数字 IO 与按键

关键概念

面包板与接线基础

面包板是免焊接的原型工具，理解它的内部连通关系是接线不出错的前提：

接一个外部 LED

把 LED 接到 D8，练习数字输出。注意 LED 有极性：

// 外部 LED 闪烁，接在 D8
const int ledPin = 8;

void setup() {
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(ledPin, HIGH);
  delay(300);
  digitalWrite(ledPin, LOW);
  delay(300);
}

读取按键：INPUT_PULLUP 接法

用内部上拉，按键一端接引脚、另一端直接接 GND，无需外部电阻——这是最省事的经典接法。

// 按键控制 LED：按下亮，松开灭
const int btnPin = 2;
const int ledPin = 8;

void setup() {
  pinMode(btnPin, INPUT_PULLUP);  // 启用内部上拉
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  // 按键按下时引脚为 LOW
  if (digitalRead(btnPin) == LOW) {
    digitalWrite(ledPin, HIGH);
  } else {
    digitalWrite(ledPin, LOW);
  }
}

抖动问题：按一次却触发多次

想实现"按一次按键，LED 翻转一次亮/灭状态"。天真写法会因抖动失效：

消抖法一：延时消抖（简单）

// 检测到按下后延时 20ms 再确认，简单但会阻塞
const int btnPin = 2;
const int ledPin = 8;
bool ledState = false;
int lastReading = HIGH;

void setup() {
  pinMode(btnPin, INPUT_PULLUP);
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  int reading = digitalRead(btnPin);

  // 检测下降沿：从 HIGH 变到 LOW = 刚刚按下
  if (lastReading == HIGH && reading == LOW) {
    delay(20);                     // 等抖动过去
    if (digitalRead(btnPin) == LOW) { // 再确认一次
      ledState = !ledState;         // 翻转状态
      digitalWrite(ledPin, ledState);
    }
  }
  lastReading = reading;
}

消抖法二：millis() 非阻塞消抖（推荐）

延时法的缺点是 delay 会卡住整个程序。用 millis() 记录时间戳，不阻塞、可同时干别的事——这是工业级写法。

// millis() 非阻塞消抖：不卡程序，专业推荐
const int btnPin = 2;
const int ledPin = 8;

bool ledState = false;
int lastSteady = HIGH;            // 上一次稳定电平
int lastFlicker = HIGH;           // 上一次原始读数
unsigned long lastChangeTime = 0;   // 电平变化的时刻
const unsigned long DEBOUNCE = 30;   // 消抖窗口 30ms

void setup() {
  pinMode(btnPin, INPUT_PULLUP);
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  int reading = digitalRead(btnPin);

  // 原始读数一变，就记录当前时间
  if (reading != lastFlicker) {
    lastChangeTime = millis();
    lastFlicker = reading;
  }

  // 距上次变化已超过 30ms，说明电平稳定了
  if (millis() - lastChangeTime > DEBOUNCE) {
    // 稳定值发生了改变
    if (reading != lastSteady) {
      lastSteady = reading;
      // 只在"稳定地按下"(变为 LOW)时翻转
      if (lastSteady == LOW) {
        ledState = !ledState;
        digitalWrite(ledPin, ledState);
      }
    }
  }
}