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2.7 Links und Rechts umschalten

In dieser Lektion lernen wir, wie man einen Schiebeschalter mit dem Raspberry Pi Pico 2 verwendet, um seine Position (links oder rechts) zu erkennen und darauf basierende Aktionen durchzuführen. Ein Schiebeschalter ist ein einfaches mechanisches Gerät, das den mittleren (gemeinsamen) Pin je nach Position mit einem der beiden äußeren Pins verbindet.

Was Sie benötigen

Für dieses Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten.

Es ist definitiv praktisch, ein ganzes Kit zu kaufen, hier ist der Link:

Name	ARTIKEL IN DIESEM KIT	LINK
Newton Lab Kit	450+	Newton Lab Kit

Sie können sie auch einzeln über die unten stehenden Links kaufen.

SN	KOMPONENTE	MENGE	LINK
1	Raspberry Pi Pico 2	1	KAUFEN
2	Micro USB Kabel	1
3	Steckbrett	1	KAUFEN
4	Jumperkabel	Mehrere	KAUFEN
5	Widerstand	1(10KΩ)	KAUFEN
6	Kondensator	1(104)	KAUFEN
7	Schiebeschalter	1

Verständnis des Schiebeschalters

Ein Schiebeschalter hat drei Pins:

• Pin 1: Verbunden, wenn der Schalter nach einer Seite (z.B. links) umgelegt wird

• Pin 2: Gemeinsamer Pin (mittlerer Pin)

• Pin 3: Verbunden, wenn der Schalter nach der anderen Seite (z.B. rechts) umgelegt wird

Durch das Lesen der Spannung am gemeinsamen Pin können wir die Position des Schalters bestimmen.

Schaltplan

GP14 erhält ein unterschiedliches Signal, wenn Sie den Schiebeschalter nach rechts oder links umlegen.

Der Zweck des 10K-Widerstands besteht darin, GP14 während des Umschaltens niedrig zu halten (nicht ganz nach links und nicht ganz nach rechts umgelegt).

Wenn Sie den Schalter umlegen, können die mechanischen Kontakte schnelle, verrauschte Signale verursachen, bekannt als „Prellen“. Der zwischen GP14 und GND angeschlossene Kondensator hilft, diese schnellen Schwankungen zu filtern und liefert ein saubereres Signal.

• Schalter nach rechts umgelegt:

  • Pin 2 (GP14) ist über Pin 1 mit 3.3V verbunden.

  • Der GPIO-Pin liest HIGH (1).

• Schalter nach links umgelegt:

  • Pin 2 (GP14) ist über Pin 3 mit GND verbunden.

  • Der GPIO-Pin liest LOW (0).

• Schalter in Mittelstellung:

  • Pin 2 (GP14) ist weder mit 3.3V noch mit GND verbunden.

  • Der Pull-Down-Widerstand hält den GPIO-Pin auf LOW (0).

  • Der Kondensator hilft, das Schalterprellen zu reduzieren (Geräusche durch mechanische Bewegung).

Verdrahtung

Schreiben des Codes

Bemerkung

• Sie können die Datei 2.7_toggle_left_right.ino aus newton-lab-kit/arduino/2.7_toggle_left_right öffnen.

• Oder kopieren Sie diesen Code in Arduino IDE.

• Wählen Sie das Raspberry Pi Pico 2 Board und den richtigen Port, dann klicken Sie auf „Upload“.

const int switchPin = 14;   // GPIO pin connected to the slide switch
int switchState = 0;

void setup() {
  Serial.begin(115200);       // Initialize Serial Monitor at 115200 baud
  pinMode(switchPin, INPUT);  // Set the switch pin as input
}

void loop() {
  switchState = digitalRead(switchPin);  // Read the state of the switch

  if (switchState == HIGH) {
    Serial.println("ON");   // Switch toggled to the left
  } else {
    Serial.println("OFF");  // Switch toggled to the right
  }
  delay(200);  // Small delay to avoid flooding the Serial Monitor
}

Wenn der Code läuft und der serielle Monitor offen ist:

Es wird „EIN“ angezeigt, wenn der Schalter nach links und „AUS“ wenn nach rechts umgelegt wird.

Verständnis des Codes

1. Initialisierung der seriellen Kommunikation:

   Startet die serielle Kommunikation mit einer Baudrate von 115200. Dies ermöglicht es uns, Nachrichten an den seriellen Monitor zu senden.

   Serial.begin(115200);
   

2. Einrichten des Schaltpins:

   Konfiguriert switchPin (GP14) als Eingang, um den Zustand des Schalters zu lesen.

   pinMode(switchPin, INPUT);
   

3. Lesen des Schalterzustands:

   Liest den aktuellen Zustand des Schalters. Er ist HIGH, wenn nach rechts umgelegt und LOW, wenn nach links oder in Mittelposition aufgrund des Pull-Down-Widerstands.

   switchState = digitalRead(switchPin);
   

4. Reaktion auf die Schalterposition:

   Gibt „EIN“ aus, wenn der Schalter nach links (GP14 liest HIGH) und „AUS“ wenn nach rechts umgelegt (GP14 liest LOW).

   if (switchState == HIGH) {
     Serial.println("ON");
   } else {
     Serial.println("OFF");
   }
   

Alternative: Verwendung des internen Pull-Up-Widerstands

Wenn Sie den Schaltkreis vereinfachen und die Anzahl der Komponenten reduzieren möchten, können Sie den internen Pull-Up-Widerstand des Pico verwenden. Beachten Sie jedoch, dass herkömmliche Arduino-Boards keine internen Pull-Down-Widerstände unterstützen, nur interne Pull-Up-Widerstände. Der Raspberry Pi Pico unterstützt INPUT_PULLDOWN, aber in der Arduino-Umgebung kann die Unterstützung variieren. Für dieses Beispiel verwenden wir INPUT_PULLUP.

• Schaltkreisänderungen:

  • Entfernen Sie den externen 10KΩ-Widerstand und den Kondensator.

  • Schiebeschalterverbindungen:

    • Pin 1: Verbinden Sie mit GND am Pico.

    • Pin 2: Verbinden Sie mit GP14 am Pico.

    • Pin 3: Lassen Sie unverbunden oder verbinden Sie mit GND (da wir den internen Pull-Up verwenden).

• Code-Änderungen:

  const int switchPin = 14;   // GPIO pin connected to the slide switch
  int switchState = 0;
  
  void setup() {
    Serial.begin(115200);          // Initialize Serial Monitor at 115200 baud
    pinMode(switchPin, INPUT_PULLUP);  // Enable internal pull-up resistor
  }
  
  void loop() {
    switchState = digitalRead(switchPin);  // Read the state of the switch
  
    if (switchState == LOW) {
      Serial.println("ON");    // Switch connected to GND, toggled to the right
    } else {
      Serial.println("OFF");   // Switch not connected, reads HIGH due to pull-up
    }
    delay(200);  // Small delay to avoid flooding the Serial Monitor
  }
  

Fazit

In dieser Lektion haben Sie gelernt, wie man einen Schiebeschalter mit dem Raspberry Pi Pico verwendet, um seine Position zu erkennen und darauf basierende Aktionen durchzuführen. Sie haben auch gesehen, wie man einen Pull-Down-Widerstand im Schaltkreis implementiert, um zuverlässige Ablesungen zu gewährleisten, und wie man den internen Pull-Up-Widerstand verwendet, um den Schaltkreis zu vereinfachen.

Weitere Erkundungen

• Steuerung einer LED: Modifizieren Sie den Code, um eine LED basierend auf der Schalterposition ein- oder auszuschalten.

• Mehrere Schalter: Versuchen Sie, mehr Schalter hinzuzufügen, um unterschiedliche Aktionen zu steuern.

• Entprellung: Implementieren Sie eine Software-Entprellung, um eventuelles Restschalterprellen zu handhaben.