2023年01月30日 | （3）换种方式学基础元器件之按键控制LED灯

代码：

void setup(){
  pinMode(2, OUTPUT);
  pinMode(1,INPUT);}void loop(){
  if(digitalRead(1))
  {
  	  digitalWrite(2, LOW);
  }
  else
  {
  	  digitalWrite(2, HIGH);
  }
  delay(10); // Wait for 10 millisecond(s)}

按 键

按键是我们用的非常多的一种输入设备，是单片机获取外部信号的一种重要方式，按键在实际电路中的变种也非常多，不管它怎么变，只要符合按键信号的要求，我们基本上都可以按照按键的方式来处理，大同小异。

轻触开关实物

机械尺寸

内部电路原理

这种开关也叫轻触开关，是电子产品中用途非常广泛，同时也是我们学习单片机、嵌入式过程中经常接触的开关。

我们平时用开关感觉这个玩意要么是关，要么是开，就这两个动作，但是真实的开关按下和弹回的过程中是这样的

理想波形和实际波形

接下来我们来实现按键控制LED灯亮灭实验：

实验材料：6*6轻触按键、5mm红色LED灯、电阻(270Ω)、可调电源

实验结果：当轻触按键按下去LED灯就亮了，松开轻触按键LED灯就熄灭

思考？？：我们能不能通过MCU接受轻触按键信号来实现对LED灯的控制呢？用按键实现LED灯的亮灭翻转，即使松开按键，LED灯也能亮？答案是肯定可以的，我们一起来实现下

实验原理图如下：

包含的器件有：6*6轻触按键一个，5mm红色LED灯一个，1/4W/270Ω直插电阻一个，1/4W/10K直插电阻一个，arduino uno开发板一块，Type USB线一根，连接导线若干

按键控制LED灯原理图

前面我们学会了如何控制LED灯亮灭，这里就不赘述了，我们接下来学习如何通过单片机即arduino来检测按键，在此之前我们先来了解一点点单片机知识。

高阻态（high-impedance state）：arduino引脚默认就是高阻态，这个字面意思也好理解，就是电阻很大，一般都是MΩ级别的，所以这种状态下很不稳定，任何一个干扰信号都会造成误触发，这也是我为什么在原理图中接了个下拉电阻的原因

上拉（pullup）：在单片机引脚和电源之间接个电阻，一般选择10K

上拉电阻

下拉（pulldown）：在单片机引脚和地之间接个电阻，一般选择10K~47K都可以

下拉电阻

我这里使用的是默认的方式，所以我接了个下拉电阻，这样单片机在按键没有按下时输入引脚1就是低电平，当按键按下时就接到电源就是高电平，下面这段代码的意思就是当检测到引脚1为低电平时，把LED灯引脚设置为高电平，LED灯不亮； 当检测到引脚1为高电平时，把LED灯引脚设置为低电平，LED灯点亮。

void loop(){
  if(digitalRead(1))               // 如果输入引脚1为高电平时  {
  	  digitalWrite(2, LOW);    // LED灯亮 
  }
  else                             // 否则输入引脚为低电平  {
  	  digitalWrite(2, HIGH);   // LED灯灭  }
  delay(10); // Wait for 10 millisecond(s)  // 以10ms的周期检测按键}

实验现象：

为了更直观地看到效果，我们添加两个电压表，分别测量引脚1和引脚2的电压，这样我们能更直观地看到LED灯和按键的电压变化效果。

在上面例子中我们发现按键松了手之后LED灯立马熄灭，那么可不可以在电路不改的前提下按下按键让LED灯一直保持亮，再按下就保持熄灭了呢？聪明的先辈早就给我们想到了，我们下面来尝试着改下程序

代码如下：

代码原理：首先检测按键是否有按下，如果有按下先延时20ms消除下抖动，再检测有没有按下，如果有按下就对LED灯的状态进行翻转，digitalWrite(2,!digitalRead(2));，翻转的原理是读取当前引脚2的状态，然后将其取反操作

void setup(){
  pinMode(2, OUTPUT);
  pinMode(1,INPUT);}void loop(){
  if(1==digitalRead(1))
  {
    delay(20);
  	if(1==digitalRead(1))
    {
     	digitalWrite(2, !digitalRead(2)); 
    }
  }
  delay(10); // Wait for 10 millisecond(s)}

按键效果：

上面实验中我们基本实现按键控制LED灯的状态保持，细心地朋友可能会发现，控制的很不溜，大家可以开动脑筋进一步优化代码，来达到你想要的效果，比如说状态机处理方式。

总结：

1、按键是我们生活中用的非常多的一种人机交互设备，按键手感的好坏会直接影响到体验效果

2、通过按键其实我们可以进一步引申出按键的变种，原理都是一样的，只是用途不一样罢了

自锁开关

微动开关

行程开关

3、进一步的，如果我们一个电路模块输出的信号也是这种高低按键电平信号，同样可以当做按键处理

热式红外感应模块

光电开关

电磁感应开关

4、同样的电路，代码不一样，就能实现不同的效果，这也是编程的乐趣所在，后面随着我们基础知识的积累，我们会进一步发现编程的乐趣