Arduino基础入门篇07—按键控制LED灯

前面介绍了Arduino数字I/O，通过控制数字引脚输出来控制LED灯亮灭。本篇将介绍数字I/O的输入功能，通过检测按键状态来控制LED灯亮灭，把LED的亮灭变成人为可控制的。

1. 实验材料

• Uno R3开发板
• 配套USB数据线
• 面包板及配套连接线
• 1个LED灯
• 1个220Ω电阻
• 1个轻触按键

实验中我们用到了轻触按键，常见的有2脚按键和4脚按键，其内部结构如下图所示：

按键内部结构

当按下按键时，按键两端接通，当放开时，两端再次断开。

2. 实验步骤

1. 根据原理图搭建电路

   直插式LED灯负极接开发板GND，正极接220Ω限流电阻，电阻另一端接开发板数字9引脚。按键一端接开发板GND，另一端接数字引脚2。

   实验原理图如下图所示：

   实验原理图

   实物连接图如下图所示：

   实物连接图

2. 新建sketch，拷贝如下代码替换自动生成的代码并进行保存。

    /*
     * Digital_Button
     * 通过按键控制LED灯亮灭
     */
    
    int buttonPin = 2; // 按键的管脚定义
    int ledPin =  9;  // LED灯管脚定义
    
    int buttonState = 0; // 存储按键状态值
    
    void setup() {
      pinMode(ledPin, OUTPUT);  //设置LED管脚输出模式
      pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP); //设置按键管脚上拉输入模式
    }
    
    void loop() {
    
      buttonState = digitalRead(buttonPin); //读取按键返回状态值
     
      if (buttonState == LOW) { // 若按键被按下
        delay(80); //等待跳过按键抖动的不稳定过程
        if (buttonState == LOW) // 若按键被按下
        {  
          digitalWrite(ledPin, HIGH); // 点亮LED灯
        }
      }
      else {   
        digitalWrite(ledPin, LOW); // 熄灭LED灯
      }
    
    }
   

3. 连接开发板，设置好对应端口号和开发板类型，进行程序下载。

   程序下载

3. 实验现象

按下按键，LED灯点亮。放开按键，LED灯熄灭。

实验现象

4. 函数介绍

digitalRead()

• 描述：读取指定数字引脚的值
• 函数原型：digitalRead(pin)
• 参数：要读取的数字引脚编号
• 返回值：HIGH(1)或LOW(0)

5. 总结分析

通过digitalRead()函数来读取数字I/O引脚状态，然后根据状态去点亮或者熄灭LED灯。需要注意：

• 由于Arduino上电后，数字I/O管脚处于悬空状态，此时通过digitalRead()读到的是一个不稳定的值(可能是高，也可能是低)。所以通过pinMode()函数设置按键引脚为上拉输入模式。即使用内部上拉电阻，按键未按下时，引脚将为高电平，按键按下为低电平。

• 按键在按下的过程中，有一段接触未接触的不稳定过程，即按键的抖动。在判断按键状态时，通过delay()延时跳过抖动的不稳定状态，即软件上进行消抖。

• 可以不使用内部上拉电阻，在电路上添加按键的上拉电阻或下拉电阻，可达到相同效果。