Arduino 極速入門系列 - 光控燈（2） - 關於開關，上拉、下拉電阻那些事

接上篇，這次繼續講解光控燈的另外兩個組成部分 - 開關和光敏電阻，光控燈里面將會有自鎖開關按鈕和光敏電阻。這此主要給新玩電子的朋友解釋一下開關按鈕的做法。

開關按鈕的引腳電平讀取問題 - 新手專用

我們搭一個超簡單的電路，如上圖。Arduino Mini Pro 的 9 號引腳，接到一個按鈕，但注意看，這按鈕后面沒有接任何東西。我們運行一下以下代碼：

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(9, INPUT);
}

void loop() {
  delay(500);
  int val = digitalRead(9);
  if(val != 0){
    Serial.println("LOW");
  } else {
    Serial.println("HIGH");
  }
}

代碼很簡單，每 500ms （半秒）讀取一次 9 引腳的電平，輸出到串口。上傳讓它運行，在不碰任何東西情況下，你覺得有什么輸出到串口窗口 ？

結果如下圖：

你會看到一些類似隨機的值，高高低低的變化着。這是完全懸空的狀態，按鈕也沒有被按下（按下也沒區別，因為按鈕另一端沒有接任何東西），也是這樣的結果。

引腳作為輸入用，處於「高阻抗」（High-impedance ）狀態，對電壓變化極度敏感。外界的干擾比如旁邊引腳的電平變化，或者其他干擾來源，都有可能影響到從引腳讀取的電平值。作為一個按鈕使用，我們不希望它在沒有按下的情況下發生變化的。這時候我們會使用芯片功能或者電路，是它在沒有按下的情況下，牢牢地固定在一個值（高，或者低），而不是隨着干擾噪音而浮動。

首先我們看看搭電路能怎樣做，然后再看看芯片的功能怎樣用。

下拉電阻原理 - 新手專用

假設另一端就是接 Arduino 引腳來讀取電平，我們已經知道這是不行的，按鈕沒按下時候雖然開路，但因各種電子噪音干擾，讀出來是浮動的電平。

 

我們想個辦法，把按鈕在沒按下時候，所有丁點的電都全流向地，比如這樣？

 

這樣就不再浮動了吧，有多少噪音全都流向地，引腳電平牢牢地是 0V，好像行啊？但你按下按鈕的話……. Oh my lady Gaga !

 

記得上一篇我們說的短路的話，這就是了。短路是因為沒有負載，那我們加個電阻作為負載：

這個電阻，就叫做下拉電阻。它的作用是在按鈕開路時候，引腳以及相連導線等等全部有丁點的電壓都拉到地端去。按鈕按下時候也不會造成短路。下拉電阻，其實事情就這么簡單。

上拉電阻

反過來，上拉電阻，這樣：

用上拉電阻，按鈕開路時候，電流流向引腳產生高電平信號。按鈕按下，全部電流流向地，引腳將會讀到低電平。

到底用上拉還是下拉，那看你希望按鈕開路時候讀到的是高電平，還是低電平了。

Arduino 內置的上拉電阻

很多的單片機，包括一般 Arduino 所用的芯片，都有內置上拉電阻功能，內置的不用大家像上面原理圖等等自己搭。啟用的做法就是在 pinMode 那里設置。

這樣啟用:

pinMode(9, INPUT_PULLUP)

然后實物就這樣接就好了：

就是上拉電阻的電路，已經在芯片里面，你接個按鈕再接地端，就妥妥的。

 

然后你或許會問，哎，我想默認低電平那怎么辦？這樣：

int raw = digitalRead(9);

int result = !(raw);  // 用這個值做你需要做的判斷

 

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