Arduino Nano ESP32 - Taster
Der Taster ist eine grundlegende Komponente und in vielen Arduino Nano ESP32-Projekten weit verbreitet. Er ist nicht so einfach, wie es scheint (aufgrund mechanischer, physikalischer Eigenschaften). Anfänger können damit viele Schwierigkeiten haben. Dieses Tutorial erleichtert Anfängern den Einstieg. Lass uns anfangen!
※ Notiz:
Bevor wir über den Knopf sprechen, möchten wir darauf hinweisen, dass es zwei häufige Fehler gibt, die Neulinge normalerweise machen:
- Das schwebende Eingangsproblem:
- Symptom: Wenn man einen Knopf an den Eingangspin des Arduino Nano ESP32 anschließt, ist der Zustand des Eingangspins zufällig und stimmt nicht mit dem Drückzustand des Buttons überein.
- Ursache: Am Eingangspin des Buttons wird KEIN Pull-Down-Widerstand oder Pull-Up-Widerstand verwendet.
- Lösung: ⇒ Verwende einen Pull-Down-Widerstand oder einen Pull-Up-Widerstand am Eingangspin. Die Details werden später in diesem Tutorial beschrieben.
- Symptom: Der Code auf dem Arduino Nano ESP32 liest den Zustand des Buttons und identifiziert das Drück-Ereignis durch Erkennung der Zustandsänderung (HIGH zu LOW oder LOW zu HIGH). Wenn der Button tatsächlich nur einmal gedrückt wird, erkennt der Arduino Nano ESP32-Code mehrere Drückungen statt nur einmal.
- Ursache: Aufgrund mechanischer und physikalischer Eigenschaften wird beim einzelnen Drücken eines Knopfes der Zustand des Eingangspins schnell zwischen LOW und HIGH mehrmals umgeschaltet statt nur einmal.
- Lösung: ⇒ Debounce. Die Details werden im Arduino Nano ESP32 - Button - Debounce Tutorial beschrieben.
Das Prellen-Phänomen verursacht Fehlfunktionen nur in einigen Arten von Anwendungen, die genau die Anzahl der Drückungen erkennen müssen. In einigen Anwendungen ist es harmlos.
Erforderliche Hardware
Oder Sie können die folgenden Kits kaufen:
| 1 | × | DIYables Sensor-Kit (30 Sensoren/Displays) | |
| 1 | × | DIYables Sensor-Kit (18 Sensoren/Displays) |
Über Button
Der Druckknopf, der auch als Pushbutton, Taster oder Momentanschalter bezeichnet wird, ist eine Art Schalter, der sich schließt, wenn er gedrückt und gehalten wird, und sich öffnet, wenn er losgelassen wird. Es gibt verschiedene Arten von Druckknöpfen, die grob in zwei Gruppen eingeteilt werden:
- PCB-mount push buttons (suitable for breadboard mounting)
- Panel-mount push buttons
Taster-Pinbelegung
Ein Taster für Leiterplattenmontage hat normalerweise vier Pins, die intern paarweise verbunden sind.
Wir müssen nur zwei der vier Pins verwenden, die nicht im selben verbundenen Paar liegen. Entsprechend gibt es vier Möglichkeiten, die Verdrahtung mit dem Knopf vorzunehmen (siehe unten Abbildung bimage).
Tatsächlich werden aufgrund der Symmetrie aus diesen vier Wegen zwei Wege. Der Rest dieses Tutorials wird zwei Pins verwenden: Pin A und Pin B, die nicht miteinander verbunden sind.
Warum hat der Knopf vier Pins, während wir nur zwei Pins benötigen?
⇒ Der Knopf empfängt die Kraft, die von Benutzern ausgeübt wird. Damit er stabil und fest auf der Leiterplatte (PCB) sitzt, besitzt er vier Pins, um der Druckkraft standzuhalten.
Ein Knopf zur Panelmontage hat in der Regel zwei Stifte.
Das Push-Button-Modul enthält einen integrierten Pull-Down-Widerstand, der sicherstellt, dass der Ausgang auf LOW bleibt, wenn der Taster nicht gedrückt ist. Es hat drei Pins:
- GND: Verbinde diesen Pin mit Masse.
- VCC: Verbinde diesen Pin mit einer 3,3-V-Stromversorgung.
- OUT: Verbinde diesen Pin mit einem digitalen Eingang deines Arduino Nano ESP32.
Mit dieser Konfiguration gibt das Modul LOW aus, wenn der Knopf nicht gedrückt ist, und HIGH aus, wenn der Knopf gedrückt wird.
Wie der Button funktioniert
- Wenn der Knopf gedrückt wird, ist der Pin A mit dem Pin B verbunden.
- Wenn der Knopf nicht gedrückt wird, ist der Pin A nicht mit dem Pin B verbunden.
Arduino Nano ESP32 - Taster
Der Pin eines Tasters ist an einen digitalen Eingangspin des Arduino Nano ESP32 angeschlossen. Der andere Pin ist mit VCC oder GND verbunden. Im Arduino Nano ESP32-Code lässt sich durch das Auslesen des Zustands des Eingangspins ableiten, ob der Knopf gedrückt ist oder nicht.
Eingabezustand und Betätigungszustand
Die Beziehung zwischen dem Zustand des Eingangspins und dem Betätigungszustand des Tasters hängt davon ab, wie wir den Taster mit Arduino Nano ESP32 verbinden und wie der Pin des ESP32 eingestellt ist. Es gibt zwei Möglichkeiten, einen Taster mit dem ESP32 zu verwenden:
- Der Pin eines Tasters ist mit einem digitalen Eingangspin des ESP32 verbunden, der andere Pin ist mit VCC verbunden:
- Es MUSS ein Pull-Down-Widerstand verwendet werden
- Wenn der Taster gedrückt wird, ist der Zustand des ESP32-Pins HIGH. Andernfalls ist der Zustand des ESP32-Pins LOW
- Es MUSS ein Pull-Up-Widerstand verwendet werden
- Wenn der Taster gedrückt wird, ist der Zustand des ESP32-Pins LOW. Andernfalls ist der Zustand des ESP32-Pins HIGH
※ Notiz:
Wenn weder ein Pull-down-Widerstand noch ein Pull-up-Widerstand verwendet wird, ist der Zustand des Eingangspins zufällig zwischen HIGH und LOW (instabil, nicht festgelegt), wenn der Taster NICHT gedrückt ist. Dies wird als das „Floating-Eingangsproblem“ bezeichnet. Dies führt zu einer Fehlfunktion.
Um es Anfängern einfach zu machen, empfiehlt dieses Tutorial nachdrücklich die Verwendung eines internen Pull-Up-Widerstands für den Arduino Nano ESP32-Pin. Es ist kein externer Widerstand erforderlich. Dies spart Hardware und vereinfacht den Schaltplan.
Verdrahtungsdiagramm zwischen Taster und Arduino Nano ESP32
- Verdrahtungsdiagramm zwischen Arduino Nano ESP32 und PCB-montierter Taster
Dieses Bild wurde mit Fritzing erstellt. Klicken Sie, um das Bild zu vergrößern.
- Verdrahtungsdiagramm zwischen Arduino Nano ESP32 und panelmontiertem Taster
Dieses Bild wurde mit Fritzing erstellt. Klicken Sie, um das Bild zu vergrößern.
Arduino Nano ESP32-Code
Schnelle Schritte
Um mit dem Arduino Nano ESP32 zu beginnen, befolgen Sie diese Schritte:
- Wenn Sie neu beim Arduino Nano ESP32 sind, lesen Sie das Tutorial darüber, wie Sie die Umgebung für Arduino Nano ESP32 in der Arduino IDE einrichten wie man die Umgebung für Arduino Nano ESP32 in der Arduino IDE einrichtet.
- Verdrahten Sie die Bauteile gemäß dem bereitgestellten Diagramm.
- Schließen Sie das Arduino Nano ESP32-Board mit einem USB-Kabel an Ihren Computer an.
- Starten Sie die Arduino IDE auf Ihrem Computer.
- Wählen Sie das Arduino Nano ESP32-Board und seinen entsprechenden COM-Port.
- Kopieren Sie den untenstehenden Code und fügen Sie ihn in die Arduino IDE ein.
- Kompiliere und lade den Code auf das Arduino Nano ESP32-Board hoch, indem du in der Arduino IDE auf die Upload-Schaltfläche klickst.
- Öffne den seriellen Monitor in der Arduino-IDE
- Drücken und loslassen Sie den Knopf mehrmals
- Überprüfen Sie das Ergebnis im seriellen Monitor. Es sieht so aus wie unten:
1 ist hoch, 0 ist niedrig.
Zeile für Zeile Code-Erklärung
Der oben gezeigte Arduino Nano ESP32-Code enthält eine zeilenweise Erklärung. Bitte lesen Sie die Kommentare im Code!
Arduino Nano ESP32-Code bearbeiten
Lassen Sie uns den Code so ändern, dass Drücken- und Loslassen-Ereignisse erkannt werden.
Schnelle Schritte
- Wenn Sie Arduino Nano ESP32 zum ersten Mal verwenden, sehen Sie sich [wie man die Umgebung für Arduino Nano ESP32 in der Arduino IDE einrichtet] an.
- Ändern Sie den Code wie folgt.
- Kompilieren und Code auf das Arduino Nano ESP32-Board hochladen, indem Sie in der Arduino IDE auf die Schaltfläche Hochladen klicken.
- Öffnen Sie den seriellen Monitor in der Arduino IDE.
- Drücken Sie den Knopf und lassen Sie ihn anschließend los.
- Schauen Sie sich das Ergebnis im seriellen Monitor an. Es sieht wie folgt aus:
※ Notiz:
- Der Serial Monitor kann mehrere gedrückte und losgelöste Ereignisse ausgeben, obwohl Sie nur einen Druck- und Loslassvorgang durchgeführt haben. Dies ist ein normales Verhalten des Schalters. Dieses Verhalten wird als das „Chattering-Phänomen“ bezeichnet. In einigen Anwendungen benötigen wir eine Methode, um es zu eliminieren. Mehr dazu finden Sie im Arduino Nano ESP32 - Tutorial zur Entprellung von Tastern.
- Um es Anfängern zu erleichtern, insbesondere beim Einsatz mehrerer Taster, haben wir eine Bibliothek namens ezButton erstellt. Sie können hier mehr über die ezButton-Bibliothek erfahren.
- Beim Verwenden des Button-Moduls setzen Sie den Pin auf pinMode(BUTTON_PIN, INPUT). Das Modul gibt LOW aus, wenn es nicht gedrückt ist, und HIGH, wenn es gedrückt wird.
Video Tutorial
Wir erwägen die Erstellung von Video-Tutorials. Wenn Sie Video-Tutorials für wichtig halten, abonnieren Sie bitte unseren YouTube-Kanal , um uns zu motivieren, die Videos zu erstellen.
Zusätzliches Wissen
Wann sollte man einen Pull-Down-/Pull-Up-Widerstand verwenden und wann nicht?
- SOLLTE: Wenn der Sensor zwei Zustände hat: geschlossen und offen, benötigt er einen Pull-up- oder Pull-down-Widerstand, um diese Zustände in zwei Zustände umzuwandeln: LOW und HIGH. Zum Beispiel Drucktaster, Schalter, magnetischer Kontaktschalter (Türsensor)...
- NICHT SOLLEN: Wenn der Sensor zwei Spannungspegel ausgibt (NIEDRIG und HOCH), benötigt er keinen Pull-up- oder Pull-down-Widerstand. Zum Beispiel Bewegungssensor, Berührungssensor ...