TILaunchPad与Energia：按键控制LED

这里选用常用的4个脚的按键，其内部结构如图4-1所示。当按下按键时就会接通按键两端，当放开时两端会断开。

图4-1　按键结构

1）所需实验器材

实验所需器材包括MSP430G2 LaunchPad、面包板、1个LED、1个按键、1个220Ω电阻和1个10 kΩ电阻。

2）连接示意图

图4-2为实验连接示意图。

图4-2　按键控制LED实验连接示意

3）电路原理图

图4-3为实验电路原理图。

4）背景知识

电路中使用了两个电阻，在LED的一端使用了220Ω的电阻，在按键一端使用了10 kΩ的电阻，两个电阻的作用分别如下。

（1）限流电路。一般LED最大能承载的电流为20 mA，如果直接把LED连接到电路中，点亮LED时很容易将其烧毁。在LED一端串联一个电阻R2，可以减少通过LED的电流，防止LED损坏。这个电阻称为限流电阻。这里选择R2阻值为220Ω，利用欧姆定理I＝U／R，当6号引脚输出高电平时，经过LED的电流等于3 V／220Ω，约等于14 mA。实际上，LED正向工作压降约为1.2 V，通过LED电流会更小一点，（3 V-1.2 V）／220Ω，约为5 mA。

图4-3　按键控制LED实验电路原理图

（2）下拉电阻。在MSP430 MCU的10号引脚到GND之间连接一个阻值很大（10 kΩ）的电阻。如果没有该电阻，当按键没有按下时，10号引脚会一直处于悬空状态，此时使用digitalRead（）函数读取10号引脚的状态会得到一个不稳定的值（可能是高，也可能是低），添加电阻R1连接到GND是为了稳定引脚的电平，当按键没有按下时，会被识别为低电平。这种将某节点通过电阻接地的做法称为下拉，因此这个电阻称为下拉电阻。

5）程序解析

当未按下按键时，10号引脚检测到的输入电压为低电平；当按下按键时，VCC导通，此时10号引脚检测到输入电压为高电平。通过判断按键是否被按下来控制LED的亮灭。表4-1为按键控制LED的实验程序清单。

表4-1　按键控制LED实验程序清单

(www.xing528.com)

（续表）

上传并运行程序，当按钮按下时LED点亮；当松开按键时，LED会熄灭。

下面修改以上的项目，把下拉电阻修改为上拉电阻。

6）使用上拉电阻后的连接示意图

修改后的连接示意图如图4-4所示，把下拉电阻原来接GND端连接到VCC上，按键原来接VCC端改接到GND，电阻R1就由下拉电阻变身为上拉电阻。与下拉电阻不同的是上拉电阻连接到VCC上，按键未按下时，10号引脚稳定在高电位，所以称为上拉电阻。当按钮按下时，10号引脚为低电平。

图4-4　使用上拉电阻后的连接示意图

一般尽量选择较大阻值的电阻作为稳定悬空引脚电平所用的电阻，常用10 kΩ电阻。

7）使用上拉电路后的电路原理图

使用上拉电路后的电路原理如图4-5所示。

8）使用上拉电路后的程序

只需要对表4-1所示的按键控制LED实验程序清单做些简单修改就可以了。

图4-5　使用上拉电路后的电路原理图

9）使用引脚上的内部上拉电阻

MSP430G2 LaunchPad的每个引脚上都有内置的上拉电阻。修改图4-4，去掉上拉电阻以及其与VCC的连线。要使用引脚上内置的上拉电阻，只需要在setup（）函数中把pin Mode（buttonPin，INPUT）；修改为：pin Mode（buttonPin，INPUT_PULLUP）；即可。

接下来要对LED控制程序做一个修改，实现一个新的控制效果，即按一下按钮点亮LED，再按一下按键熄灭LED。