一、實驗目的
1、 瞭解樹莓派處理中斷的方式
2、 瞭解樹莓派是如何通過事件來代替傳統中斷的
3、 掌握利用C++語言，通過樹莓派的 GPIO 口讀取3按鈕模組的按下狀態
4、 利用QT編寫一個視窗介面，在介面中顯示按鈕被按下的狀態

二、實驗原理
本實驗以樹莓派作為控制器，以 C++ 作為開發工具，利用樹莓派的 GPIO，讀取一 個 3 按鈕模組的狀態，使用一個全域性變數 X，當按下綠色按鈕，X 加 1；當按下黃色按鈕， X 清零；當按下紅色按鈕，X 減 1。並在 LED 模組中顯示 X；利用 QT 編寫一個視窗介面， 將X的資料實時顯示出來，並顯示按鈕狀態

三、使用儀器、材料
1.樹莓派的GPIO模組 (General Purpose Input/Output通用型輸入輸出)

四、實驗步驟

1. 連線：用杜邦線，將樹莓派、電源模組、1個LED模組、按鍵模組的相應引腳連起來；
2. 編制LED模組顯示程式，能顯示給定數字；
3. 用按鍵對全域性變數分別進行加、減、清零操作，並在LED 中顯示；
4. 編制QT的視窗介面，在顯示器上顯示全域性變數的值、顯示各個按鍵輸出的值（0還是 1？）。5. 實驗完成後，反向上述步驟斷電、拆線並整理收拾好

五、實驗過程原始記錄(計算機原始碼)

#ifndef THREAD1_H
#define THREAD1_H
#include "wiringPi.h"
 
//
#include <QThread>//
class Thread1 : public QThread//
{
    Q_OBJECT
public:
    Thread1();//
protected:
    void run();//
signals:// 用於傳送的訊號函式
    void send(int a, int b, int c, int d);
};
#endif
#ifndef THREAD2_H
#define THREAD2_H
#include "wiringPi.h"//
#include <QThread>//
static unsigned
 
 char LED_f[] ={ // 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F
    0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80,
    0x90, 0x8c, 0xbf, 0xc6, 0xa1, 0x8e, 0xbf, 0xff, 0x7f, 0xbf
};
class Thread2 : public QThread//
{
    Q_OBJECT
public:
    Thread2();//
    int SCLK = 0, RCLK = 2, DIO = 3;//LED的SCLK(序列時鐘)，RCLK(接收時鐘)，DIO(資料)，分別連線GPIO的三個數字引腳
    void LED_init(){//
        wiringPiSetup();
        pinMode(SCLK, OUTPUT);
        pinMode(RCLK, OUTPUT);
        pinMode(DIO, OUTPUT);
    }
    //在SCLK上輸出脈衝訊號
    void LED_out(char data){
        for (int i = 8; i >= 1; i--) // 迴圈8次為1位元組
        {
            if (data & 0x80)
                digitalWrite(DIO, HIGH);
            else
                digitalWrite(DIO, LOW);
            delayMicroseconds(1);
            data <<= 1;
            digitalWrite(SCLK, LOW);
            delayMicroseconds(1);
            digitalWrite(SCLK, HIGH);
            delayMicroseconds(1);
        }
    }
    // 在RCLK上輸出脈衝訊號
    void LED_display(unsigned char p, int v){
        unsigned char* led_table;
        unsigned char i;
        led_table = LED_f + v;//
        i = *led_table;
        LED_out(i);
        LED_out(p);
        digitalWrite(RCLK, LOW);//
        delayMicroseconds(1);
        digitalWrite(RCLK, HIGH);
        delayMicroseconds(1);
    }
    //在4位的LED上顯示一個4位資料
    void LED_loop(int data)
    {
        LED_display(0x08, data / 1000 % 10);
        delayMicroseconds(10);
        LED_display(0x04, data / 100 % 10);
        delayMicroseconds(10);
        LED_display(0x02, data / 10 % 10);
        delayMicroseconds(10);
        LED_display(0x01, data % 10);
        delayMicroseconds(10);
    }
protected://
    void run();
};
#endif
#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H
#include "thread1.h"
#include "thread2.h"//
#include <QMainWindow>//
namespace Ui {
class MainWindow;
}
class MainWindow : public QMainWindow{//
    Q_OBJECT
public:
    explicit MainWindow(QWidget *parent = nullptr);
    ~MainWindow();
    Thread1 *th_1;
    Thread2 *th_2;
private://
    Ui::MainWindow *ui;
public slots:// 用於接收的槽函式
    void receive(int a, int b, int c, int d);
};
#endif
#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"
MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) :
    QMainWindow(parent),
    ui(new Ui::MainWindow){
    ui->setupUi(this);
    th_1 = new Thread1();// 建立執行緒和開啟執行緒
    th_2 = new Thread2();
    th_1 -> start();//
    th_2 -> start();
    connect(th_1,SIGNAL(send(int, int, int, int)),this,SLOT(receive(int, int, int, int))); // 連線訊號與槽
}
MainWindow::~MainWindow(){
    delete ui;
}
void MainWindow::receive(int a, int b, int c, int d){ // 將資料顯示到Qt介面
    ui -> label_5 -> setText(QString::fromStdString(std::to_string(a)));
    ui -> label_6 -> setText(QString::fromStdString(std::to_string(b)));
    ui -> label_7 -> setText(QString::fromStdString(std::to_string(c)));
    ui -> label_8 -> setText(QString::fromStdString(std::to_string(d)));
}
#include "thread1.h"
#include "thread2.h"//
#include "wiringPi.h"//
static int data1 = 0,data2 = 0,data3 = 0;//
static int value = 10;
static int nums[3] = {12,13,14};//定義陣列，代表按鍵模組k1\k2\k3連線的GPIO數字引腳編號
void key_interrupt_service_1() // 中斷函式
{
    delay(20); // 按鍵消抖
    if (digitalRead(12) == 0){
        data1 = 1;
        data2 = 0;
        data3 = 0;
        value++;
    }
    if (digitalRead(14) == 0){
        data1 = 0;
        data2 = 1;
        data3 = 0;
        if(value > 0){
            value--;
        }
    }
    if (digitalRead(13) == 0){
        data1 = 0;
        data2 = 0;
        data3 = 1;
        value=0;
    }
}
void key_init() {//
    wiringPiSetup();// 初始化wiringPi
    for(int i = 0;i<3;i++){
        pinMode(nums[i], INPUT);
        pullUpDnControl(nums[i], PUD_UP); // 設定上拉電阻
        wiringPiISR(nums[i], INT_EDGE_FALLING, &key_interrupt_service_1); // 註冊中斷程式
    }
}
Thread1::Thread1()
{}
void Thread1::run(){//
    key_init(); // 初始化按鍵
    while (1){
        delay(10);
        emit send(value, data1, data2, data3);
        delay(1000);
    }
}
Thread2::Thread2()
{}
void Thread2::run(){//
    LED_init(); // 初始化LED
    while(1){
        LED_loop(value); //
    }
}

實驗結果