模組介紹 : faya按鍵模組

學習目標 : 認識faya按鍵模組的功能及使用方式
學習時間 : 35min
示範模組 : (1) faya brickNano
                 (2) faya 按鍵模組
                 (3) faya 直流馬達模組
工具 : (1) 樂高積木底板 (相容)

====================功能介紹====================

faya按鍵模組使用了五個排列成十字型的按鍵，每個按鍵(PB0~PB4)都對應一輸出埠(PB0~PB4)，對應關係如下:

• 當按下PB0時，輸出埠PB0 = HIGH，當放開PB0時，輸出埠PB0 = LOW
• 當按下PB1時，輸出埠PB1 = HIGH，當放開PB1時，輸出埠PB1 = LOW
• 當按下PB2時，輸出埠PB2 = HIGH，當放開PB2時，輸出埠PB2 = LOW
• 當按下PB3時，輸出埠PB3 = HIGH，當放開PB3時，輸出埠PB3 = LOW
• 當按下PB4時，輸出埠PB4 = HIGH，當放開PB4時，輸出埠PB4 = LOW 

 

 

====================原理知識====================
以下解釋提供給有需要知道背後原理的人:

由電路圖可發現透過簡單的分壓定理，我們可以輕易的獲得預期的輸出訊號，以PB0為例，當按鍵未被按下時，輸出埠接地，因此輸出為LOW，當按下按鍵時，輸出埠PB0的電壓為:

(10k / (1k + 10k)) * Vcc  = 0.9Vcc = HIGH

====================範例實作====================

了解模組功能(原理)後，我們用以下範例來展示模組的功能:

目標:
(1)當手指頭按下PB1時，直流馬達吹出低速風
(2)當手指頭按下PB2時，直流馬達吹出中速風
(3)當手指頭按下PB3時，直流馬達吹出高速風
(4)當手指頭按下PB4時，直流馬達停止運轉

接線:
(1) 電源線連接
     如下圖所示，連接的說明請看這篇文章 或簡易版

 

(2) 訊號線連接
      Arduino_D3   ===>  按鍵模組_PB1
      Arduino_D4   ===>  按鍵模組_PB2
      Arduino_D5   ===>  按鍵模組_PB3
      Arduino_D12 ===>  按鍵模組_PB4
     

     Arduino_D6   ===>  直流馬達_SIG
     Arduino_A0   ===>  直流馬達_DIR

範例程式:

	// 2017/6/2
	// Faya-Nugget 範例程式 (TactSwitch_1.ino)
	// 單元: 模組介紹-faya觸控開關
	// 網址: http://fayalab.blogspot.com/2017/06/faya.html
	// 目標: (1)當手指頭按下PB1時，直流馬達吹出弱風
	// (2)當手指頭按下PB2時，直流馬達吹出中風
	// (3)當手指頭按下PB3時，直流馬達吹出強風
	// (4)當手指頭按下PB4時，直流馬達停止運轉
	// 接線: Arduino ==> faya模組
	// 3 ==> PB1 (按鍵模組)
	// 4 ==> PB2 (按鍵模組)
	// 5 ==> PB3 (按鍵模組)
	// 12 ==> PB4 (按鍵模組)
	// 6 ==> SIG (直流馬達模組)
	// A0 ==> DIR (直流馬達模組)
	int buttonPin_PB1 = 3; // 設定按鍵腳位
	int buttonPin_PB2 = 4;
	int buttonPin_PB3 = 5;
	int buttonPin_PB4 = 12;
	int motorPin_SIG = 6; // 輸出PWM訊號
	int motorPin_DIR = A0; // 當數位腳位使用
	void setup() {
	pinMode(buttonPin_PB1, INPUT); // 設定按鍵為輸入腳位
	pinMode(buttonPin_PB2, INPUT);
	pinMode(buttonPin_PB3, INPUT);
	pinMode(buttonPin_PB4, INPUT);
	pinMode(motorPin_SIG, OUTPUT); //設定馬達為輸出腳位
	pinMode(motorPin_DIR, OUTPUT);
	digitalWrite(motorPin_DIR, HIGH); // 設定馬達旋轉方向
	// 如果馬達的葉片是逆向的，請設為LOW
	}
	void loop() {
	if (digitalRead(buttonPin_PB4) == HIGH) //當按下PB4時
	{
	analogWrite(motorPin_SIG, 0); //PB4按下時停止運轉
	}
	else
	{
	if (digitalRead(buttonPin_PB1) == HIGH) //當按下PB1時
	{
	analogWrite(motorPin_SIG, 120); //低速風
	}
	if (digitalRead(buttonPin_PB2) == HIGH) //當按下PB2時
	{
	analogWrite(motorPin_SIG, 180); //中速風
	}
	if (digitalRead(buttonPin_PB3) == HIGH) //當按下PB3時
	{
	analogWrite(motorPin_SIG, 240); //高速風
	}
	}
	}

view raw TactSwitch_1.ino hosted with ❤ by GitHub

備註:
- L14: 透過PWM訊號讓直流馬達能夠有不同的輸出風速，NANO能夠輸出PWM訊號的腳位有D3/D5/D6/D9/D10/D11，這個範例中我們使用D6
- L45/L49/L53: 利用analogWrite輸出低/中/高電壓驅動直流馬達，達到低/中/高轉速

範例結果:

討論:
機械式的按鍵開關都有彈跳的問題，也就是說當我們按下按鈕然後放開後，開關的狀態是on-off-on-off來回好幾次的，從示波器裡我們可以看到開關的狀態如下畫面

通常我們可以透過硬體或程式消除彈跳對作品的影響，但由於在我們的程式中，我們未定義每個按鍵LOW的狀態，引此當遇到此狀態時，系統不予處理，因此對我們的範例不會造成影響，往後，我們再利用一篇文章整理一下除彈跳的技巧!

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