Os Botões são utilizados na criação de interfaces entre máquinas e humanos. Neste post veremos como fazer com que o Arduino conheça o estado de um botão.
Para este tutorial requer o conhecimento em assuntos explicados nos posts anteriores. Caso tenha dificuldades em acompanhar os assuntos abordados aqui, verifique alguns dos nossos tutoriais anteriores.
Hardware
Para que o Arduino consiga saber o estado na qual o botão se encontra devemos fazer com que cada um dos seus estados defina um nível analógico diferente na entrada na qual ele esta conectado. Para isso podemos utilizar o pull up interno do Arduino como mostra o esquema abaixo.
No esquema a cima quando o botão estiver pressionado o pino escolhido estará com 0V e quando não estiver pressionado estará com 5V.
A imagem abaixo mostra o esquema de ligação para os exemplos apresentados a seguir. A resistência de 1k é utilizada para proteger o pino 9 de um possível curto para a terra.
Exemplo 1: Utilizando o botão para controlar um led
void setup() {
pinMode(13, OUTPUT); // Configura o pino 13 (led interno) como saída;
pinMode(8, INPUT_PULLUP); // Configura pino 8 como entrada e habilita pull up interno;
}
void loop() {
if (digitalRead(8) == LOW) { // Botão Pressionado;
digitalWrite(13, HIGH); // Liga led.
}
else { // Botão Não Pressionado
digitalWrite(13, LOW); // Desliga led.
}
}
Apesar do esquema acima funcionar perfeitamente um fenómeno indesejado está acontecer. Vamos analisa-lo.
Bounce
Ao pressionar um botão nós fazemos com que os seus contatos se unam o que fará que o botão trepide um pouco antes de se estabilizar. Esse fenómeno é similar ao que acontece com uma bolinha de ping pong quando a jogada contra o chão, faz com que bata algumas vezes antes de se estabilizar.
Forma de onda de um botão ao ser pressionado
Podemos observar que o botão varia entre o nível alto e baixo várias vezes antes de se estabilizar em 0V, ou seja, o led do exemplo 1 pisca várias vezes, cada vez que o botão é pressionado, porém isso acontece tão rápido que nosso olho não consegue perceber.
Exemplo 2: Detetando o Bounce
O código abaixo representado implementa um contador, que conta o número de vezes que o botão mudou de estado. Essas quantias é impressa na porta serial a cada segundo. Ao apertar e soltar o botão esperamos que esse contador incremente de duas unidades.
bool last; // Guarda o último estado do botão;
uint32_t print_timer; // Timer para a impressão na porta serial;
uint8_t counter = 0; // Conta o número de mudança de estados no botão;
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(8, INPUT_PULLUP); // Configura pino 8 como entrada e habilita pull up interno;
last = digitalRead(8);
}
void loop() {
bool now = digitalRead(8); // Lê o estado atual do botão;
if (now != last) { // Checa se houve uma mudança de estado;
++counter;
last = now; // Atualiza o ultimo estado;
}
if (millis() - print_timer > 1000) { // Imprime a quantidade de mudanças a cada segundo;
Serial.println(counter);
print_timer = millis();
}
}
Contagem de mudanças de estado do botão após ser pressionado e liberado uma única vez
Exemplo 3: Tratamento simples para o Bounce.
Podemos tratar a trepidação de um botão utilizando um pequeno delay assim que uma mudança por detetada. Se ao final desse delay a mudança ainda persiste então realmente houve uma alteração no estado do botão. O tempo na qual um botão trepida dependerá de vários fatores e pode ser diferente até mesmo em botões similares. Experimente diferentes valores de delay.
bool last; // Guarda o último estado do botão
uint32_t print_timer;
uint8_t counter = 0;
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(8, INPUT_PULLUP); // Configura pino 8 como entrada e habilita pull up interno;
last = digitalRead(8);
}
void loop() {
bool now = digitalRead(8); // Lê o estado atual do botão;
if (now != last) { // Checa se houve uma mudança de estado;
delay(10); // Espera até que a trepidação pare;
if (now == digitalRead(8)) { // Checa se a mudança ainda persiste;
++counter;
last = now; // Atualiza o ultimo estado;
}
}
if (millis() - print_timer > 1000) {
Serial.println(counter); // Imprime um ponto para indicar a mudança;
print_timer = millis();
}
}
Por utilizar um delay essa abordagem faz com que o Arduino fique bloqueado/parado enquanto o botão trepida o que não é interessante.
Exemplo 4: Tratando Bounce sem bloquear o Arduino
Criaremos uma variável para guardar o tempo em millisegundos. Sempre que uma mudança for detectada no botão essa variável receberá o tempo do millis atual. Caso a diferença entre o millis atual e essa variável seja maior que o tempo de bounce o botão parou de trepidar e então podemos verificar se a mudança realmente aconteceu.
bool stable; // Guarda o último estado estável do botão;
bool unstable; // Guarda o último estado instável do botão;
uint32_t bounce_timer;
uint8_t counter = 0;
bool changed() {
bool now = digitalRead(8); // Lê o estado atual do botão;
if (unstable != now) { // Checa se houve mudança;
bounce_timer = millis(); // Atualiza timer;
unstable = now; // Atualiza estado instável;
}
else if (millis() - bounce_timer > 10) { // Checa o tempo de trepidação acabou;
if (stable != now) { // Checa se a mudança ainda persiste;
stable = now; // Atualiza estado estável;
return 1;
}
}
return 0;
}
void setup() {
Serial.begin(9600); // Configura comunicação serial a uma taxa de 9600 bauds.
pinMode(8, INPUT_PULLUP); // Configura pino 8 como entrada e habilita pull up interno;
stable = digitalRead(8);
}
void loop() {
if (changed()) {
++counter;
Serial.println(counter);
}
// Outras tarefas;
}
Artigo gentilmente cedido por Vida de Silicio
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