代码收藏家技术教程 2023-05-21

Arduino从零开始(1)——按钮控制LED

0.前言

本文主要介绍Arduino对于开关和条件判断函数的使用。

1.介绍

前篇介绍了点亮LED，这次案例我们尝试通过一个简单的传感器——按钮，来实现对LED控制。将控制按钮分解的话，能看到一个十分简单的构造。

(注意按钮方向)

如上图所示，这个按钮有四个引脚，分别1-2导通，3-4导通，中间一个开关连接。这里或许朋友们会有疑问了，对于一个常开开关而言，这里为什么会有四个引脚，只需要两个引脚不就可以了吗？比如工业上常用的欧姆龙行程开关，如下图：

常开端一对引脚，常闭端一对引脚，触碰按钮后，原本的常开和常闭端相互切换状态。而对于实验用的这个四脚小开关，这里的四个引脚的其中一个是为了给下拉电阻做引脚而准备的，常规的欧姆龙开关一般是和工业控制器如PLC等搭配使用。而对于PLC而言，首先是电源，一般PLC电源采用DC24V，而Arduino一般是DC5V，就电源上自然Arduino就不如PLC抗干扰能力强，再一个PLC电源线以及接线一般是采用具有一定抗干扰能力的双绞线，而我们对Arduino实验时一般是采用面包线，两者抗干扰能力也不在一个级别上，所以如果Arduino在读取开关信号时不接上拉或下拉电阻，那么其误动作的概率就很大。Arduino本身有自带上拉电阻，所以实际使用过程中更推荐使用上拉模式来读取开关信号。（这里虽然说Arduino相比较PLC而言抗干扰能力上不如PLC，但并不是说Arduino就不能用于工控了。做好屏蔽，外部的抗干扰等，依旧可以实现工控，毕竟一块Arduino的价格是一个PLC的几分之一。自己做的一条自动化生产线也是采用Arduino来设计的，虽然其中有坑，但都还是解决掉了。）

电路中上下拉电阻的作用：

上拉电阻——是将不确定信号通过一个电阻钳位在高电平，电阻同时限流作用

下来电阻——是将不确定信号通过一个电阻钳位在低电平

两者最终的目的都是提高电路稳定性，避免误动作。

2.按钮控制LED

分别介绍两种模式下拉与上拉。

2.1下拉模式：

接线图如下：

代码如下：

void setup()
{
  pinMode(13,OUTPUT);
  pinMode(2,INPUT);
  digitalWrite(13, LOW);
}

void loop()
{
  if(digitalRead(2)==HIGH){//读取2号引脚状态，并做判断
  	digitalWrite(13, HIGH);
  }
}

说明：

1.下拉模式即——pinMode(2,INPUT);。通常状态下2号引脚为低，触发高电平时有效，即将2与5V接通。

if语句常用判定式：<，<=，==，>=，>，!=。

布尔运算式：

例	符号	逻辑
if(digitalRead(2)==HIGH && digitalRead(2)==HIGH){//…. }	&&	与
if(digitalRead(2)==HIGH \|\| digitalRead(2)==HIGH){//…. }	\|\|	或

3.对于“==”判断，要小心使用成了单个等号如if(x=10)。这里单个等号是赋值运算，将恒为真。

2.2上拉模式

相比较下拉模式的接线图，上拉模式下就简单许多了。接线图如下：

代码如下：

void setup()
{
  pinMode(13,OUTPUT);
  pinMode(2,INPUT_PULLUP);
  digitalWrite(13, LOW);
}

void loop()
{
  if(digitalRead(2)==LOW){
  	digitalWrite(13, HIGH);
  }
}

说明：

1.可以看到对于Arduino而言，因其自身已经配有上拉电阻，所以实际使用中更推荐采用上拉模式，以节省外接电子元器件，减少干扰，提高系统的稳定性。

2.在上拉模式即—— pinMode(2,INPUT_PULLUP);。通常状态下2号引脚拉高，触发低电平时有效，即将2与地接通。

3.扩展实验：

按钮按下后开始计时，并同时点亮LED，10秒途中再次按下按钮，熄灭LED，并打印时间，10秒后若无任何操作，自动熄灭LED，并打印时间。扩展实验中有循环while的使用，会在下一章节具体说明。

接线图如下：

代码如下：

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  pinMode(13, OUTPUT);
  pinMode(2, INPUT_PULLUP);
  digitalWrite(13, LOW);
}

void loop()
{
  int i=10;
  if (digitalRead(2)==LOW) {
    while (digitalRead(2)==LOW) {
      if(digitalRead(2)==HIGH){
        digitalWrite(13, HIGH);
      	while (i<=10000){
          delay(10);
          i=i+10;
          if (digitalRead(2)==LOW) {
            while (digitalRead(2)==LOW){
              if(digitalRead(2)==HIGH) {
                Serial.println(float(i)/1000);
                break;
              }
            }
            break;
          }
          Serial.println(float(i)/1000); 	
        }
        digitalWrite(13, LOW);
        break;
      }
    }
  }
}