用GPIO讀取按鈕狀態(tài)

樹莓派的GPIO可以控制發(fā)光二極管，這是GPIO的Output（輸出）能力，它也具有input（讀?。┑哪芰?，所以才能叫做I/O（輸入/輸出）端口。今天我們就來用GPIO的引腳來讀取按鈕的狀態(tài)。

需要的材料

要完成本次實(shí)驗(yàn)，我們需要如下的元器件。

• 開關(guān)按鈕，2腳或四腳都可以。
• 兩條跳線
• 面包板（可選，沒有面包板，需要把元器件直接連接，容易出問題）
• 樹莓派GPIO擴(kuò)展組件（可選）

開關(guān)按鈕

在我們?nèi)粘Ｉ钪校_關(guān)按鈕非常常見，每個(gè)電器的開關(guān)都是一個(gè)開關(guān)按鈕。今天我們用的按鈕如下圖：

平時(shí)按鈕的2個(gè)引腳是斷開的，當(dāng)按鈕按下時(shí)，會(huì)連通2個(gè)引腳。四個(gè)引腳的按鈕原理一樣，只是兩邊的引腳是相通的，方便在電路中與其他元器件的連接。開關(guān)在電路圖中的符合較多，常見的如下：

其他元器件上一節(jié)講過，這里不再贅述。

所有器件的全家福如下：

讓我們按下面的電路把元器件連接起來。

把開關(guān)的一端引腳連到GPIO的GND（接地點(diǎn)），另一端連接到GPIO 27引腳。最終連接好后電路實(shí)物如下

電路好了，接下來我們編寫程序來讀取按鈕狀態(tài)。

讀取按鈕狀態(tài)的Python程序

我們先用gpiozero庫(kù)來讀取按鈕狀態(tài)，上一講提到過這個(gè)類庫(kù)對(duì)讀取按鈕狀態(tài)做了封裝，可以直接使用它的button類。在Thonny中新建一個(gè)python程序，代碼如下：

复制from gpiozero import Button  #引入Button類


button = Button(27)    #按鈕鏈接了GPIO27
button.wait_for_press()   #等待按鈕被按下
print("你按了按鈕")  #輸出語句

運(yùn)行這個(gè)程序，當(dāng)按鈕被按下時(shí)，可以看到在Thonny的輸出窗口打印出來“你按了按鈕”

這個(gè)程序在打印語句后就會(huì)退出，如果我們希望程序可以一直讀取按鈕狀態(tài)，需要加入while循環(huán)。我們修改代碼如下：

复制from gpiozero import Button  #引入Button類


button = Button(27)    #按鈕鏈接了GPIO27
while True:
    button.wait_for_press()
    print("你按了按鈕")

執(zhí)行程序，然后按一下按鈕，你發(fā)現(xiàn)了什么？是不是和我們預(yù)想的不同？是的，你的程序打印了很多的“你按了按鈕”，而不是只有一個(gè)。

為什么會(huì)這樣呢？

這是因?yàn)橛?jì)算機(jī)的世界里事情發(fā)生的非常快，當(dāng)我們按下按鈕時(shí)，程序打印了“你按了按鈕”后會(huì)馬上回到while循環(huán)的第一句，也就是button.wait_for_press()，這僅需要幾毫秒的時(shí)間，此時(shí)，我們的按鈕還在被按下的狀態(tài)，不需要等待被按下，所以就會(huì)馬上執(zhí)行下面的打印語句，然后繼續(xù)下一個(gè)循環(huán)。雖然我們按了一下很快放開了按鈕，但是按鈕被按下的時(shí)間可能有幾百毫秒，而每個(gè)循環(huán)只需要幾毫秒，循環(huán)被執(zhí)行了多次，我們就看到了很多的”“你按了按鈕”。

那么如何實(shí)現(xiàn)我們按一次按鈕，打印一句“你按了按鈕”呢？我們可以加入一個(gè)等待語句，打印后稍等一下再進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)，此時(shí)按鈕應(yīng)該已經(jīng)彈起了。新程序如下：

复制from gpiozero import Button
from time import sleep


button = Button(27)
while True:
    button.wait_for_press()
    print("你按了按鈕") 
    sleep(0.3)  #等待300毫秒，然后再進(jìn)入下一次循環(huán)。

執(zhí)行程序，我們可以看到每次按下，"你按了按鈕"只會(huì)打印一次。

如果我們?cè)侔磶状?，每次都?huì)打印一句"你按了按鈕"，而不是每次打印非常多句了。

使用RPi.GPIO庫(kù)來讀取按鈕狀態(tài)

剛才我們用gpiozero來讀取按鈕狀態(tài)，語句容易理解，編寫程序也容易，如果我們換成RPi.GPIO庫(kù)應(yīng)該怎么寫程序呢？

這就比較復(fù)雜了，當(dāng)把GPIO引腳設(shè)置為輸入時(shí)，需要定義該引腳連接了上拉電阻還是下拉電阻，這2個(gè)概念對(duì)于孩子理解起來并不容易，可以簡(jiǎn)單理解為上拉電阻是引腳通過電阻連接高電位，下拉電阻是引腳通過電阻連接低電位。在我們的電路中沒有接入電阻，但按原理應(yīng)該算成是上拉電阻模式。最終的程序如下：

复制import RPi.GPIO as GPIO
from time import sleep
GPIO.setmode(GPIO.BCM)


GPIO.setup(27,GPIO.IN,pull_up_down=GPIO.PUD_UP) #設(shè)置GPIO27為上拉電阻模式的輸入


while True:
    in_value = GPIO.input(27)
    if in_value == False:
        print("你按了按鈕")
        sleep(0.3)

執(zhí)行這個(gè)程序，可以得到和前面用gpiozero庫(kù)一樣的效果，只是理解起來更難一些而已。

好了，現(xiàn)在我們已經(jīng)知道如何通過GPIO來讀取外部數(shù)據(jù)（按鈕狀態(tài)），也知道如何控制外部世界（發(fā)光二極管），接下來我們將用樹莓派制作一個(gè)具有實(shí)用價(jià)值的東西：紅綠燈。