如何使用數(shù)字讀/寫(xiě)引腳

在本教程中，我們將學(xué)習(xí)如何使用數(shù)字讀取和數(shù)字寫(xiě)入選項(xiàng)來(lái)讀取輸入設(shè)備（如開(kāi)關(guān)）的狀態(tài)，并控制多個(gè)輸出（如 LED）。在本教程結(jié)束時(shí)，您將學(xué)習(xí)使用數(shù)字輸入和輸出，它可用于連接許多數(shù)字傳感器，如紅外傳感器、PIR 傳感器等，還可以打開(kāi)或關(guān)閉輸出，如 LED、蜂鳴器等。聽(tīng)起來(lái)很有趣吧!!?讓我們開(kāi)始吧。

所需材料：

MSP430G2 啟動(dòng)板

任何顏色的 LED – 8

開(kāi)關(guān) – 2

1k 電阻器 – 8

連接線

電路圖：

在之前的教程中，我們注意到發(fā)射臺(tái)本身在板上有兩個(gè) LED 和一個(gè)開(kāi)關(guān)。但是在本教程中，我們將需要更多，因?yàn)槲覀冇?jì)劃在按下按鈕時(shí)按順序點(diǎn)亮八個(gè) LED 燈。我們還將在按下另一個(gè)按鈕時(shí)更改順序，以使其有趣。所以我們必須建立一個(gè)帶有8個(gè)LED燈和兩個(gè)開(kāi)關(guān)的電路，完整的電路圖可以在下面找到。

這里的8個(gè)LED是輸出，兩個(gè)開(kāi)關(guān)是輸入。我們可以將它們連接到電路板上的任何 I/O 引腳，但我已將 LRD 從引腳 P1.0 連接到 P2.1，并將開(kāi)關(guān) 1 和 2 分別連接到引腳 P2.4 和 P2.3，如上所示。

LED的所有陰極引腳都接地，陽(yáng)極引腳通過(guò)電阻連接到I/O引腳。該電阻器稱為限流電阻器，此電阻器對(duì)于 MSP430 不是必需的，因?yàn)樗?I/O 引腳可以提供的最大電流僅為 6mA，引腳上的電壓僅為 3.6V。但是，使用它們是一個(gè)很好的做法。當(dāng)這些數(shù)字引腳中的任何一個(gè)變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，相應(yīng)的 LED 將亮起。如果你能回憶起上一個(gè)教程的LED程序，那么你就會(huì)記得數(shù)字寫(xiě)入（LED_pin_name，高）將使LED發(fā)光，數(shù)字寫(xiě)入（LED_pin_name，低）將使LED轉(zhuǎn)動(dòng)。

開(kāi)關(guān)是輸入設(shè)備，開(kāi)關(guān)的一端連接到接地端子，另一端連接到數(shù)字引腳P2.3和P2.4。這意味著每當(dāng)我們按下開(kāi)關(guān)時(shí)，I/O 引腳（2.3 或 2.4）都將接地，如果不按下按鈕，I/O 引腳將保持空閑狀態(tài)。讓我們看看如何在編程時(shí)使用這種安排。

編程說(shuō)明：
當(dāng)按下開(kāi)關(guān) 1 時(shí)，必須編寫(xiě)程序以順序方式控制 8 LED，然后當(dāng)按下開(kāi)關(guān) 2 時(shí)，必須更改順序。完整的程序和演示視頻可以在此頁(yè)面底部找到。下面我將逐行解釋程序，以便您輕松理解。

與往常一樣，我們應(yīng)該從 void setup（） 函數(shù)開(kāi)始，在該函數(shù)中，我們將聲明我們使用的引腳是輸入或輸出引腳。在我們的程序中，輸出 8 個(gè) LED 引腳，輸入 2 個(gè)開(kāi)關(guān)。這 8 個(gè) LED 從 P1.0 連接到 P2.1，即電路板上的引腳編號(hào) 2 到 9。然后將開(kāi)關(guān)連接到引腳P2.3和引腳2.4，分別是引腳編號(hào)11和12。所以我們?cè)?void setup（） 中聲明了以下內(nèi)容

void setup() {
for (int i = 2; i <= 9; i++) {
pinMode(i, OUTPUT);
}
for (int i = 2; i <= 9; i++) {
digitalWrite(i, LOW);
}
pinMode (11, INPUT_PULLUP);
pinMode (12, INPUT_PULLUP);
}
眾所周知，pinMode（） 函數(shù)將引腳聲明為輸出或輸入，而 digitalWrite（） 函數(shù)使其高電平 （ON） 或低電平 （OFF）。我們使用 for 循環(huán)來(lái)做出此聲明以減少行數(shù)。變量 “i” 將在 for 循環(huán)中從 2 遞增到 9，并且對(duì)于每個(gè)增量，將執(zhí)行其中的函數(shù)。另一件可能讓您感到困惑的事情是術(shù)語(yǔ)“INPUT_PULLUP”。只需調(diào)用函數(shù)pinMode（Pin_name，INPUT）即可將引腳聲明為輸入，但在這里我們使用了INPUT_PULLUP而不是INPUT，它們都有明顯的變化。

當(dāng)我們使用任何微控制器引腳時(shí)，該引腳應(yīng)連接到低電平或高電平。在這種情況下，引腳 11 和 12 連接到開(kāi)關(guān)，按下時(shí)開(kāi)關(guān)將接地。但是，當(dāng)開(kāi)關(guān)未按下時(shí)，引腳未連接到任何內(nèi)容，這種情況稱為浮動(dòng)引腳，對(duì)微控制器不利。因此，為了避免這種情況，我們要么使用上拉電阻器，要么使用下拉電阻器，在引腳浮動(dòng)時(shí)將引腳保持在某種狀態(tài)。在 MSP430G2553 微控制器中，I/O 引腳內(nèi)置了一個(gè)上拉電阻。要使用它，我們所要做的就是在聲明期間調(diào)用 INPUT_PULLUP 而不是 INPUT，就像上面所做的那樣。

現(xiàn)在讓我們進(jìn)入 void loop（） 函數(shù)。在此函數(shù)中編寫(xiě)的任何內(nèi)容都將永遠(yuǎn)執(zhí)行。我們程序的第一步是檢查開(kāi)關(guān)是否被按下，如果按下，我們應(yīng)該開(kāi)始按順序閃爍 LED。要檢查按鈕是否按下，請(qǐng)使用以下行

if (digitalRead(12) == LOW)
這里的新功能是digitalRead（）函數(shù)，該函數(shù)將讀取數(shù)字引腳的狀態(tài)，并在引腳獲得一定電壓時(shí)返回HIGH（1），當(dāng)引腳接地時(shí)返回低LOW（0）。在我們的硬件中，只有當(dāng)我們按下按鈕時(shí)，引腳才會(huì)接地，否則它會(huì)很高，因?yàn)槲覀兪褂昧松侠娮?。所以我們使?if 語(yǔ)句來(lái)檢查按鈕是否被按下。

按下按鈕后，我們進(jìn)入無(wú)限 while （1） 循環(huán)。這是我們開(kāi)始按順序閃爍 LED 的地方。下面顯示了一個(gè)無(wú)限的while循環(huán)，循環(huán)中寫(xiě)入的任何內(nèi)容都將永遠(yuǎn)運(yùn)行，直到中斷;使用語(yǔ)句。

whiel(1){
}
在無(wú)限內(nèi)，我們檢查連接到引腳 11 的第二個(gè)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。

如果按下此開(kāi)關(guān)，我們將按一個(gè)特定順序閃爍 LED，否則我們將以另一個(gè)順序閃爍。

if (digitalRead(11) == LOW)
{
for (int i = 2; i <= 9; i++)
{
digitalWrite(i, HIGH);
delay(100);
}
for (int i = 2; i <= 9; i++)
digitalWrite(i, LOW);
}
為了按順序閃爍 LED，我們?cè)俅问褂?for 循環(huán)，但這次我們使用 delay（100） 函數(shù)使用 100 毫秒的小延遲，以便我們可以注意到 LED 變高。為了一次只使一個(gè)LED發(fā)光，我們還使用另一個(gè)for回路來(lái)關(guān)閉所有LED。因此，我們打開(kāi) LED 等待一段時(shí)間，然后關(guān)閉所有 LED，然后增加計(jì)數(shù)打開(kāi) LED 等待一段時(shí)間，循環(huán)繼續(xù)。但只要不按下第二個(gè)開(kāi)關(guān)，這一切都會(huì)發(fā)生。

如果按下第二個(gè)開(kāi)關(guān)，然后我們更改順序，程序?qū)⒒蚨嗷蛏倥c LED 打開(kāi)的順序相同。下面顯示的行嘗試查看并找出已更改的內(nèi)容。


else
{
for (int i = 9; i >= 2; i--)
{
digitalWrite(i, HIGH);
delay(100);
}
for (int i = 2; i <= 9; i++)
digitalWrite(i, LOW);
}
是的，for 循環(huán)已更改。以前，我們讓 LED 從數(shù)字 2 一直發(fā)光到 9。但是現(xiàn)在我們將從數(shù)字 9 開(kāi)始，一直減少到 2。這樣我們就可以注意到開(kāi)關(guān)是否被按下。

閃爍 LED 序列的硬件設(shè)置：

好的，所有的理論和軟件部分都足夠了。讓我們獲取一些組件，看看該程序的實(shí)際效果。該電路非常簡(jiǎn)單，因此可以很容易地構(gòu)建在面包板上。但是我已經(jīng)在性能板上焊接了LED和開(kāi)關(guān)，只是為了讓它看起來(lái)整潔。我焊接的性能板如下所示。

如您所見(jiàn)，我們將LED和開(kāi)關(guān)的輸出引腳作為連接器引腳取出?，F(xiàn)在，我們已經(jīng)使用母對(duì)母連接器線連接 LED 并切換至 MSP430 LaunchPad 板，如下圖所示。

上傳和工作：

完成硬件操作后，只需將MSP430板連接到計(jì)算機(jī)并打開(kāi)Energia IDE并使用本頁(yè)末尾給出的程序即可。確保在Energia IDE中選擇了正確的電路板和COM端口，然后單擊“上傳”按鈕。該程序應(yīng)該編譯成功，上傳后將顯示“完成上傳”。

現(xiàn)在按下板上的按鈕 1，LED 應(yīng)按順序亮起，如下所示

您也可以按住第二個(gè)按鈕來(lái)檢查順序是否被更改。

/*

TUTORIAL 2 - Learning to use I/O

This program will control 8 LEDs based ont he input from two push button

LED should be connected form P1.0 to P2.1 (pin 2 to 7)

Switch is connected to P2.3 and P2.4 (pin 8 and 9)

*/


void setup() {

for (int i = 2; i <= 9; i++) {

pinMode(i, OUTPUT);

}

for (int i = 2; i <= 9; i++) {

digitalWrite(i, LOW);

}



pinMode (11, INPUT_PULLUP);

pinMode (12, INPUT_PULLUP);

}


// the loop routine runs over and over again forever:

void loop() {


if (digitalRead(12) == LOW)

{

while (1)

{

if (digitalRead(11) == LOW)

{

for (int i = 2; i <= 9; i++)?

{

digitalWrite(i, HIGH);

delay(100);

}

for (int i = 2; i <= 9; i++)

digitalWrite(i, LOW);

}

else

{

for (int i = 9; i >= 2; i--)

{

digitalWrite(i, HIGH);

delay(100);

}

for (int i = 2; i <= 9; i++)

digitalWrite(i, LOW);

}

}

}

}