基于Proteus的Arduino学习02-按键与LED灯的使用

按键是重要的人机交互的工具，可以通过按键将数据输入给计算机（此处为Arduino），让Arduino按照人所想的方式工作，或者输入Arduino的一些工作参数。LED灯可以作为程序调试过程中的指示灯，让调试者清楚地知道程序现在运行到哪一步，从而可以很快的找出程序的问题所在。

在上一节的学习笔记《Arduino UNO实验板设计》中，我们带着大家学会了如何使用Protues仿真软件构建出软件Arduino的实验板，并在软件Arduino UNO实验板上验证了闪烁灯的例子，下面我们接着第一节的学习笔记，继续下面的学习，让LED灯接受我们的控制，像平时我们打开和关闭房间的节能灯一样方便。

首先，我们需要打开上次的Arduino UNO实验板，如图1所示。从下图中，我们可以看到Arduino UNO的核心ATmega328P单片机，绿色LED灯LED-GREEN，串口通讯接口COMPIM，这个构成了Arduino的最小系统。

下面我们要在Arduino UNO实验板上添加按键，在元器件选择框中输入“BUTTON”，如图2所示。选择上面一个按键，并点击OK将其添加至元器件栏中。

从元器件栏中将按键放置到Arduino UNO实验板的合适位置，这里我们选择数字口8，所以放置在其附近，并放置一个10KΩ的电阻，如图3所示。将按键的一端连接至数字口8，一端连接至+5V电源端，电阻的一端连接至数字口8，一端接至低端，构成一个下拉电阻【注】，连接之后的图如图4所示。

【注】下拉电阻的一端接至低端，因而叫做下拉电阻，即将电路节点的电平向低方向（地）拉。下拉电阻的主要作用是在电路驱动器（此处为按键）断开时给线路（节点）以一个固定的低电平。【文献1】

图3 在Arduino UNO实验板上放置按键和电阻

最后，还需要完成Arduino软件设计，验证我们的设计是否可行。先打开ArduinoIDE自带的例子，如图5所示。

我们要对Arduino IDE自带“BUTTON”例子进行修改，将const int buttonPin = 2;更改为const int buttonPin = 8;因为我们的按键连接在数字口8上面，更改之后的程序如下所示。

// set pin numbers:

const int buttonPin = 8;     // the number of the pushbutton pin

const int ledPin =  13;      // the number of the LED pin

// variables will change:

int buttonState = 0;         // variable for reading the pushbutton status

void setup() {

  // initialize the LED pin as an output:

  pinMode(ledPin, OUTPUT);     

  // initialize the pushbutton pin as an input:

  pinMode(buttonPin, INPUT);    

}

void loop(){

  // read the state of the pushbutton value:

  buttonState = digitalRead(buttonPin);

  // check if the pushbutton is pressed.

  // if it is, the buttonState is HIGH:

  if (buttonState == HIGH) {    

    // turn LED on:   

    digitalWrite(ledPin, HIGH); 

  }

  else {

    // turn LED off:

    digitalWrite(ledPin, LOW);

  }

}

将更改之后的程序，编译通过之后，在Protues仿真环境中单击ATmega328P单片机，将Arduino IDE生成的HEX文件调入到Arduino UNO实验板中运行。

当按键断开时，LED熄灭，如图6所示；当按键闭合时，LED点亮。如图7所示。

我们对上面的设计进行一些更改，将按键和10KΩ电阻的GND和+5V交换位置，点击GND弹出更改框为图8所示。将GND改为+5V，+5V改为GND，实验板即变为图9所示。10KΩ的电阻也由下拉电阻变为上拉电阻。【注】

【注】上拉电阻就是将不确定的信号通过一个电阻钳位在高电平，电阻同时起限流作用。【文献2】

图8 更改电源端与地端

图9 更改之后的实验板

当我们进行仿真时，出现了与前面相反的效果：当按键断开时，LED点亮，如图10所示；当按键闭合时，LED熄灭，如图10所示。这就是上拉电阻与下拉电阻的作用。

 

图10 当按键断开时，LED点亮

 

图11 当按键闭合时，LED熄灭

参考文献：

文献1：http://baike.baidu.com/view/1546676.htm

文献2：http://baike.baidu.com/view/1106477.htm

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