Arduino学习笔记④ 经典按键实验

1.前言

我们讲了数字IO口介绍以及做了流水灯演示（主要用到IO口的输出功能），这节课我们讲解一下IO口的输入功能，说到输入功能，最经典的例子莫过于按键实验。废话少说，赶紧上车。

2.实验材料

按键模块

LED模块（这里属于共阳极LED模块）

Mega2560板子
注意：这课实验是基于第三课实验材料进行的。

3.实验内容

3.1 按键实验1

实验内容：
当按住按键时点亮LED，当放开按键后熄灭LED；

实验代码：

/**
* @Desc 按键灯(当按住按键时点亮LED，当放开按键后熄灭LED)
* @author 单片机菜鸟
* @Date  2016/12/3
* 注意：LED的一端接到5V，另外一端接到输出引脚，低电平亮
*       按键是高电平有效
*/

#define LED  2
#define KEY  10

int buttonState = HIGH;//记录当前按键状态

void setup() {
  //配置2号引脚作为输出引脚
   pinMode(LED,OUTPUT);
   digitalWrite(LED,HIGH);//灭掉LED
   //配置10号引脚为输入引脚 如果是自己连接普通按键 pinMode(KEY,INPUT_PULLUP),弱上拉
   pinMode(KEY,INPUT);
}

void loop() {

  buttonState = digitalRead(KEY);//读取当前按键状态
  if(buttonState == HIGH){
    //按键按下
    digitalWrite(LED,LOW);//点亮LED
  }else{
    //按键放开
    digitalWrite(LED,HIGH);//熄灭LED
  }

}

3.2 按键实验2

实验内容：
当点击一次按键时点亮LED，当再次点击一次按键时熄灭LED（就跟家里灯一样）

实验代码：

/**
* @Desc 按键灯(当点击一次按键时点亮LED，当再次点击一次按键时熄灭LED)
* @author 单片机菜鸟
* @Date  2016/12/3
* 注意：LED的一端接到5V，另外一端接到输出引脚，低电平亮
*       按键是高电平有效
*/

#define LED  2
#define KEY  10

int buttonState = HIGH;//记录当前按键状态
int flag = HIGH;//默认当前灭灯

void setup() {
  //配置2号引脚作为输出引脚
   pinMode(LED,OUTPUT);
   digitalWrite(LED,flag);//灭掉LED
   //配置10号引脚为输入引脚 如果是自己连接普通按键 pinMode(KEY,INPUT_PULLUP),弱上拉
   pinMode(KEY,INPUT);
}

void loop() {
  buttonState = digitalRead(KEY);//读取当前按键状态
  if(buttonState == HIGH){
    //按键按下
    delay(40);//做一个防抖动延时(确保真是按下了按键而不是错误)
    buttonState = digitalRead(KEY);//再一次读取按键状态
    if(buttonState==HIGH){
      //再次确认是否真的按下了按键,是的话就置反当前灯的状态
      flag = !flag;
      digitalWrite(LED,flag);
    }
  }
}

我的按键模块的实验结果是：偶尔可以，偶尔又不可以，证明只是简单防抖动肯定是不行的。后面经过查资料用以下防抖动方法：

/**
* @Desc 按键灯(当点击一次按键时点亮LED，当再次点击一次按键时熄灭LED)
* @author 单片机菜鸟
* @Date  2016/12/3
* 注意：LED的一端接到5V，另外一端接到输出引脚，低电平亮
*       按键是高电平有效
*/

#define LED  2
#define KEY  10

int flag = HIGH;//默认当前灭灯

// 定义记录按键当前状态的变量
int state_btn;
// 定义记录按键最近一次状态变化的变量，并初始化状态为LOW。
int lastButtonState = LOW;
// 定义记录最近一次抖动的时间变量，并初始化时间为0毫秒。
long lastDebounceTime = 0;
// 定义延迟抖动的时间变量
long debouncdDelay = 60;

void setup() {
  //配置2号引脚作为输出引脚
   pinMode(LED,OUTPUT);
   digitalWrite(LED,flag);//灭掉LED
   //配置10号引脚为输入引脚 如果是自己连接普通按键 pinMode(KEY,INPUT_PULLUP),弱上拉
   pinMode(KEY,INPUT);
}

void loop() {
  int buttonState = digitalRead(KEY);//读取当前按键状态

  if(buttonState != lastButtonState){
     //如果按键发生了变化  则重新设置最近一次抖动的时间
     //方法millis()可以获取当前时间，单位统一为毫秒。
     lastDebounceTime = millis();
  }

  // 判断按键按下状态时间间隔是否大于延迟抖动的时间长度。
  if(millis()-lastDebounceTime>debouncdDelay){
    // 判断当前的按键状态是否和之前有所变化
    if(buttonState != state_btn){
       // 如果发生了变化，
       // 则更新按键状态变量。
       state_btn = buttonState;
       if(state_btn == HIGH){
        //再次确认是否真的按下了按键,是的话就置反当前灯的状态
         flag = !flag;
         digitalWrite(LED,flag);
       }
    }
  }
  // 更新按键最近一次状态变化的变量
     lastButtonState = buttonState;
}

这里的防抖算法的思路是：
需要记录一个最近状态 lastButtonState （每读一次引脚状态就记录一次），然后在抖动间隔内（60ms）判断最新状态，只要间隔内状态改变，就不断更新抖动时间的起始点(也就是 lastDebounceTime = millis(); )，直到防抖动满足 millis()-lastDebounceTime>debouncdDelay。之后再判断一下当前状态和之前状态是否改变 buttonState != state_btn （以防用户按太久了）。

4.总结

这节课我们主要学习数字IO口的输入功能，整体上还算简单，主要是注意按键防抖动。