项目2 神奇的按键

一、概述

按钮开关，也称作按键开关，早期也称作敏感型开关，广泛应用在灯，插座总开关，门铃，汽车中控台等。按键开关的出现给用电安全增加了一层保护膜，方便控制电器的同时也进一步保护了元器件。

在Arduino 的学习过程中，我们会接触各种各样的输入设备，其中，按键开关是最简单 也是应用最广泛的一种。这里我们将用 Arduino 控制 LED 灯，实现按键按下开，再按下关的效果。

二、项目实施

（1）使用按钮点亮小灯

硬件准备：

主控：Arduino UNO、IO 传感器扩展板 V7.1

模块：LED发光模块、按钮模块

连接线：TypeAtoB方口USB连接线

• 将LED发光模块接入13号数字引脚，将按钮模块接入8号数字引脚

程序编写：

1、 打开pingpong库的官方文档，找到基础库示例中的“数字输入”，并用IDLE打开。

2、按下F5运行程序，查看效果。当按下按钮时板载的LED灯会亮起（并打印1），松开会熄灭（打印0）。

注意：在程序运行时不可以拔掉与Arduino连接的USB线，且不能关闭新弹出的Python shell运行窗口，如果拔线或者关闭运行窗口，程序功能就会停止执行。

（2）按钮开关灯

在上步完成的功能中,我们通过按键可以实现“按下按键-LED 亮”,“松开按键-LED 灭”,但实际运用的开关却是“首次按下打开,再次按下关闭”，我们将在本步中实现这个功能。

硬件准备：

主控：Arduino UNO、IO 传感器扩展板 V7.1

模块：LED发光模块、按钮模块

连接线：TypeAtoB方口USB连接线

• 将LED发光模块接入13号数字引脚，将按钮模块接入8号数字引脚

程序编写：

import time
from pinpong.board import Board,Pin

board = Board("uno").begin()  #初始化，选择板型和端口号，不输入端口号则进行自动识别
#board = Board("uno","COM36").begin()  #windows下指定端口初始化
#board = Board("uno","/dev/ttyACM0").begin()   #linux下指定端口初始化
#board = Board("uno","/dev/cu.usbmodem14101").begin()   #mac下指定端口初始化

btn = Pin(Pin.D8, Pin.IN) #引脚初始化为电平输入
led = Pin(Pin.D13, Pin.OUT)
i=0  #设置变量i=0

while True:
v = btn.read_digital()  #读取引脚电平
#print(v)  #终端打印读取的电平状态
if (v == 1):
    if (i == 1):
    i=0
    led.write_digital(0)  #将按钮状态设置给led灯引脚
    print("LED off")
    else:
    i=1
    led.write_digital(1)  #将按钮状态设置给led灯引脚
    print("LED on")

    time.sleep(0.5)

运行代码，摁下按钮可以切换LED灯的亮灭。

三、代码分析

1、导入必要的包和初始化设置。

import time
from pinpong.board import Board,Pin

board = Board("uno").begin()  #初始化，选择板型和端口号，不输入端口号则进行自动识别
#board = Board("uno","COM36").begin()  #windows下指定端口初始化
#board = Board("uno","/dev/ttyACM0").begin()   #linux下指定端口初始化
#board = Board("uno","/dev/cu.usbmodem14101").begin()   #mac下指定端口初始化

btn = Pin(Pin.D8, Pin.IN) #引脚初始化为电平输入
led = Pin(Pin.D13, Pin.OUT)#引脚初始化为电平输出

2、我们需要一个按键能够得到两个不同的结果，那么就需要设置一个中间值来实现切换状态的作用。所以首先我们要设置一个变量i=0。

i = 0 #设置变量i=0

3、接着加入判断，判断按钮摁下的状态。为了方便设置，定义变量v为按钮的状态。

while True:
    v = btn.read_digital()  #读取引脚电平
    #print(v)  #终端打印读取的电平状态
    if (v == 1):

4、然后加入判断，借助i来区别状态，如逻辑图所示，每次摁下按钮时i的值会在0和1之间切换，借助i值的变化来确定LED灯的亮灭状态即可，根据逻辑完成代码。

if (i == 1):
    i=0
    led.write_digital(0)  #将按钮状态设置给led灯引脚
    print("LED off")
    else:
    i=1
    led.write_digital(1)  #将按钮状态设置给led灯引脚
    print("LED on")

    time.sleep(0.5)

什么是按键抖动？

我们想象的开关电路是“按下按键-立刻导通”“再次按下-立刻断开”，而实际上并非如此。

按键通常采用机械弹性开关，而机械弹性开关在机械触点断开闭合的瞬间（通常 10ms左右），会由于弹性作用产生一系列的抖动，造成按键开关在闭合时不会立刻稳定的接通电路，在断开时也不会瞬时彻底断开。

那又如何消除按键抖动呢？

常用除抖动方法有两种：软件方法和硬件方法。这里重点讲讲方便简单的软件方法。

我们已经知道弹性惯性产生的抖动时间为 10ms 左右，用延时命令推迟命令执行的时间就可以达到除抖动的效果。

所以我们在代码中加入了0.5秒的延时以实现按键防抖的功能。