轻触开关实验

Lab3实验报告：轻触开关实验¶

一、实验介绍¶

轻触开关模块是最常见的开关模块，内部有一个轻触开关（按键开关）。-引脚接地，中间引脚接 VCC。按下按键时，S 脚输出为低电平；松开按键时，S 脚输出为高电平。该模块的原理图为：

二、实验原理¶

在本实验中，使用轻触开关作为树莓派的输入设备。将树莓派某 GPIO 口设置为输入模式，通过此 GPIO 口检测轻触开关的 S 引脚。当检测到 S 引脚为低电平时，表示按键被按下，检测到 S 引脚为高电平时，表示按键松开。通过两种不同颜色的 LED 指示按键的状态。即当按键按下时，一种颜色 LED 亮；按键松开时，另一种 LED 亮。

Warning

在编写代码时，需要注意消除好按键抖动。

Tip

在Python中，time.sleep()函数可以让程序暂停执行一段时间（秒），通过延时函数能有效地减少按键抖动带来的误触发问题。

三、实验步骤¶

硬件连接：连接示意图如下：
编写代码：使用Mu编辑器或VSCode等工具，编写Python代码来控制双色LED和轻触开关。代码逻辑如下：
设置GPIO引脚的模式（输入/输出）。
不断检测轻触开关的状态，根据按键的状态控制LED的亮灭。
为了防止按键抖动，可以在检测到按键状态变化后加入一个小的延时。

程序框图：

flowchart LR
    A[开始] --> B[设置GPIO模式]
    B --> C[循环]
    C --> D[检测按键状态]
    D --> E[按键按下]
    E --> F[点亮红灯]
    F --> G[熄灭绿灯]
    G --> H[等待0.1秒]
    H --> I[检测按键状态]
    I --> J[按键松开]
    J --> K[点亮绿灯]
    K --> L[熄灭红灯]
    L --> M[等待0.1秒]
    M --> C

Python
import RPi.GPIO as GPIO
import time

RED_PIN = 19  
GREEN_PIN = 20  
SWITCH_PIN = 21  # 开关引脚

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(RED_PIN, GPIO.OUT)
GPIO.setup(GREEN_PIN, GPIO.OUT)
GPIO.setup(SWITCH_PIN, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)

def switch_with_delay(pin, delay=0.1):
   """检测开关状态"""
    state = GPIO.input(pin)
    time.sleep(delay)
    return state == GPIO.input(pin)

try:
   while True:
      if switch_with_delay(SWITCH_PIN):
            GPIO.output(RED_PIN, GPIO.HIGH)
            GPIO.output(GREEN_PIN, GPIO.LOW)
      else:
            GPIO.output(RED_PIN, GPIO.LOW)
            GPIO.output(GREEN_PIN, GPIO.HIGH)

   except KeyboardInterrupt:
      print("Exiting...")
   finally:
      GPIO.cleanup()

实验拓展

通过开关和 LED 及相应的编程，实现以下功能： 1. 按一下按键，LED 红灯亮起； 2. 再次按一下按键，LED 红灯闪烁； 3. 再次按一下按键，LED 绿灯亮； 4. 再次按一下按键，LED 绿灯闪烁；再次按下按键红灯亮起……如此循环。