ESP | Taster im Griff Abfragen, Flankenerkennung, Entprellen

Taster

Mit einem Taster (s. Abb. 1) kann man bspw. ein Licht anschalten. Je nach Tastendruck und elektronischer Schaltung liegt an dem angeschlossenen Pin entweder 0 V (pull-down) oder 3,3 V (pull-up). Dieser Zustand kann mit Hilfe einer Entscheidung ausgewertet werden.

from machine import Pin
import time

button = Pin(17, mode=Pin.IN, pull=Pin.PULL_DOWN)
led = Pin(27, Pin.OUT)

while True:
    if button.value() == 1:
        led.on()
    else:
        led.off()

Man beachte, dass der Wert des Tasters entweder eine logische 0 oder 1 ist. So kann ganz einfach der Zustand des Tasters bestimmt werden.

Die Schaltung

Für die logische Auswertung des Tasters in Abb. 2 ist es von Bedeutung, dass der Wert am Mikrocontrollerpin 17 entweder 0 V oder 3,3 V ist. Es darf keinen schwebenden Zustand, sprich der Wert liegt dazwischen oder ist unbestimmt, geben. Die Schaltung in Abb. 2 garantiert genau dies. Der sogenannte Pull-Down-Widerstand zieht die Spannung bei unbetätigtem Taster am Mikrocontrollerpin nach auf 0 V hoch. Wird der Taster gedrückt liegen 3,3 V am Pin an.

Man beachte, dass beim Tausch von Taster und Pull-Up-Widerstand die Spannung nach oben auf 3,3 V gezogen wird und wir dann von einem Pull-Up-Widerstand sprechen. In diesem Fall liegt beim Betätigen des Tasters, wie in unserem Fall, eine logische 0 am Controllerpin.

Der Schutzwiderstand sorgt dafür, das bei versehentlicher Programmierung des Pins als Ausgang kein Kurzschluss entsteht.

Spuren im Schnee

Der Schnee merkt sich jeden Skifahrer. Nicht so ein Taster: Betätigen wir ihn, ändert er seinen Zustand. Doch lassen wir ihn wieder los, sieht es so aus, als wäre er nie betätigt worden.

Taster kommen sehr häufig in Steuerungen zum Einsatz. Gegenüber einem Schalter haben sie zwei Vorteile. Erstens haben sie immer die identische Endposition und sie vermitteln beim Betätigen ein angenehmes taktiles Gefühl.

Im nächsten Schritt wollen wir den Taster dazu bringen, dass er sich wie der Schnee etwas merkt. Dazu verwenden wir Flags und States verwenden.

Flags und States sind Variablen. Flags sind immer einfache Variablen vom Datentyp Bolean. States sind Variablen die auch mehr Werte speichern können.

from machine import Pin
import time

button = Pin(17, mode=Pin.IN, pull=Pin.PULL_DOWN)
led = Pin(27, mode=Pin.OUT)

# States
ledState = False
lastState = 0
currentState = 0

while True:
    currentState = button.value()
    
    # Zustand hat sich geändert
    if currentState != lastState:
        # Nur reagieren, bei betätigtem Taster
        if currentState == 1:
            # LED umschalten
            ledState = not ledState
            led.value(ledState)
        
        lastState = currentState

Wir verwenden drei States: ledState zum Umschalten der LED, currentState zum Speichern des aktuellen Tasterzustandes und lastState zum Speichern des letzten Tasterzustandes. Nur so können wir das Betätigen des Tasters eindeutig festhalten. Dies ist in diesem Fall die steigende Flanke von 0 auf 1.

Zuerst erfassen wir die Flanke, sprich wenn der Taster betätigt oder losgelassen wird: if currentState != lastState. Im zweiten Schritt erfassen wir, ob der Taster gedrückt wurde: if currentState == 1. Dann toggeln wir den Zustand der LED: ledState = not ledState und weisen der LED den neuen Wert zu: led.value(ledState).

Am Ende darf man nicht vergessen den lastState = currentState zu setzen, da sonst die Flanken beim Betätigen oder Loslassen des Tasters nicht mehr erkannt werden.

Arbeitsauftrag 2 reading and remembering the button state

Wichtige Begriffe zum Auswerten von Tastern