树莓派基础实验6：轻触开关按键实验
一、介绍
按键模块是我们使用最为频繁的一个电子部件，内部有一对轻触拨盘构成，当按下是闭合导通，松开时自动弹开断开。
二、组件
★Raspberry Pi 3主板*1
★树莓派电源*1
★40P软排线*1
★轻触开关按键模块*1
★双色LED模块*1
★面包板*1
★跳线若干
三、实验原理
轻触开关按键模块
button模块原理图
四、实验步骤
第1步：连接电路。这里轻触开关模块的实物与模块原理图的端口名称不一致，我们按照实物的端口名称来连接。
树莓派 | T型转接板 | 轻触开关 |
|---|---|---|
GPIO 0（序号11） | GPIO 17 | S |
5V | 5V | VCC（中间触点） |
GND | GND | - |
树莓派 | T型转接板 | 双色LED |
|---|---|---|
GPIO 1（序号12） | GPIO 18 | R（红色端口） |
GND | GND | GND |
GPIO 2（序号13） | GPIO 27 | G（绿色端口） |
轻触开关按键连接图
实物连接图
第2步：这次编程有两个函数要注意，是关于输入的高级应用。 有多种方式将GPIO的输入导入到程序中，polling( 轮询 )式 和 interrupt( 中断 )式( edge detection 边缘检测 )，“轮询”式如果程序在错误的时间读取值，可能会错过输入。我们这里采用中断式。 如果您没有将输入引脚连接到任何东西，它将“浮动”。换句话说，读取的值是未定义的，因为它没有连接到任何东西，直到你按下按钮或开关。它可能会由于接收电源干扰而改变很大的值。 为了解决这个问题，我们使用一个向上拉或向下拉电阻器。这样，就可以设置输入的默认值。可以使用硬件或者软件实现上下拉电阻。在硬件方式中，常常在输入通道与3.3V（上拉）或0V（下拉）之间使用10K电阻。GPIO模块允许您在编程中这样配置：
GPIO.setup(channel, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
# or
GPIO.setup(channel, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)我们很多时候并不关心电平值, 而关心电平从低到高，或从高到低的变化(如编码器测速/按键按下弹开等), 为避免主程序忙于其它事情错过引脚的电平改变, 有两种方式:
wait_for_edge() 函数 event_detected() 函数
wait_for_edge（）函数是为了阻止程序的执行，直到检测到边缘为止。换句话说，等待按钮按下的示例可以改写成：
GPIO.wait_for_edge(channel, GPIO.RISING)注意检测的边缘参数有 GPIO.RISING， GPIO.FALLING ， GPIO.BOTH (上升沿, 下降沿 或 升降沿)， 这样用几乎不占用CPU，如果你只希望在确定的时间段内查询，可以使用 timeout 参数:
# wait for up to 5 seconds for a rising edge (timeout is in milliseconds)
channel = GPIO.wait_for_edge(channel, GPIO_RISING, timeout=5000)
if channel is None:
print('Timeout occurred')
else:
print('Edge detected on channel', channel)event_detected()函数被设计用来与其他事物一起在循环中使用， 不同于polling轮询， 它不会在CPU忙于处理其他事物时错过输入状态的变化。 这使得使用Pygame 或 PyQt 时非常有用，因为其中有一个主循环监听和及时响应GUI事件的基础。 只要检测到指定参数的边缘事件(上升沿, 下降沿 或 升降沿)发生时，调用GPIO.event_detected(channel)的值就为"ture"(真)。
#Note that you can detect events for GPIO.RISING, GPIO.FALLING or GPIO.BOTH.
GPIO.add_event_detect(channel, GPIO.RISING) # add rising edge detection on a channel
do_something()
if GPIO.event_detected(channel):
print('Button pressed')不过需要自己新建一个线程去循环检测event_detected()的值，还算是比较麻烦的。 可采用另一种办法轻松检测状态，这种方式是直接传入一个回调函数：GPIO通过在add_event_detect()函数中添加callback参数，RPI.GPIO为回调函数运行第二个线程。这意味着回调函数可以与主程序同时运行，以立即响应边缘。 For example:
def my_callback(channel):
print('This is a edge event callback function!')
print('Edge detected on channel %s'%channel)
print('This is run in a different thread to your main program')
GPIO.add_event_detect(channel, GPIO.RISING, callback=my_callback)
# 这里添加了回调函数callback这个参数，就不需要GPIO.event_detected(channel)函数了如果你想要不止一个回调函数:
def my_callback_one(channel):
print('Callback one')
def my_callback_two(channel):
print('Callback two')
GPIO.add_event_detect(channel, GPIO.RISING)
GPIO.add_event_callback(channel, my_callback_one)
GPIO.add_event_callback(channel, my_callback_two)请注意，在这种情况下，回调函数是按顺序运行的，而不是并发的。这是因为只有一个线程用于回调，其中每个回调都按照它们被定义的顺序运行。
由于存在开关抖动(用示波器可以看到)，每次按下开关会调用多次回调函数，这不是我们希望的，有两种方式处理开关抖动： ①在开关两个引脚之间添加一个0.1uF的电容 ②软件消抖 ③二者结合使用 使用软件消抖时, 给回调函数添加一个弹跳时间的参数( bouncetime= ), 弹跳时间(参照单片机可以为10~20ms)在ms级别, 下面的程序用200ms来消抖:
# add rising edge detection on a channel, ignoring further edges for 200ms for switch bounce handling
GPIO.add_event_detect(channel, GPIO.RISING, callback=my_callback, bouncetime=200)由于某些原因， 你的程序可能不希望用边缘检测了，可以停止它们：
GPIO.remove_event_detect(channel)第3步：正式编程。定义针脚参数和初始化设置函数setup()，其中就用到了上面讲解的GPIO输入高级应用，添加边缘事件检测函数GPIO.add_event_detect()。
#!/usr/bin/env python
import RPi.GPIO as GPIO
BtnPin = 11
Rpin = 12
Gpin = 13
def setup():
GPIO.setmode(GPIO.BOARD) # Numbers GPIOs by physical location
GPIO.setup(Gpin, GPIO.OUT) # Set Green Led Pin mode to output
GPIO.setup(Rpin, GPIO.OUT) # Set Red Led Pin mode to output
GPIO.setup(BtnPin, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP) # Set BtnPin's mode is input, and pull up to high level(3.3V)
GPIO.add_event_detect(BtnPin, GPIO.BOTH, callback=detect, bouncetime=200)第4步：若按键没有按下则信号是高电平，GPIO.input(BtnPin)的值为1，即LED(x)中的ｘ＝＝１，绿灯亮，打印显示“Button is up !”； 按下键后信号是低电平，GPIO.input(BtnPin)的值为０，即LED(x)中的ｘ＝＝０，红灯亮，打印显示“Button is down !”。
def Led(x): #控制双色LED灯闪烁的函数
if x == 0:
GPIO.output(Rpin, 1) #红灯亮
GPIO.output(Gpin, 0) #绿灯灭
if x == 1:
GPIO.output(Rpin, 0) #红灯灭
GPIO.output(Gpin, 1) #绿灯亮
def Print(x): #打印按键是否按下的提示消息
if x == 0:
print ' ***********************'
print ' * Button is down! *'
print ' ***********************'
elif x == 1:
print ' ***********************'
print ' * Button is up ! *'
print ' ***********************'
def detect(chn):
Led(GPIO.input(BtnPin)) #控制双色LED灯闪烁
Print(GPIO.input(BtnPin)) #打印按键是否按下的提示消息第5步：很多程序都提供了“空语句”支持，Python 也不例外，Python 的 pass 语句就是空语句。有时候程序需要占一个位、放一条语句，但又不希望这条语句做任何事情，此时就可通过 pass 语句来实现。通过使用 pass 语句，还可以让程序更完整，因为如果定义一个空函数程序会报错，当你没有想好函数的内容时可以用 pass 填充，使程序可以正常运行。
def loop():
while True:
pass #pass 不做任何事情，一般用做占位语句。
def destroy():
GPIO.output(Gpin, GPIO.LOW) # Green led off
GPIO.output(Rpin, GPIO.LOW) # Red led off
GPIO.cleanup() # Release resource
if __name__ == '__main__': # Program start from here
setup()
try:
loop()
except KeyboardInterrupt: # When 'Ctrl+C' is pressed, the child program destroy() will be executed.
destroy()