【雕爷学编程】Arduino动手做（54）---大按键微动按钮模块3

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37款传感器与模块的提法，在网络上广泛流传，其实Arduino能够兼容的传感器模块肯定是不止37种的。鉴于本人手头积累了一些传感器和执行器模块，依照实践出真知（一定要动手做）的理念，以学习和交流为目的，这里准备逐一动手试试多做实验，不管成功与否，都会记录下来——小小的进步或是搞不掂的问题，希望能够抛砖引玉。

【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
实验五十四：按键模块电子积木轻触开关大按键微动按钮兼容arduino 树莓派

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程序四：开源仿真编程（Linkboy V4.2）

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程序五开源图形编程（Mind+、编玩边学）

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程序六开源图形编程（Mind+、编玩边学）

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实验结果
未按下开关时，板载13脚输出低电平，板载LED熄灭；按下开关时，板载13脚输出高电平，板载LED点亮，实现了按键开关模块最基本的点动开关功能。

知识点：点动开关（Jog switch）
点动是相对于自锁而言。点动开关的特点就是，按下去后负载工作，松手后开关弹回（开关能自动复位），负载停止。通俗点讲就是按下开关动，松开就停点动是电动机控制方式中的一种。点动，由于在这一控制回路中没有自保，也没有并接其它的自动装置，只是按下控制回路的启动按钮，主回路才通电，松开启动按钮，主回路就没电了。

LED灯（LED lights）
LED灯是一块电致发光的半导体材料芯片，用银胶或白胶固化到支架上，然后用银线或金线连接芯片和电路板，四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，最后安装外壳，所以 LED 灯的抗震性能好。LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED灯发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。LED可以直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。

程序七：利用按键开关模块自锁控制板载LED（开发板D13脚）
实验原理：不使用Arduino内置的上拉电阻，而是用电子器件构造一个外置下拉电阻环境（使用下拉电阻按键开关模块），实现双稳态的自锁开关功能。通过2号引脚判断按钮释放按下，按钮没按下时，2号引脚始终接受低电平信号，按钮按下时，接受到高电平信号。每当按钮按下时，反转板载LED的状态。

实验参考开源代码（Arduino）：

/*
  【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
  程序七：通过按键开关模块，自锁（双稳态）控制板载LED灯的亮灭
  使用：下拉电阻按键开关模块
  接线：按键开关接D2
*/

void setup() {
  pinMode(LED_BUILTIN , OUTPUT);    //使用板载LED作为控制对象.
}

void loop() {
  if (HIGH == digitalRead(2))  //如果按钮2按下
{    
    digitalWrite(LED_BUILTIN , LOW == digitalRead(LED_BUILTIN)   ?  HIGH  : LOW );
    //则反转 LED的状态
    delay(600);
  }
}

程序八开源仿真编程（Linkboy V4.2）
注：这里需使用上拉电阻按键开关模块

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程序九开源图形编程（Mind+、编玩边学）
注：这里需使用上拉电阻按键开关模块，并接入A0脚。

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知识点：自锁开关（Self-locking switch）
分机械自锁和电路自锁，机械自锁时，按钮按下去后即使松开，它也不弹回，这时负载一直工作。再按一下按钮，它就弹出，负载停止工作。电路自锁，按钮按下后，负载工作，松手后，按钮虽然弹出，但负载仍然工作，只有再按一下按钮，负载才停止工作。本实验实现了电子自锁开关的功能。

程序十：按键消抖控制LED亮灭（开发板D13脚）
实验说明：当你按下按钮的时候，可能期待的结果就是从1到0（从上拉电阻到按钮按下）的变化。但是实际操作起来可能会跟你想象的不太一样。若没有消除抖动的话，LED的开关就取决于抖动的次数是奇数还是偶数，存在偶然性。若使用延时消抖动，加了延时之后，200ms之内不会发生任何事，这么长的时间，无论抖动多少次都足够。使用按键开关切换LED的亮暗。也就是：按下按钮时，LED被点亮并保持长亮，若再按一次按钮，则关闭LED。还有一个有趣的副作用：如果按钮按住不松的话，LED会闪烁。

实验参考开源代码（Arduino）：

/*
  【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
  程序十：按键消抖，自锁控制LED亮灭（开发板D13脚）
  使用：上拉电阻按键开关模块
  接线：按键开关接D2
*/

int buttonPin = 2;  // 定义按键的针脚号为2
int ledPin = 13;  //定义LED输入针脚号为13号针脚
int ledValue = LOW;

void setup() {
  pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP);
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  if (digitalRead(buttonPin) == LOW)
  {
    ledValue = !ledValue;  //判断当前按键是否为按下状态
    digitalWrite(ledPin, ledValue);
    delay(200);  //延时消抖
  }
}

程序十一开源仿真编程（Linkboy V4.2）
注：这里需使用上拉电阻按键开关模块

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知识点：按键消抖（removing jo ggle for push button）
通常的按键所用开关为机械弹性开关，当机械触点断开、闭合时，由于机械触点的弹性作用，一个按键开关在闭合时不会马上稳定地接通，在断开时也不会一下子断开。因而在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动，为了不产生这种现象而作的措施就是按键消抖。

在机械按键的触点闭合和断开时，都会产生抖动，为了保证系统能正确识别按键的开关，就必须对按键的抖动进行处理。按键的抖动对于人类来说是感觉不到的，但对单片机来说，则是完全可以感应到的，而且还是一个很“漫长”的过程，因为单片机处理的速度在“微秒”级，而按键抖动的时间至少在“毫秒”级。单片机如果在触点抖动期间检测按键的通断状态，则可能导致判断出错，即按键一次按下或释放被错误地认为是多次操作，从而引起误处理。因此，为了确保单片机对一次按键动作只作—次响应，就必须考虑如何消除按键抖动的影响。

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抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一般为5ms～10ms。这是一个很重要的时间参数，在很多场合都要用到。按键稳定闭合时间的长短则是由操作人员的按键动作决定的，一般为零点几秒至数秒。按键抖动会引起一次按键被误读多次。为确保CPU对键的一次闭合仅作一次处理，必须去除键抖动。在键闭合稳定时读取键的状态，并且必须判别到键释放稳定后再作处理。

常用软件方法去抖，即检测出键闭合后执行一个延时程序，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。软件消抖的基本原理是：在检测到有按键按下时，不是立即认定此键已被按下，而是执行一个10ms左右(具体时间应视所使用的按键进行调整)的延时程序后，再确认该键电平是否仍然保持闭合状态电平，若仍然保持，则确认该键真正被按下。

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