MicroPython 如此簡單: 按鍵開關 (Button Switch)

Yungger

7 min readDec 8, 2023

按鍵開關應該算是創客們在開發作品時, 最常用到且不可或缺的小元件, 但要簡單且精準地用它來控制周邊, 則要看每個人開發程式的功力而有所差異了。因此, 寫了這麼一個小小函式庫, 專門來處理這個常用的裝置控制元件, 讓一切的複雜性從此消失。

認識按鈕的 Debounce 彈跳現象

由於機械式的按鈕開關, 當在被按下或釋放的瞬間, 其接觸點因屬於機械結構的接觸, 因此通電與斷電的瞬間常會因力道或金屬表面的接觸瞬間, 有一段電位不穩定的狀態發生, 此稱之為彈跳現象。

當在撰寫程式來判斷與控制這看似簡單的按鈕開關時, 最令人頭痛的問題就是它的彈跳現象。若沒有好好的控制, 可能因電壓不穩, 造成瞬間 LED 閃爍或舵機馬達抖動…等等不預期硬體上的錯誤控制。

主要功能介紹：

偵測按下的瞬間
偵測按下的狀態 (直至放開)
自動執行按下後的指定作業
偵測放開的瞬間
偵測長按的時間
自動執行長按後放開時的指定作業

安裝函式庫

首先, 必須先上傳函式庫到 MCU 板子上 !

MyKit_Button ：韌體 v1.19以上, v1.18以下）

應用範例

下面為基本的設定參數與 myButton 函式庫的引用方式, 假設 Button Switch 是連到 ESP32 的 GPIO 腳位 13, 而使用內建 led 來驗證測試結果, 腳位是 2:

config = {'btn':13, 'led':2}

import time
from machine import Pin
from MyKit_Button import myButton

led = Pin(config['led'], Pin.OUT)    # 內建 LED => ESP8266:D4, ESP32:D2
btn = myButton(config['btn'])

範例一: 按下的瞬間狀態訊息

counter: 記錄被觸發按下的次數
atPressed(): 偵測按鈕開關被 “按下” 的瞬間

def test():
    print('\n==> 執行 5 次開關的按下測試 !!')
    while btn.counter < 5:
        if btn.atPressed():  # 瞬間偵測：偵測按鈕開關被 "按下" 的瞬間
            print(f'按下第{btn.counter}次')

test()

＊＊＊舊版的測試影片＊＊＊

範例二: 偵測按下的狀態 (直至放開)

inPressed(): 偵測按鈕被 “按下”, 直至按鍵被放開
只須將上例 atPressed 改為 inPressed 即可

if btn.inPressed():   # 狀態偵測：目前一直處於 "按下" 的狀態 (長時間偵測)

＊＊＊舊版的測試影片＊＊＊

範例三: 自動執行按下後的指定作業

callback(作業函式名)：被呼叫執行的作業, 例如 led_blink
atPressed(要傳入被呼叫函式的參數): 例如傳給 led_blink 的3個參數分別為 3, 100, 200
下面的程式碼執行後, 每按下按鍵時會自動閃爍 3 次

def led_blink(times=3, ms_on=100, ms_off=100):
    for _ in range(times):
        led.on()
        time.sleep_ms(ms_on)
        led.off()
        time.sleep_ms(ms_off)     

def test():
    btn.callback(led_blink)
    while True:
        btn.atPressed(3, 100, 200)  # 按下, 閃 3 次, 每次亮 100 毫秒, 滅 200 毫秒

test()

範例四: 偵測按下後再放開的瞬間

atReleased(): 偵測按鈕開關被 “按下後被方開” 的瞬間

def test():
    print('\n==> 執行 5 次開關的按下後放開的測試 !!')
    counter = 0 
    while counter < 5:
        if btn.atReleased():  # 瞬間偵測：偵測按鈕開關被 "放開" 的瞬間
            counter += 1
            print(f'按下後再放開的第{counter}次')

test()

＊＊＊舊版的測試影片＊＊＊

範例五: 偵測長按的時間

longPressed(視為長按的毫秒數) : 按鍵未被按下 (放開的狀態) 時

config = {'button':6, 'long':2000} # 長按時間設須超過2000毫秒 

from MyKit_Button import myButton
btn = myButton(config['button'])  

def test():
    print(f"已設長按時間須為 {config['long']} 毫秒, 請按下一段時間再放開試試")
    while True:
        ms_hold = btn.longPressed(config['long'])
        if ms_hold > 0:
            print(f'時間為 {ms_hold} 毫秒：', end='')
            if ms_hold >= config['long']:
                print(f'第{btn.counter}次長按')
            else:
                print(f'短按')
test()

範例六: 自動執行長按後放開時的指定作業

callback(作業函式名)：被呼叫執行的作業, 例如 led_blink
下面程式碼: 按下時等待執行, 放開按鍵時立即自動執行指定的作業 led_blink, 讓內建的 led 閃 3 次, 每次亮 100 毫秒, 滅 200 毫秒

import time
from MyKit_Button import myButton
btn = myButton(config['button'])  

def led_blink(times=3, ms_on=100, ms_off=100):
    for i in range(times):
        print(f'{i}. LED 亮', end=' ... ')
        time.sleep_ms(ms_on)
        print('LED 滅')
        time.sleep_ms(ms_off)    

def test():
    btn.callback(led_blink)
    print(f'當長按超過 {config["long"]} 毫秒後再放開, 會自動執行一次LED閃爍程式')
    while True:
        btn.longPressed(config['long'], 3, 100, 200)  # 長按後, LED 閃 3 次, 每次亮 100 毫秒, 滅 200 毫秒
test()