Задание 10. Кнопочный переключатель

Список деталей для эксперимента

Для дополнительного задания

  • еще 1 кнопка
  • еще 2 провода

Принципиальная схема

Схема на макетке

Обратите внимание

  • Мы могли бы один из контактов кнопки соединить проводом напрямую с одним из входов GND, но мы сначала «раздали» «землю» на длинную рельсу макетки. Если мы работаем с макетной платой, так поступать удобнее, т.к. в схеме могут появляться новые участки, которые тоже нужно будет соединить с «землей»
  • Также полезно руководствоваться соображениями аккуратности изделия, поэтому катод светодиода мы соединяем с другим входом GND отдельным проводом, который не мешает нам работать в середине макетки.

Скетч

p100_led_toggle.ino

#define BUTTON_PIN  3
#define LED_PIN     13
 
boolean buttonWasUp = true;  // была ли кнопка отпущена?
boolean ledEnabled = false;  // включен ли свет?
 
void setup()
{
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
  pinMode(BUTTON_PIN, INPUT_PULLUP);
}
 
void loop()
{
  // определить момент «клика» несколько сложнее, чем факт того,
  // что кнопка сейчас просто нажата. Для определения клика мы
  // сначала понимаем, отпущена ли кнопка прямо сейчас...
  boolean buttonIsUp = digitalRead(BUTTON_PIN);
 
  // ...если «кнопка была отпущена и (&&) не отпущена сейчас»...
  if (buttonWasUp && !buttonIsUp) {
    // ...может это «клик», а может и ложный сигнал (дребезг),
    // возникающий в момент замыкания/размыкания пластин кнопки,
    // поэтому даём кнопке полностью «успокоиться»...
    delay(10);
    // ...и считываем сигнал снова
    buttonIsUp = digitalRead(BUTTON_PIN);
    if (!buttonIsUp) {  // если она всё ещё нажата...
      // ...это клик! Переворачиваем сигнал светодиода
      ledEnabled = !ledEnabled;
      digitalWrite(LED_PIN, ledEnabled);
    }
  }
 
  // запоминаем последнее состояние кнопки для новой итерации
  buttonWasUp = buttonIsUp;
}

Пояснения к коду

  • Поскольку мы сконфигурировали вход кнопки как INPUT_PULLUP, при нажатии на кнопку на данном входе мы будем получать 0. Поэтому мы получим значение true («истина») в булевой переменной buttonIsUp («кнопка отпущена»), когда кнопка отпущена.
  • Логический оператор && («и») возвращает значение «истина» только в случае истинности обоих его операндов. Взглянем на так называемую таблицу истинности для выражения buttonWasUp && !buttonIsUp («кнопка была отпущена и кнопка не отпущена»):
buttonWasUpbuttonIsUp!buttonIsUpbuttonWasUp && !buttonIsUp
0010
0100
1011
1100

Здесь рассмотрены все возможные сочетания предыдущего и текущего состояний кнопки и мы видим, что наш условный оператор if сработает только в случае, когда кнопка нажата только что: предыдущее состояние 1 («была отпущена»), а текущее 0 («не отпущена»).

  • Через 10 миллисекунд мы проверяем еще раз, нажата ли кнопка: этот интервал больше, чем длительность «дребезга», но меньше, чем время, за которое человек успел бы дважды нажать на кнопку. Если кнопка всё еще нажата, значит, это был не дребезг.
  • Мы передаем в digitalWrite не конкретное значение HIGH или LOW, а просто булеву переменную ledEnabled. В зависимости от того, какое значение было для нее вычислено, светодиод будет зажигаться или гаситься.
  • Последняя инструкция в buttonWasUp = buttonIsUp сохраняет текущее состояние кнопки в переменную предыдущего состояния, ведь на следующей итерации loop текущее состояние уже станет историей.

Вопросы для проверки себя

  1. В каком случае оператор && возвращает значение «истина»?
  2. Что такое «дребезг»?
  3. Как мы с ним боремся в программе?
  4. Как можно избежать явного указания значения уровня напряжения при вызове digitalWrite?

Задания для самостоятельного решения

  1. Измените код так, чтобы светодиод переключался только после отпускания кнопки.
  2. Добавьте в схему еще одну кнопку и доработайте код, чтобы светодиод зажигался только при нажатии обеих кнопок.