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2.3 Digitaler Eingang

In diesem interaktiven Projekt erkunden wir die Verwendung digitaler Eingaben durch Tastensteuerungen, um eine LED zu steuern. Die Bedienung ist einfach, aber leistungsstark. Wir werden den Zustand einer Taste überwachen; wenn sie gedrückt wird, registriert sie ein hohes Spannungsniveau, bekannt als ‚High State‘. Diese Zustandsänderung dient als Auslöser, um eine LED zum Leuchten zu bringen. Indem Sie lernen, diesen digitalen Eingang zu lesen, gewinnen Sie ein grundlegendes Verständnis dafür, wie Mikrocontroller mit externen Geräten interagieren können. Dieses Projekt führt nicht nur in grundlegende elektronische Konzepte ein, sondern bereitet auch den Weg für komplexere Steuerungssysteme mit mehreren Eingängen und Ausgängen.

Verfügbare Pins

  • Verfügbare Pins

    Hier ist eine Liste der verfügbaren Pins auf dem ESP32-Board für dieses Projekt.

    Für Eingänge

    IO14, IO25, I35, I34, I39, I36, IO18, IO19, IO21, IO22, IO23

    Für Ausgänge

    IO13, IO12, IO14, IO27, IO26, IO25, IO33, IO32, IO15, IO2, IO0, IO4, IO5, IO18, IO19, IO21, IO22, IO23

  • Bedingte Verwendungspins (Eingang)

    Die folgenden Pins haben eingebaute Pull-up- oder Pull-down-Widerstände, sodass keine externen Widerstände erforderlich sind, wenn sie als Eingangspins verwendet werden:

    Bedingte Verwendungspins

    Beschreibung

    IO13, IO15, IO2, IO4

    Pull-up mit einem 47K-Widerstand setzt den Wert standardmäßig auf High.

    IO27, IO26, IO33

    Pull-up mit einem 4.7K-Widerstand setzt den Wert standardmäßig auf High.

    IO32

    Pull-down mit einem 1K-Widerstand setzt den Wert standardmäßig auf Low.

  • Strapping-Pins (Eingang)

    Strapping-Pins sind eine spezielle Gruppe von Pins, die verwendet werden, um spezifische Boot-Modi während des Geräte-Starts (d.h. Power-on-Reset) festzulegen.

    Strapping-Pins

    IO5, IO0, IO2, IO12, IO15

    Generell wird nicht empfohlen, sie als Eingangspins zu verwenden. Wenn Sie diese Pins verwenden möchten, berücksichtigen Sie die möglichen Auswirkungen auf den Boot-Prozess. Weitere Einzelheiten finden Sie im Abschnitt Strapping-Pins.

Benötigte Komponenten

In diesem Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten.

KOMPONENTEN-BESCHREIBUNG

KAUFLINK

ESP32 WROOM 32E

BUY

ESP32 Kamera-Erweiterung

-

Breadboard

BUY

Mehrere Verbindungskabel

BUY

Widerstand

BUY

LED

BUY

Taster

BUY

Schaltplan

../_images/circuit_5.1_button.png

Um eine ordnungsgemäße Funktion sicherzustellen, verbinden Sie eine Seite des Taster-Pins mit 3,3 V und die andere Seite mit IO14. Wenn der Taster gedrückt wird, wird IO14 auf High gesetzt, wodurch die LED aufleuchtet. Wenn der Taster losgelassen wird, kehrt IO14 in seinen schwebenden Zustand zurück, der entweder High oder Low sein kann. Um ein stabiles Low-Level zu gewährleisten, wenn der Taster nicht gedrückt wird, sollte IO14 über einen 10K-Pull-down-Widerstand mit GND verbunden werden.

Verdrahtung

../_images/5.1_button_bb.png

Bemerkung

Ein Vier-Pin-Taster ist in H-Form gestaltet. Wenn der Taster nicht gedrückt wird, sind die linken und rechten Pins getrennt, und es kann kein Strom zwischen ihnen fließen. Wenn der Taster jedoch gedrückt wird, sind die linken und rechten Pins verbunden und bilden einen Strompfad.

Code

Laden Sie diesen Code herunter oder kopieren Sie ihn direkt in die Arduino IDE.

Bemerkung

Denken Sie daran, die serielle Kommunikationsgeschwindigkeit auf 115200 einzustellen.

Nachdem der Code erfolgreich hochgeladen wurde, leuchtet die LED auf, wenn Sie den Taster drücken, und erlischt, wenn Sie ihn loslassen.

Gleichzeitig können Sie den Serial Monitor in der oberen rechten Ecke öffnen, um den Wert des Tasters zu beobachten. Wenn der Taster gedrückt wird, wird „1“ angezeigt, andernfalls „0“.

../_images/button_serial.png

Wie es funktioniert

Die vorherigen Projekte beinhalteten alle das Ausgeben von Signalen, entweder in Form von digitalen oder PWM-Signalen.

Dieses Projekt umfasst das Empfangen von Eingangssignalen von externen Komponenten zum ESP32-Board. Sie können das Eingangssignal über den Serial Monitor in der Arduino IDE anzeigen.

  1. In der Funktion setup() wird der Taster-Pin als Eingang und der LED-Pin als Ausgang initialisiert. Die serielle Kommunikation wird ebenfalls mit einer Baudrate von 115200 gestartet.

    void setup() {
    Serial.begin(115200);
    // initialisiere den Taster-Pin als Eingang
    pinMode(buttonPin, INPUT);
    // initialisiere den LED-Pin als Ausgang
    pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

    • Serial.begin(speed): Legt die Datenrate in Bits pro Sekunde (Baud) für die serielle Datenübertragung fest.

      • speed: in Bits pro Sekunde (Baud). Erlaubte Datentypen: long.

  2. In der Funktion loop() wird der Zustand des Tasters gelesen und in der Variablen buttonState gespeichert. Der Wert von buttonState wird mit Serial.println() an den Serial Monitor ausgegeben.

    void loop() {
    // den Zustand des Tasters lesen
    buttonState = digitalRead(buttonPin);
    Serial.println(buttonState);
    delay(100);
    // wenn der Taster gedrückt wird, ist buttonState HIGH
    if (buttonState == HIGH) {
        // LED einschalten
        digitalWrite(ledPin, HIGH);
    } else {
        // LED ausschalten
        digitalWrite(ledPin, LOW);
    }
}

    Wenn der Taster gedrückt wird und buttonState HIGH ist, wird die LED durch Setzen von ledPin auf HIGH eingeschaltet. Andernfalls wird die LED ausgeschaltet.

    • int digitalRead(uint8_t pin);: Um den Zustand eines als EINGANG konfigurierten Pins zu lesen, wird die Funktion digitalRead verwendet. Diese Funktion gibt den logischen Zustand des ausgewählten Pins als HIGH oder LOW zurück.

      • pin: Wählt GPIO

    • Serial.println(): Gibt Daten als lesbaren ASCII-Text an den seriellen Port aus, gefolgt von einem Wagenrücklaufzeichen (ASCII 13 oder ‚r‘) und einem Zeilenumbruchzeichen (ASCII 10 oder ‚n‘).