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arduino学习笔记6 - 按键实验

2014-10-23 17:32:00 48104 Arduino 按键 Arduino

按键是一种常用的控制电器元件，常用来接通或断开电路，从而达到控制电机或者其他设备运行的开关。按键的外观多种多样，本次实验使用的是这种微型按键，6mm的，如下图。

此种按键有4个脚，从背面看是这样子的。

在按键没有按下去的时候1，2号脚相连，3,4号脚相连。按键按下去的时候，1,2,3,4号脚就全部接通。

本次实验使用按键来控制led的亮或者灭。
一般情况是直接把按键开关串联在led的电路中来开关，这种应用情况比较单一。
这次实验通过间接的方法来控制，按键接通后判断按键电路中的输出电压，如果电压大于4.88V，就使给LED电路输出高电平，反之就输出低电平。使用逻辑判断的方法来控制LED亮或者灭，此种控制方法应用范围较广。

本次连接方法如下图。按键开关两段一端连接5V接口，一端连接模拟5号口。LED长针脚串联220Ω电阻连接数字7号口，短针脚连接GND。

把下面的代码上传到arduino控制板上，看看效果。ARDUINO 代码复制打印

int key=7;//设置LED的数字IO脚
void setup()
{
pinMode(key,OUTPUT);//设置数字IO引脚为输出模式
}
void loop()
{
int i;//定义变量
while(1)
{
i=analogRead(5);//读取模拟5口电压值
if(i>1000)//如果电压值大于1000（即4.88V）
digitalWrite(key,HIGH);//设置第七引脚为高电平，点亮led灯
else
digitalWrite(key,LOW);//设置第七引脚为低电平，熄灭led灯
}
}

本次实验使用到analogRead()这个新命令。
analogRead()作用是读取模拟口的数值。默认是把0-5V的输入电压分成1024份，每一份大约为0.0049V，其数值在0-1023之间。
在本次程序代码中的读取数值如果大于1000则给LED输出高电平，所对应的电压也就为大于4.88V。
analogRead()命令输入的范围与分辨率可以使用analogReference()命令进行改动。

刚开始本实验选用的判断标准是512，也就是2.5V。但是有网友按照教程的方法进行试验发现有问题，有时不需要按按钮灯就会自己亮。根据多次试验与分析后，确定其为各种干扰所致。比如感应电流等等不少都是大于2.5V的，所以为了提高准确度，只能提高判断的电压，本次实验就是提高到1000（4.88V）。人体自身也带电，早中晚还个不一样。下面的实验就是把模拟5号口判断标准定位512，用手去触摸模拟5号口导线就可以点亮LED。

前面的按键实验，有人会反映手接近开关就会亮灯。这个是因为没有下拉电阻，使得外界干扰影响了判断。

先来看一下下拉电阻的接法。在接按键的接口与GND之间接一个1K-10K Ω的电阻。其作用是当外界有干扰源的时候，在断开状态下，干扰源在通向GND的过程中，会被电阻消耗掉。

看一下硬件连接图，本次实验直接使用arduino duemilanove 13号口自带的led作为指示灯。

下面的代码和上面的不同，其中加入了软件消抖。因为本次例子是按键按一次灯亮，再按一次灯灭，如果不加消抖，就会产生按下去状态无法改变的情况。
软件消抖指的是检测出键闭合后执行一个延时程序,产生5ms～10ms的延时,让前沿抖动消失后再一次检测键的状态,如果仍保持闭合状态电平,则确认为真正有键按下。当检测到按键释放后,也要给5ms～10ms的延时,待后沿抖动消失后才能转入该键的处理程序。
硬件消抖是在开关两段接一个0.1uf的电容，但是其无法替代软件消抖。其作用不同，搭配使用效果最好。
感谢ansifa提供的加入了软件消抖的实验代码。ARDUINO 代码复制打印

/*
开关连接实验
接线方法:
材料：一个轻触开关、一个10kΩ电阻，一个0.1uF电容（可选）
连接方法：
开关接在Arduino D3和+5V之间；
10kΩ电阻接在Arduino D3和GND之间；
0.1uF电容接在Arduino D3和+5V之间（可以不用电容）；
*/
int Button=3; //连接开关到D3。
int LED=13; //连接LED到13（实际上UNO等版本已经有了）。
boolean onoff=LOW; //设定一个变量用于记录开关状态。
void setup()
{
pinMode(Button,INPUT); //按钮端子作为输入
pinMode(LED,OUTPUT); //LED端子作为输出
}
void loop(){
if(digitalRead(Button)==LOW) //由于本例检测上升沿触发，所以先检测输入是否低电平，
{
delay(10); //然后延时一段时间，
if(digitalRead(Button)==HIGH) //然后检测是不是电平变为高了。是的话，就是刚好按钮按下了。
{
digitalWrite(LED,onoff); //写入当前LED状态onoff，
onoff=(!onoff); //然后LED状态反转，以便下一次使用。
delay(10); //延时一段时间，防止按钮突然断开再按下。
while(digitalRead(Button)==HIGH) //判断按钮状态，如果仍然按下的话，等待松开。防止一直按住导致LED输出端连续反转
{
delay(1);
}
}
}
}

下面是这段代码的效果：

当没有下拉电阻的时候，可以明显看到下面的示波器波形，按键断开时低电平漂浮不定，这样子容易出现误判。看按键按下与松开的波形，也能明显感觉到低电平不稳。

当接上电阻后，低电平的稳定了，按键按下时，波形没问题，但是按键松开时，波形抖动很厉害。

最完美的是把下拉电阻和电容都接上，这样就综合了所有优点，按键松开时，波形很稳定。