ESP32-S3 控制 按键

ESP32-S3 按键控制实验

一、实验简介

按键是嵌入式开发中最常用的输入设备之一，通过它我们可以实现用户与系统的交互。

本实验将使用 ESP32-S3 连接 4 个独立按键，控制一个 LED 灯的亮灭。无论按下哪个按键，LED 都会切换当前状态（亮 ↔ 灭）。

二、硬件准备

• ESP32-S3 开发板 × 1
• 独立按键模块 × 1（4 个按键：K1、K2、K3、K4）
• LED 模块（带限流电阻） × 1
• 杜邦线若干
• USB 数据线 × 1

三、接线说明

1. 按键模块接线（ESP32-S3 → 按键模块）

按键引脚	ESP32-S3 引脚
K1	GPIO1
K2	GPIO38
K3	GPIO39
K4	GPIO40
GND	GND

2. LED 模块接线（ESP32-S3 → LED 模块）

LED 引脚	ESP32-S3 引脚
D1	GPIO3
GND	GND

接线示意：

按键模块：K1-K4 → GPIO1, GPIO38, GPIO39, GPIO40
LED 模块：D1 → GPIO3

四、程序代码

// 定义按键控制管脚
#define key1_pin  1 
#define key2_pin  38
#define key3_pin  39
#define key4_pin  40

// 定义LED控制管脚
#define led1_pin  3

// 类型重定义
typedef unsigned char u8;

// 全局变量
u8 g_key = 0;
u8 g_led1_sta = 0;

// 宏定义按键键值
#define KEY1_PRESS  1
#define KEY2_PRESS  2
#define KEY3_PRESS  3
#define KEY4_PRESS  4
#define KEY_UNPRESS 0 

// 按键扫描函数
u8 key_scan(u8 mode) {
  static u8 key = 1;
  if (mode) key = 1; // 连续扫描模式

  if (key == 1 && 
      (digitalRead(key1_pin) == 0 || digitalRead(key2_pin) == 0 || 
       digitalRead(key3_pin) == 0 || digitalRead(key4_pin) == 0)) {
    delay(10); // 消抖
    key = 0;
    if (digitalRead(key1_pin) == 0) return KEY1_PRESS;
    else if (digitalRead(key2_pin) == 0) return KEY2_PRESS;
    else if (digitalRead(key3_pin) == 0) return KEY3_PRESS;
    else if (digitalRead(key4_pin) == 0) return KEY4_PRESS;
  }
  else if (digitalRead(key1_pin) == 1 && digitalRead(key2_pin) == 1 &&
           digitalRead(key3_pin) == 1 && digitalRead(key4_pin) == 1) {
    key = 1; // 无按键按下，恢复检测状态
  }
  return KEY_UNPRESS;   
}

void setup() {
  // 设置按键引脚为输入上拉模式
  pinMode(key1_pin, INPUT_PULLUP);
  pinMode(key2_pin, INPUT_PULLUP);
  pinMode(key3_pin, INPUT_PULLUP);
  pinMode(key4_pin, INPUT_PULLUP);

  // 设置LED引脚为输出模式
  pinMode(led1_pin, OUTPUT);
  digitalWrite(led1_pin, 0); // 初始关闭LED
}

void loop() {
  g_key = key_scan(0); // 检测按键
  if (g_key == KEY1_PRESS || g_key == KEY2_PRESS ||
      g_key == KEY3_PRESS || g_key == KEY4_PRESS) {
    g_led1_sta = !g_led1_sta; // 翻转LED状态
  }
  digitalWrite(led1_pin, g_led1_sta);
}

五、代码解析

1. 按键输入模式
   使用 INPUT_PULLUP 内部上拉模式，按键未按下时电平为高（1），按下后电平为低（0）。

2. 按键扫描函数 key_scan()

   • 检测 4 个按键是否有被按下。
   • 加入 10ms 消抖 处理，避免由于机械抖动导致的误触发。
   • 返回按下的按键编号（K1-K4）。

3. 主循环 loop()

   • 读取按键状态，如果任意按键被按下，则翻转 g_led1_sta（LED 状态）。
   • 用 digitalWrite() 输出当前状态控制 LED 亮灭。

六、实验现象

将程序下载到 ESP32-S3 后：

• 按下 K1、K2、K3 或 K4 中的任意一个，LED 会切换亮灭状态。
• 多次按键可以反复切换 LED 状态。

七、注意事项

• 按键为机械结构，会产生抖动，所以需要 软件消抖。
• 使用 INPUT_PULLUP 可以减少外部电阻元件，接线更简单。
• GPIO1 在部分 ESP32-S3 板上可能涉及下载串口功能，调试时注意避免冲突。

八、总结

本实验演示了如何使用 ESP32-S3 读取多路独立按键并控制 LED，实现了基本的 输入→处理→输出 的控制流程。

这是所有复杂交互的基础，后续可以扩展为按键控制蜂鸣器、继电器、OLED 菜单等功能。