Arduino 入门教程GO 第二章 按钮控制LED的显示

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[md]## 一、按钮控制LED延时开关

在上一章中我们使用了Arduino语言编写了程序，通过程序完成了流水灯的设计与实验，在这一章中，我们将更加深入，通过程序，来达到手动控制LED灯的点亮熄灭，在按下按钮时，LED将被点亮，松开按钮时，LED将被熄灭，这样自己动手参与其中，也会更有兴趣吧。

## 二、实验器件

+ UNO 控制板：1块

+ LED灯：1个

+ 220Ω电阻：1个

+ 10KΩ电阻：1个

+ 面包板：1块

+ 面包板跳线：若干

+ 按钮：1个

## 三、连线示意图

图2-1

## 四、硬件连线图

图2-2

## 五、硬件知识要点

实验中我们将使用到的按钮开关为四脚按钮开关，其内部电路如图2-3所示：

图2-3

**限流电阻**

一般LED的最大能承受的电流为25mA，如若直接将LED连接到电路中，当其点亮时，如果电流过大，很容易烧毁。如图2-1所示，我们在LED正极串联了一个电阻R2，这样做可以控制流过LED的电流，防止损坏LED。这个电阻我们称之为限流电阻。

**下拉电阻**

在UNO的2号引脚到GND之前，连接了一个阻值10K的电阻。如果没有该电阻，当未按下按键时，2号引脚会一直处于悬空 状态，此时使用digitalRead() 读取2号引脚状态，会得到一个不稳定的值（可能是高，也可能是低）。添加这个R1电阻到地就是为了稳定引脚的电平，当引脚悬空时，就会识别为低电平。而这种将某节点通过电阻接地的做法，叫做下拉，这个电阻叫做下拉电阻。

当未按下按键时，2号引脚检测到的输入电压为低电平；当按下按键时，会导通2号引脚和VCC，此时2号引脚检测到的输入电压为高电平。通过判断按键是否被按下，来控制LED的亮灭。

## 六、程序编写

我们可以在Arduino IDE菜单>文件>示例>02.Digital>Button 中找到以下程序：[/md]

1. // 设置各引脚别名
   
2. const int buttonPin = 2;     // 连接按键的引脚
   
3. const int ledPin =  13;      // 连接LED的引脚
   
4. 
   
5. // 变量定义
   
6. int buttonState = 0;         // 存储按键状态的变量
   
7. 
   
8. void setup() {
   
9.   // 初始化LED引脚为输出状态
   
10.   pinMode(ledPin, OUTPUT);      
    
11.   // 初始化按键引脚为输入状态
    
12.   pinMode(buttonPin, INPUT);     
    
13. }
    
14. 
    
15. void loop(){
    
16.   // 读取按键状态并存储在变量中
    
17.   buttonState = digitalRead(buttonPin);
    
18. 
    
19.   // 检查按键是否被按下
    
20.   // 如果按键按下，那buttonState应该为高电平
    
21.   if (buttonState == HIGH) {     
    
22.     // 点亮LED
    
23.     digitalWrite(ledPin, HIGH);  
    
24.   }
    
25.   else {
    
26.     // 熄灭LED
    
27.     digitalWrite(ledPin, LOW);
    
28.   }
    
29. }
    

复制代码

[md]
## 七、程序知识要点

const关键字代表常量。它是一个变量限定符，用于修改变量的性质，使其变为只读状态。这意味着该变量，就像任何相同类型的其他变量一样使用，但不能改变其值。

buttonState：按钮的状态。

## 八、拓展阅读

在上面的实验中，我们在按下按钮之后，LED会点亮，松开按键后，LED熄灭，接下来我们将对于程序和电路做一个小的修改，从而实现按下按钮后，LED点亮，再次按下按钮后，LED熄灭。具体电路图如图2-4所示：

图2-4

在上图2-4中，我们去掉了原来电路中2号引脚连接的下拉电阻，并将按键的一端连接到GND；同时，我们将原程序setup（）中的程序，

pinMode(buttonPin,INPUT);
改为pinMode(buttonPin,INPUT_PULLUP);

这样能使能该引脚上的内部上拉电阻，等效于在该引脚到VCC之间连接一个外部上拉电阻。

**上拉电阻**
同下拉电阻一样，可以稳定I/O口电平，不同的是电阻连接到VCC，将引脚稳定在高电位。这种电阻叫做上拉电阻。
这里使用的是内部上拉电阻，也可以使用外部上拉电阻替代。稳定悬空引脚的电平所用电阻应该选择合适的阻值，例如10K。
修改之后的程序如下：
[/md]

1. <div>int buttonPin = 2;
   
2. int ledPin = 13;
   
3. boolean ledState=false;  // 记录LED状态
   
4. boolean buttonState=true;  // 记录按键状态
   
5. 
   
6. void setup()
   
7. {
   
8. // 初始化I/O口
   
9.   pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP);
   
10.   pinMode(ledPin,OUTPUT);
    
11. }
    
12. 
    
13. void loop()
    
14. {
    
15. // 等待按键按下
    
16. while(digitalRead(buttonPin)==HIGH){}
    
17. 
    
18.   // 当按键按下时，点亮或熄灭LED
    
19.   if(ledState==true)
    
20.   {
    
21.     digitalWrite(ledPin,LOW);
    
22.     ledState=!ledState;
    
23.   }
    
24.   else
    
25.   {
    
26.     digitalWrite(ledPin,HIGH);
    
27.     ledState=!ledState;
    
28.   }
    
29.   delay(500);
    
30. }</div><div></div>

复制代码

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这样我们就完成了对于程序的修改，使用上述程序，我们可以实现，每按一下按钮，都可以让LED的状态发生改变。

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