我是潘，曾经是个工程师。这是 “Arduino 公开课” 系列的入门教程。第5.1课介绍了温控风扇，这次我们要通过中断函数并使用霍尔传感器测量风扇速转。有任何疑问请在评论区提出，我会逐一回答。
霍尔传感器是一种磁感应元件，只要有磁场（磁铁、金属物体、电感）接近，就会产生相应的电平信号。霍尔传感器应用很广，电机/车轮测速、电流测量、运动与接近检测等。汽车、航天、工业制造等领域都是不可或缺的元件。
常见的霍尔传感器模块分为两种，一种是线性模块，根据磁感应强度输出相应的模拟量（电压），另一种是开关型模块，磁感应达到一定强度，输出一个脉冲信号。另外，线性模块也可以采用数字通信，只不过中间加入了 ADC 模块，主要用在需要高精度、高稳定性的测量场合。
这是最常见的霍尔传感器模块，采用A3144E霍尔传感器原件，同时提供了模拟和数字信号输出。测速原理是，在转盘上设置磁感应点，每次磁场穿过传感器时，输出一个脉冲信号：
图片来源：wikipedia
传感器的接线很简单，除了两根电源线，将 Vin 接入 Arduino 的 D3（3号数字端口）即可，如果出现传输信号不稳定的情况，可以接一只 5K 上拉电阻。
在风扇转盘的边缘贴上1颗小磁铁，然后将传感器固定在上方，记录每秒圈数乘以60，即可换算出 rpm （每分钟转速）。
速度是距离/次数与时间的比值，因此程序要设计两个变量，一个计时，另一个计数。
计时用到 millis()，该函数的作用是记录系统累计运行时间，返回毫秒（值类型为 unsigned long），最长纪录为50天，超时后返回0秒。如果要更精确，可以用micro()返回微秒。
millis() 返回的是累计时间，但我们要测量输出的是每一秒内的旋转次数，怎么处理呢？其实，只要设置一个临时变量，标记下一秒的时间点，当 millis() 到达这个时间点后，输出 milli() 至 millis() + 1000ms 之间的触发次数即可。
同时，我们采用外部中断函数计数。当传感器被磁铁触发，程序中断，执行计数函数，记录一次。
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/*
作者：Ardui.Co
效果：霍尔传感器测速
版本：1.0
更新时间：2017年2月14日
*/
constbyteinterruptPin=3;
constlongtaketime=1000; // 每次测量的时间
unsignedlongtime;//设置变量 time，计时
floatVal=0;//设置变量 Val，计数
voidsetup(){
Serial.begin(9600);
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(interruptPin),count,FALLING);//触发信号必须是变化的，上升或下降皆可
time=millis();//开始计时，time获得当前系统时间
}
voidloop(){
if(millis()>=time)
{
Serial.println(Val*60);//转换成rpm，单磁铁触发分辨率为60rpm，2个磁铁为30rpm
time=millis()+taketime;//标记未来的时间点，1000ms后执行if判断，输出结果。另，降低刷新频率，可以提高分辨率
Val=0;//输出速度结果后清零，记录下一秒的触发次数
}
}
voidcount(){
Val+=1;
}
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使用 digitalPinToInterrupt(interruptPin) 原因是提高程序的兼容性，只要修改interruptPin 即可在不同 Arduino 版本上映射对应的中断端口号。
特别注意的是，触发外部中断函数的模式，必须是 RISING 或者 FALLING。如果是CHANGE，传感器每一次触发都会产生“高 – 低”、“高 – 低”两个信号，也就是说函数会被触发两次；如果是LOW，磁铁穿过传感器的过程中，外部中断函数会被连续触发，这个时间内 count() 会多次计数；
上面程序使用未来的时间点 millis() + 1000ms 来控制中断，但还有一种算法，就是当前时间去比较过去的时间，将时间范围控制在1000ms以内。
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/*
作者：Ardui.Co
效果：霍尔传感器测试方法2
版本：1.0
更新时间：2017年2月19日
*/
constbyteinterruptPin=3;
constlongtaketime=1000; // 每次测量的时间
unsignedlongtime; //设置变量time，计时
floatVal=0;//设置变量Val，计数
voidsetup(){
Serial.begin(9600);
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(interruptPin),count,FALLING);//触发信号必须是变化的，上升或下降皆可
time=millis();//开始计时，time获得当前系统时间
}
voidloop(){
if(millis()-taketime<time)return;//当前时间减测量时间，获得1000ms前的时间点，时间未到则跳出
Serial.println(Val *60);
time=millis();//输出结果后，获取当前时间
Val=0;
}
voidcount(){
Val+=1;
}
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两个程序效果是完全一样的，但从理解上，一个是用未来时间点来规定测量时间，一个是用过去时间点。
大部分 PC 散热风扇内置了霍尔传感器，我们用示波器测量第3个引脚：
每 10~12 ms 出现一个波谷，转速约为 900~1000rpm，与刚才测量的结果有一些出入。（请思考为什么？答案会在评论区介绍）
降低刷新速度或者增加触发点，都能提高测量的分辨率。比如，对于转速特别低的设备，每秒不到1圈，我们将刷新率降到5秒，分辨率就能提高至 60rpm / 5 = 12rpm。也可以增加 n 个磁感应点，每次触发低电平信号，则记录 1/n 圈，分辨率也相应提高到1/n 。
现在，我们通过外部传感器产生中断请求，然后来计数。那么，是否可以由内部计时，定时来触发中断？答案是肯定的，上面两个程序就使用了内部中断的一种——程序定时器，它们以 millis() 计时，然后在规定的时间点上输出结果。
但是，millis() 计时是十分不精准的，因为，虽然程序中断也是内部中断的一种，但是在各种中断的优先级别中，跟普通程序没有任何区别，外部中断会打断 millis() 的计时。尽管外部中断的时间非常短，但其执行时间不会被记入millis()。
后面将深入介绍 Arduino 的内部中断和硬件定时器的使用。