulsein函数的函数原型如下：

unsigned long pulseIn(uint8_t pin, uint8_t state, unsigned long timeout = 1000000L);

其中参数pin表示需要读取脉冲信号的引脚，state表示读取的脉冲信号的状态（HIGH或LOW），timeout为可选参数，表示读取脉冲信号的超时时间，单位为微秒，默认为1000000微秒（即1秒）。

二、pulsein函数使用

使用pulsein函数时需要注意以下几点：

1.脉冲信号的格式

pulsein函数只能读取脉冲信号，所以要使用pulsein函数，必须保证输入的信号是脉冲信号，否则函数将会返回错误的结果。脉冲信号的格式通常是：一个HIGH状态的信号脉冲，一个LOW状态的信号脉冲。如下图所示：

________        ________        ________        ________        _____
       |______|               |______|               |______|
      HIGH脉冲            LOW脉冲            HIGH脉冲            LOW脉冲

如果输入的信号不是脉冲信号，则可能会导致pulsein函数读取脉冲的时间不准确。

2.超时时间的设置

pulsein函数的timeout参数表示读取脉冲信号的超时时间，单位为微秒，默认为1000000微秒（即1秒）。如果在超时时间内没有读取到脉冲信号，则pulsein函数将返回0。

如果超时时间设置得太短，则可能会导致pulsein函数没有读取到完整的脉冲信号，从而返回错误的结果。因此，在使用pulsein函数时需要根据实际情况合理设置超时时间。

3.脉冲状态的确定

pulsein函数的第二个参数state表示读取的脉冲信号的状态。HIGH表示读取高电平脉冲的时间，LOW表示读取低电平脉冲的时间。

在设置pulsein函数时，需要确保state参数设置正确。如果设置不正确，将会导致返回的脉冲时间不正确。

三、pulsein函数的示例代码

下面是一个使用pulsein函数的示例代码：

const int buttonPin = 2;    
unsigned int pulseWidth;   

void setup() {
  Serial.begin(9600);       
  pinMode(buttonPin, INPUT);
}

void loop() {
  pulseWidth = pulseIn(buttonPin, HIGH); 
  Serial.println(pulseWidth);
  delay(100);                     
}

以上代码将读取引脚2上的高电平脉冲宽度，并将读取的脉冲宽度打印到串口中，每次输出后延时100毫秒。

四、pulsein函数的应用场景

pulsein函数可以应用于很多场景，例如测量超声波传感器的返回脉冲信号宽度，读取红外传感器的接收脉冲宽度等。

下面是一个使用pulsein函数读取超声波传感器返回的脉冲信号宽度的示例代码：

const int trigPin = 9;    
const int echoPin = 10;   
unsigned long duration;   
float distance_cm;        
void setup() {
  Serial.begin (9600); 
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
  pinMode(echoPin, INPUT);
}
void loop() {
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
  distance_cm = duration * 0.034 / 2;
  Serial.print("Distance: ");
  Serial.print(distance_cm);
  Serial.println(" cm");
  delay(500);
}

以上代码可以实现超声波测距功能，实现读取超声波传感器返回的脉冲信号宽度，并通过计算得到距离值，并将距离值打印到串口。

五、pulsein函数的局限性

虽然pulsein函数非常实用，可以应用于很多场景，但它也存在一些局限性。

1.阻塞程序

pulsein函数是个阻塞程序，当它在等待脉冲信号时，整个程序会被阻塞，直到读取到脉冲信号或超时。因此，在使用pulsein函数时需要注意程序是否会因为等待脉冲信号而停滞不前。

2.不适用于高速脉冲信号

由于pulsein函数的实现方式，它无法在高速脉冲信号的情况下工作。当脉冲信号的频率接近函数能够处理的时间上限时，pulsein函数将无法正确处理脉冲信号。

3.不适用于需要高精度的定时

pulsein函数的读取精度取决于系统的时钟精度和时间分辨率。在某些应用场景下，需要更高精度的定时功能，此时pulsein函数可能无法满足需求。

六、总结

pulsein函数是Arduino语言中非常实用的函数，它可以用于读取外部数字信号的脉冲宽度，并返回脉冲的时间。在使用pulsein函数时，需要注意一些细节，例如脉冲信号的格式、超时时间的设置、脉冲状态的确定等，并且需要注意pulsein函数的局限性。

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