02_ESP32 数字信号控制
02_ESP32 数字信号控制
1、数字信号
数字信号是用离散的数值来表示信息的信号。最简单、最常见的数字信号是二进制数字信号，它只有两种状态。
在 ESP32 的 GPIO 控制中，主要使用这种二进制数字信号，二进制数字信号在任何时刻都处于两种明确状态之一：
- 高电平 (HIGH): 代表逻辑上的 "1" 或 "真"。在 ESP32 开发板上，这通常意味着引脚输出接近 3.3V 的电压。
- 低电平 (LOW): 代表逻辑上的 "0" 或 "假"。在 ESP32 开发板上，这通常意味着引脚输出大约 0 伏特的电压，也就是连接到地 (GND)。
简单来说，数字信号就是用这两种电压状态来传递是 (HIGH) / 否 (LOW) 或者 1 / 0 这样的信息。
- 当 ESP32 输出一个数字信号时，它控制一个引脚变成高电平或低电平，就像是在“说话”，比如控制 LED 的开关。
- 当 ESP32 输入一个数字信号时，它检测一个引脚上是高电平还是低电平，就像是在“倾听”，比如检测按钮是否被按下。
2、输出代码示例
const int ledPin = 7; // LED 连接的引脚号
// setup 函数在开发板上电或复位后运行一次
void setup(){
// 将引脚初始化为输出模式
pinMode(ledPin,OUTPUT);
}
// loop 函数会永远反复执行
void loop(){
digitalWrite(ledPin,HIGH); // 点亮 LED (HIGH 表示高电平)
delay(1000);
digitalWrite(ledPin,LOW); // 引脚输出低电平，关闭 LED
delay(1000);
}
上传代码后，与 ESP32 开发板连接的 LED 将会亮起一秒，熄灭一秒，如此循环往复。
代码解析：
const int ledPin = 7;：- 使用
const int定义一个常量，这样如果要换引脚，只需修改这一处。 const表示这个值在程序运行期间不会改变。
- 使用
pinMode(ledPin, OUTPUT);：pinMode()函数的作用： 配置指定引脚的工作模式，需要在使用数字引脚前调用。- 第一个参数： 引脚编号
- 第二个参数：模式类型
OUTPUT：输出模式，ESP32 可以控制这个引脚输出高电平或低电平。
digitalWrite(ledPin, HIGH)：digitalWrite()函数的作用： 向输出引脚输出值- 第一个参数： 引脚编号
- 第二个参数：要输出的电平
HIGH：输出高电平（3.3V），LED 点亮。LOW：输出低电平（0V），LED 熄灭。
delay(1000);：delay()函数的作用： 暂停程序执行指定的毫秒数- 1000 毫秒 = 1 秒。
- 在
delay()期间，程序不执行其他操作。这意味着在delay()期间，ESP32 不能响应其他事件，例如读取传感器或按钮。在更复杂的项目中，需要使用非阻塞的延时方法。
3、输入代码示例
示例 1：读取按钮状态
const int buttonPin = 8; // 定义按钮连接的引脚
void setup(){
Serial.begin(9600); // 初始化串口通信，波特率 9600
while(!Serial){} // 等待串口建立连接
pinMode(buttonPin,INPUT_PULLUP); // 设置按钮引脚为上拉输入模式
}
void loop(){
int buttonState = digitalRead(buttonPin); // 读取按钮当前状态
Serial.println(buttonState); // 串口输出按钮状态值
}
代码解释：
const int buttonPin = 8;：定义按钮连接的引脚。Serial.begin(9600);：初始化串口通信，波特率设置为 9600。pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP);：- 将
buttonPin设置为INPUT_PULLUP模式。 INPUT_PULLUP是一个特殊的输入模式，它会启用 ESP32 GPIO 引脚内部的上拉电阻。这样，当按钮未按下时，引脚会被拉到高电平；当按钮按下将引脚连接到 GND 时，引脚变为低电平。这避免了连接外部上拉电阻的需要。
- 将
int buttonState = digitalRead(buttonPin);：digitalRead()函数用于读取指定数字引脚的电平状态。- 它返回
HIGH（通常是整数 1) 或LOW（通常是整数 0)。 - 由于使用了
INPUT_PULLUP：- 按钮未按下：
buttonState为HIGH。 - 按钮按下：
buttonState为LOW。
- 按钮未按下：
Serial.println()：将括号内的内容打印到串口监视器，并换行。
运行结果：
将代码烧录到 ESP32 开发板后，打开串口监视器。按钮未按下时，串口监视器会持续显示"1"；按下按钮时，显示"0"。你可以通过按压和释放按钮来观察这些状态的变化。
示例 2：记录按钮按下的次数
const int buttonPin = 8;
int lastButtonState = 1; // 上一次按钮状态
int currentButtonState; // 当前按钮状态
int count = 0; // 计数器
void setup(){
Serial.begin(9600); // 初始化串口波特率
while(!Serial){} // 等待串口连接
pinMode(buttonPin,INPUT_PULLUP); // 设置按钮引脚为上拉输入
}
void loop(){
currentButtonState = digitalRead(buttonPin); // 读取当前按钮状态
if(lastButtonState == HIGH && currentButtonState == LOW){
// 按钮被按下
} else if(lastButtonState == LOW && currentButtonState == HIGH){
// 按钮被释放
count = count + 1; // 计数器加 1
Serial.println(count); // 串口输出当前计数值
}
lastButtonState = currentButtonState; // 保存当前按钮状态
}
代码解释：
int lastButtonState = HIGH;：由于我们使用INPUT_PULLUP模式，按钮未按下时引脚为高电平，所以初始值设为HIGH。- 状态检测逻辑：
lastButtonState == HIGH && currentButtonState == LOW：引脚由高电平到低电平，检测按钮刚被按下的瞬间lastButtonState == LOW && currentButtonState == HIGH：引脚由低电平到高电平，检测按钮刚被释放的瞬间- 我们选择在按钮释放时计数
lastButtonState = currentButtonState;：在每次循环结束时更新状态，为下一次比较做准备。
运行结果：
烧录代码后打开串口监视器。尝试多次按下按钮，你可能会发现计数器有时会增加 1，但有时会突然增加 2、3 或者更多。这就是按钮抖动 (Button Bouncing)。
示例 3：简单的防抖算法
一种简单的消除抖动的方法是在检测到一次按键后，加入一个短暂的延时，忽略掉后续的抖动信号。
const int buttonPin = 8;
int lastButtonState = 1; // 上一次按钮状态
int currentButtonState; // 当前按钮状态
int count = 0; // 计数器
void setup(){
Serial.begin(9600); // 初始化串口波特率
while(!Serial){} // 等待串口连接
pinMode(buttonPin,INPUT_PULLUP); // 设置按钮引脚为上拉输入
}
void loop(){
currentButtonState = digitalRead(buttonPin); // 读取当前按钮状态
if(lastButtonState == HIGH && currentButtonState == LOW){
// 按钮被按下
} else if(lastButtonState == LOW && currentButtonState == HIGH){
// 按钮被释放
count = count + 1; // 计数器加 1
Serial.println(count); // 串口输出当前计数值
delay(100); // 延时 100 毫秒防抖
}
lastButtonState = currentButtonState; // 保存当前按钮状态
}
运行结果：
和上面一样，每松开按钮一次，计数器加 1，并且因为加了 delay(100)，每次按钮弹起只会计数一次，有效减少了误触发数量。你可以尝试快速多次按按钮，留意计数器增量是否与实际按动匹配。
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