樹莓派GPIO入門(二)：按鍵控制LED燈的亮暗

一、實驗要求

通過按鍵來控制LED燈的亮暗，所採用的按鍵爲四引腳按鍵。當按下按鍵時，LED會亮，當再次按下LED燈時，LED會熄滅。

二、實驗材料

• 按鍵1個(4引腳)
• LED燈1個
• 電阻1個
• 杜邦線若干
• 樹莓派4B、RPi.GPIO庫

三、實物連接

本次實驗的樹莓派GPIO採用BCM編號方式。按鍵的一個引腳與樹莓派4B的5號引腳連接，對角引腳接地。LED燈的正極與樹莓派4B的26號引腳連接。

四腳按鍵的底部圖如下所示：

這種開關的工作原理，其實和普通按鈕開關的工作原理差不多，由常開觸點、常閉觸點組合而成，在四腳按鍵開關中，常開觸點的作用，就是當壓力向常開觸點施壓時，這個電路就呈現接通狀態；當撤銷這種壓力的時候，就恢復到了原始的常閉觸點，也就是所謂的斷開。

上圖是接線圖，1、2 腳是一端，3、4腳是另一端，不同廠家標示不同。每當按下去一次，信號就發生一次跳變。未按下時只有兩組引腳連接，按下之後，四個引腳連接在一起。

四腳按鍵開關怎麼接線呢？根據經驗，一般只要對角就可以進行直接接線。

四、實驗代碼

import RPi.GPIO as GPIO
import time

GPIO.setmode(GPIO.BCM)                            #引腳是BCM編號方式
GPIO.setup(5, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)  #在5號引腳處設置上拉電阻
GPIO.setup(26, GPIO.OUT)
GPIO.output(26, GPIO.LOW)                         #初始化，26號引腳設置爲低電平
ledStatus = 0                                     #led燈的初始狀態默認爲暗

try:
    while True:
        if (GPIO.input(5) == 0):
            time.sleep(0.2)                       #開關去抖，忽略由於開關抖動引起的小於 200ms 的邊緣操作
            print("button pressed!")   #可用於觀測開關去抖效果，如果忽略開關抖動的話，理論上每按下一次開關會輸出一次button pressed!
            ledStatus = not ledStatus
            if ledStatus:
                GPIO.output(26, GPIO.HIGH)
            else:
                GPIO.output(26, GPIO.LOW)
            
except KeyboardInterrupt:
    GPIO.cleanup()                          #程序中止時清理GPIO資源

第5行代碼GPIO.setup(5, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)，是在5號引腳處設置上拉電阻。一般來是，凡是用上了4引腳按鍵開關，一般都要設置上拉電阻。第13行代碼time.sleep(0.2)，主要作用開關去抖，忽略由於開關抖動引起的小於0.2s 的邊緣操作

本實驗的代碼還可以這樣寫：

import RPi.GPIO as GPIO
import time

GPIO.setmode(GPIO.BCM)                            #引腳是BCM編號方式
GPIO.setup(5, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)  #在5號引腳處設置上拉電阻
GPIO.setup(26, GPIO.OUT)
GPIO.output(26, GPIO.LOW)                         #初始化，26號引腳設置爲低電平
ledStatus = 0                                     #led燈的初始狀態默認爲暗

def led(channel):
    global ledStatus                              #ledStatus爲全局變量
    print("button pressed!")   #可用於觀測開關去抖效果，如果忽略開關抖動的話，理論上每按下一次開關會輸出一次button pressed!
    ledStatus = not ledStatus
    if ledStatus:
        GPIO.output(26, GPIO.HIGH)
    else:
        GPIO.output(26, GPIO.LOW)

try:
    GPIO.add_event_detect(5, GPIO.RISING, callback=led, bouncetime=200)  #當檢測到有按鍵被按下時，回調led()函數
except KeyboardInterrupt:
    GPIO.cleanup()                                #程序中止時清理GPIO資源

第20行代碼GPIO.add_event_detect(5, GPIO.RISING, callback=led, bouncetime=200)  是通過檢測5號引腳的電平有沒上升沿出現來確定有沒按鍵被按下；callback=led是指一旦檢測到按鍵被按下，立即執行回調函數led()；bouncetime=200是指忽略由於開關抖動引起的小於200ms 的邊緣操作。

五、視頻演示