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2.5 Tasterwert auslesen

In dieser Lektion lernen wir, wie man Eingaben von einem Taster mit dem Raspberry Pi Pico 2 liest. Bisher haben wir die GPIO-Pins hauptsächlich für Ausgaben genutzt, beispielsweise um LEDs zu steuern. Nun verwenden wir einen GPIO-Pin als Eingang, um zu erkennen, wann ein Taster gedrückt wird. Dies ist eine grundlegende Fähigkeit für interaktive Projekte.

Benötigte Komponenten

Für dieses Projekt benötigen wir folgende Komponenten:

Es ist auf jeden Fall praktisch, ein komplettes Kit zu kaufen. Hier ist der Link:

Name	ENTHALTENE TEILE	LINK
Newton Lab Kit	450+	Newton Lab Kit

Alternativ kannst du die Komponenten auch einzeln erwerben:

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	Taster	1	KAUFEN

Schaltplan

sch_button

Solange eine Seite des Tasters mit 3,3 V verbunden ist und die andere mit GP14, wird GP14 beim Drücken des Tasters HIGH. Wenn der Taster nicht gedrückt wird, befindet sich GP14 in einem undefinierten Zustand und kann HIGH oder LOW sein. Damit GP14 im nicht gedrückten Zustand stabil auf LOW bleibt, wird ein 10KΩ-Pull-down-Widerstand zwischen GP14 und GND angeschlossen.

Taster nicht gedrückt: GP14 ist über den Widerstand mit GND verbunden und liest LOW (0).
Taster gedrückt: GP14 wird direkt mit 3,3 V verbunden und liest HIGH (1).

Verdrahtungsdiagramm

Ein vierpoliger Taster hat die Form eines „H“. Die beiden linken oder rechten Pins sind miteinander verbunden. Das bedeutet, dass beim Überbrücken der zentralen Lücke zwei halbe Reihen mit derselben Reihennummer verbunden werden. (Zum Beispiel sind in meiner Schaltung E23 und F23 bereits verbunden, ebenso wie E25 und F25).

Solange der Taster nicht gedrückt wird, bleiben die linken und rechten Pins voneinander isoliert, sodass kein Strom von einer Seite zur anderen fließen kann.

Code schreiben

Wir schreiben ein einfaches Programm, das eine Nachricht ausgibt, wenn der Taster gedrückt wird.

Bemerkung

Öffne die Datei 2.5_read_button_value.py aus newton-lab-kit/micropython oder kopiere den Code in Thonny. Klicke dann auf „Run“ oder drücke F5.
Stelle sicher, dass der richtige Interpreter ausgewählt ist: MicroPython (Raspberry Pi Pico).COMxx.

import machine
import utime

# Initialisiere GP14 als Eingabepin
button = machine.Pin(14, machine.Pin.IN)

while True:
    if button.value() == 1:
        print("Button pressed!")
        utime.sleep(0.2)  # Entprellverzögerung

Wenn der Code ausgeführt wird, passiert Folgendes:

Nicht gedrückt: Keine Ausgabe in der Konsole.
Gedrückt: „Taster gedrückt!“ erscheint in der Konsole.

Den Code verstehen

Module importieren:
- machine: Ermöglicht den Zugriff auf die Hardwarefunktionen.
- utime: Bietet Zeitfunktionen wie Verzögerungen.
Taster-Pin konfigurieren:
- button = machine.Pin(14, machine.Pin.IN): Initialisiert GPIO14 als Eingang.
Hauptschleife:
- while True: Erstellt eine Endlosschleife.
- if button.value() == 1: Überprüft, ob der Taster gedrückt wurde.
- button.value() gibt 1 zurück, wenn der Pin auf HIGH (Taster gedrückt) steht.
- print("Button pressed!"): Gibt eine Nachricht in der Konsole aus.
- utime.sleep(0.2): Wartet 200 Millisekunden, um den Taster zu entprellen.

Alternative Verkabelung mit Pull-up-Widerstand

Der Taster kann auch mit einem Pull-up-Widerstand angeschlossen werden:

Schalte einen 10KΩ-Widerstand zwischen GP14 und 3,3 V, sodass der Pin HIGH bleibt, wenn der Taster nicht gedrückt wird.

Taster nicht gedrückt: Der GP14-Pin ist über den Widerstand mit 3,3 V verbunden und wird daher als HIGH (1) gelesen.

Taster gedrückt: Der GP14-Pin ist über den Taster mit GND verbunden und wird daher als LOW (0) gelesen.

Angepasster Code für Pull-up-Konfiguration:

import machine
import utime

# Initialisiere GP14 als Eingangspin
button = machine.Pin(14, machine.Pin.IN)

while True:
    if button.value() == 0:
        print("Button pressed!")
        utime.sleep(0.2)

Interne Pull-up/Pull-down-Widerstände nutzen

Der Raspberry Pi Pico 2 ermöglicht das Aktivieren interner Pull-up- oder Pull-down-Widerstände, sodass externe Widerstände überflüssig werden.

Die Verwendung interner Widerstände vereinfacht die Verdrahtung und spart Platz, da keine zusätzlichen externen Widerstände auf dem Breadboard erforderlich sind.

Interner Pull-down-Widerstand:

import machine
import utime

# Initialisiere GP14 mit internem Pull-down-Widerstand
button = machine.Pin(14, machine.Pin.IN, machine.Pin.PULL_DOWN)

while True:
    if button.value() == 1:
        print("Button pressed!")
        utime.sleep(0.2)

Interner Pull-up-Widerstand:

import machine
import utime

# Initialisiere GP14 mit internem Pull-up-Widerstand
button = machine.Pin(14, machine.Pin.IN, machine.Pin.PULL_UP)

while True:
    if button.value() == 0:
        print("Button pressed!")
        utime.sleep(0.2)

Weitere Experimente

Mehrere Taster verwenden: Verbinde zusätzliche Taster mit anderen GPIO-Pins und erweitere den Code entsprechend.
LED-Steuerung: Kombiniere die Tastereingabe mit einer LED-Ausgabe, um die LED mit dem Taster umzuschalten.

import machine
import utime

button = machine.Pin(14, machine.Pin.IN, machine.Pin.PULL_DOWN)
led = machine.Pin(15, machine.Pin.OUT)
led_state = False

while True:
    if button.value() == 1:
        led_state = not led_state  # LED-Zustand umschalten
        led.value(led_state)
        utime.sleep(0.2)

Fazit

Das Lesen von Eingaben über einen Taster ist eine grundlegende Fähigkeit bei der Mikrocontroller-Programmierung. Mit Pull-up- und Pull-down-Widerständen kann man stabile Eingaben sicherstellen, um interaktive Projekte zu erstellen.