第 8 课：按钮——数字输入与消抖

我是吴老师。前两节课，板子一直在往外输出——点灯、说话。

这节课反过来了：板子要开始"听"。

这是它第一次接收来自你的信号。而这里有个特别有意思的现象：你明明只按了一下，它却觉得你按了七八下。

一、数字输入：只有两种回答

跟数字输出对应，数字输入也只有两种可能——高电平，或者低电平。

这跟你家里的门铃一样：要么有人按，要么没人按，没有中间状态。

所以读按钮的代码，返回值就两种情况：

注意我故意没说"高电平 = 按下了"。 因为按下去到底是高还是低，取决于你怎么接线——下一节就讲这个。

这里有个新手常见误区：以为 HIGH 就是"按下"、LOW 就是"没按"。

不是的。HIGH 只表示"这根引脚上是 3.3V"，至于 3.3V 对应按没按，得看你的电路。

所以你写完按钮程序，第一件事永远是：按一下，看数值变成几。 别猜。

二、接线：三根线

按钮模块跟 LED 一样，也是三根线：

接好之后，先别急着写程序。做一件事：用万用表量 OUT 那根脚。

1. 万用表拨到直流电压档
2. 黑表笔搭 GND，红表笔搭 OUT
3. 不按的时候，读数是多少？
4. 按住按钮，读数变成多少？

记下这两个数。 你会发现一个是 3.3V 左右，一个是 0V 左右。

这就告诉你答案了——你这块板子上，"按下"对应的是哪个电平。后面写代码就按这个来，不用背。

这就是第 5 课那个"先测，再猜"的实际应用。别去猜、别去查教程，你自己的板子，量一下最准。

但这里有个问题：不按时，那个电压是"真的"吗

你量的时候可能发现：不按按钮，OUT 上的电压似乎是 3.3V，但它稳定吗？

这就是按钮最关键的一个坑，得单独讲。

引脚不能"悬空"。

想象一下：按钮没按下的时候，信号引脚和电源、和地都没连通——它就像一个没人管的开关，悬在半空中。

这时候引脚上的电压是多少？说不准。 它可能被周围环境的电磁干扰影响，在 0 到 3.3V 之间随机乱飘。

板子读到的值就会忽 0 忽 1，毫无规律。

对策叫上拉电阻：给引脚接一个电阻通到 3.3V。

它的作用就是：给引脚一个"默认答案"。 你没按的时候，它稳稳地是 3.3V；你按下去接地，它变成 0V。

打个比方：员工没事干的时候，你得给他派个默认的活，不然他就自己瞎晃悠。上拉电阻就是这个"默认的活"。

好消息：你的板子已经内置了这个电阻。

你在代码里写 pinMode(4, INPUT_PULLUP)（注意多了 _PULLUP），板子内部就自动把上拉电阻接上了，不用你自己加元件。

这个 _PULLUP 很重要，忘了它，你的按钮就会"抽风"。

三、怎么读：程序里只有一句话

int state = digitalRead(4);    // 读 GPIO4 现在是高还是低

就这么一句。 digitalRead ——"读一个数字值"。

但有个必须注意的地方：

读按钮，一定要放在循环里

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(4, INPUT_PULLUP);     // 注意 INPUT_PULLUP
}

void loop() {
  Serial.println(digitalRead(4));   // 不停地读、不停地打印
  delay(100);
}

为什么必须放循环里？

因为 digitalRead 读的是**"这一刻"的值。它像拍照片**——咔嚓一下，记录当下的状态。

你只拍一张，怎么知道你按了没有？ 你得不停地拍，才能捕捉到"按下"这件事。

所以读按钮的标准写法是：在 loop 里不停地读。

这也解释了为什么第 7 课的串口打印在按钮课上特别重要。

灯只能告诉你"亮/不亮"，但按钮的问题是"什么时候读到什么值"——这是时间上的事，只有打印出来看得见。

烧进去，打开串口监视器，你会看到一串 0 和 1 在滚。按一下按钮，看它怎么变。

四、那个奇怪的数字：抖动

现在注意看。

你按住按钮不放，串口里打出来的数字——是不是在跳？

不是干净利落的从 0 变 1，而是在飞快地 0、1、0、1、1、0、1…… 跳几下才稳定。

这就是"抖动"。

为什么会这样

按钮里面是两片金属。你按下去的时候，它们不是"啪"一下就贴合的——

中间有几毫秒，两片金属在不停地碰、分开、碰、分开。

这个时间短到你手完全感觉不到。但板子有多快？ESP32-C3 一秒钟能查上百万次。

结果就是：你按了一下，程序先后读到了几十次"通了"，中间还夹着几次"断了"。

这不是按钮坏了，也不是你接错了。 任何机械开关都有这个问题，只是快到你感觉不到。

怎么解决：消抖

办法很朴素：读到变化之后，等一小会儿（几毫秒）再确认一次。

int lastState = HIGH;      // 记着上次的状态

void loop() {
  int now = digitalRead(4);

  if (now != lastState) {    // 发现变化了
    delay(20);               // 等 20 毫秒——让抖动过去
    now = digitalRead(4);    // 再读一次确认

    if (now != lastState) {  // 确认是真的变了
      Serial.println(now);
      lastState = now;
    }
  }
}

关键在于那个 delay(20)——等 20 毫秒，抖动早就结束了，这时候读到的才是真实状态。

记住这句话：消抖不是"消除"抖动，是"忽略"它。

抖动客观存在，你消除不了。但你可以在它闹腾的时候先不看，等它安静下来再读。

但有时候你根本不需要消抖

这是我要强调的一点。

回到第 8 课开头那个问题——你要写什么程序？

• 如果你要计数（按一次加一分），必须消抖，否则按一下分数涨几十
• 如果你只想做**"按住就一直亮"**，根本不用消抖——抖动的几十次里，你的程序反正只关心"现在是不是按着"，跳几下不影响结果

所以别背代码，先想清楚你要干什么。

五、"现在按着"和"刚按下"——两个不同的问法

这是按钮课最后一个、也是最容易搞混的点。

看那张波形图。同一个按钮信号，你可以问两个不同的问题：

这两个问题，写出来的程序完全不一样。

举个例子你就懂了

"按住就亮，松开就灭" —— 这是问状态：

void loop() {
  int now = digitalRead(4);
  digitalWrite(3, now);    // 按钮什么状态，灯就什么状态
}

多简单——读到的值直接给灯就行了。

"按一下开，再按一下关" —— 这是问边沿：

int last = HIGH;

void loop() {
  int now = digitalRead(4);
  if (now != last) {          // 状态变了
    delay(20);                // 消抖
    if (digitalRead(4) != last) {
      last = digitalRead(4);
      digitalWrite(3, !digitalRead(3));   // 灯的当前状态取反
    }
  }
}

复杂多了。 因为你必须"记住上次是什么"，才能知道"这次是不是刚变的"。

这里面藏着一个很重要的概念：程序没有记忆。

板子不会"记住"按钮上次是什么状态——你得自己用变量存起来（上面那个 int last）。

这个"用变量记住状态"的思路，后面做游戏机、做状态机的时候会反复用到。这是你这节课真正该带走的东西。

自测

本节你要动手做的事

• [ ] 接好按钮：VCC→3.3V，GND→GND，OUT→GPIO4（接之前先断电）
• [ ] 用万用表量一次：不按的时候 OUT 是多少伏？按住的时候呢？把这两个数记下来
• [ ] 打印出来看：写个循环不停打印 digitalRead(4)，按住不放，亲眼看那个数字在跳
• [ ] 实现"按住就亮"：这个最简单，读到的值直接给灯
• [ ] 实现"按一下切换"：需要用到 last 变量记住上次状态——这个才是重点
• [ ] 试试把消抖的 delay(20) 改成 delay(1) 和 delay(200)，看各有什么不同

这节课表面上在讲按钮，其实讲的是两件更底层的事。

第一件：输入端不会自己给你"想要的信号"，它只给你"真实的东西"。

按钮给你的是一段带抖动的、跳来跳去的波形。把它变成"用户按了一下"这个干净的事件，是你的活——不是按钮的活。

第二件：程序没有记忆。

板子不会"记得"按钮上次是什么状态。你要它记住，就得自己用变量存。

这两件事，在你后面做的每一个作品里都会遇到。今天你只是用按钮把它们演了一遍。

下一节，我们把前两节学的东西合起来——用输入控制输出，走通第一条完整闭环。那是所有实战课题的缩小版。