全国青少年机器人等级考试三级课程第三课--开关模块的使用方法
1、 目录开关简介开关模块的原理开关模块的接法开关模块使用实例开关模块进阶一：自锁的实现开关模块进阶二：一键多控开关是我们生活中使用最多的控制原件，生活中所有的用电器都需要开关来控制其状态，今天我们就学习电路中如何使用开关模块。
开关模块实物图
2、 开关简介开关是一个可以改变电路状态、使电流中断或导通的元器件。开关虽然在生活中非常普遍但却并不简单，不同用途和不同种类的开关特别多，我们这里就不一一介绍，在这里我们只从开关模块中使用的"点按式轻触开关"。
点按式轻触开关内部结构
如图，这就是点按式轻触开关内部结构，首先这个开关是轻触式，只需要很小的力量就可以按动，
轻触：不必用多大力量接触就可以改变开关接点的状态。
其次我们模块所用的"点按式轻触开关"是没有自锁功能的。
自锁：开关能自行锁定开关的状态。
生活中使用的电灯开关就是一个带自锁功能的开关，当我们打开灯后，开关就保持闭合状态，灯也会一直亮着；当我们关灯后，开关就保持断开状态，灯也会一直熄灭。
下图是点按式轻触开关尺寸和电原理图：
点按式轻触开关尺寸和电原理图
从电原理图可以看到，开关的4个引脚，1和2是，3和4连通的，所以在使用时，要接在1和3或2和4，如果接在1和2或3和4就起不到作用了。
辨别开关引脚，最好使用万用表电阻档测量，电阻为零的就是1、2或3、4脚，电阻无穷大的就是1、3或2、4脚；还可以用观察的方式，把开关翻过来，看背面有一个凹槽，凹槽两边分别是1、2和3、4脚。
在我们的实验中，开关并不是简单的使用开关的通断状态来控制电流，我们其实是将开关作为一个输入元件，通过检测开关的状态，最为程序的判断依据。
在实验电路中我们通常使用上拉电路和下拉电路方式使用开关。
上拉电路
如图，在电路中我们使用一个10千欧的电阻作为上拉电阻，这样在开关闭合时，电路不会短路。
上拉电路
在开关未按下（未闭合状态）时：S端（输入端）的电势和VCC（电源正极）端的电势一致，对地电压为5V，为高电平状态。
在开关按下（闭合状态）时，S端（输入端）的电势和GND（接地）端的电势一致，对地电压为0V，为低电平状态。
下拉电路
图在电路中我们使用一个10千欧的电阻作为下拉电阻，这样在开关闭合时，电路不会短路。
下拉电路
在开关未按下（未闭合状态）时：S端（输入端）的电势和GND（接地）端端的电势一致，对地电压为0V，为低电平状态。
在开关按下（闭合状态）时，S端（输入端）的电势和VCC（电源正极）端的电势一致，对地电压为5V，为高电平状态。
错误电路一
如图，这种接法中，一旦开关闭合后，就会造成短路，从而造成元器件损坏。
错误电路一
错误电路二
错误电路二
在此电路中，当开关状态为非闭合状态时，这时候S端即不和电源正极相连，也不和电源负极相连，S端处于悬空状态，所以它的电平值并不确定，这样就无法通过判断S端的电平来确定开关的状态，所以在上拉电路和下拉电路中，S端的点位都是被钳制成一个确定的值。
目前有些芯片带有内部上拉电阻，可以简化电路，具体使用这些芯片时需要参考具体芯片的使用手册。
注意：因为开关按下时会发生抖动，抖动过程中按键开关会在短时间内通断多次，因此如果检测时间间隔过短，将会检测到多次通断，为防止抖动，需要增加间隔时间。如延时100ms再检测。实际的例子也很多，比方说公交车刷卡，如果不间隔一段时间再检测，有可能你刷一次卡，就被扣掉十几次费。
4、 开关模块的接法元件实物图
在实验中，需要将S端（输入端）接在arduino板的任意一个数字输入管脚，这块板用黄色标识的0-13管脚都可以（注意0号口和串口通讯公用，尽量不要占用）。V接口直接在板载电源正极即可（红色标识），G端为接地端，接在板载的GND管脚（黑色标识）。
也可以使用套件里的专用连接线，如下图，连接7号管脚。
电路连接实物图
5、 开关模块使用实例使用开关控制小灯实验：
实验效果：按下按键开关，灯亮；松开按键开关，灯灭。
实物连接图
实物连接图
电原理图
电原理图
代码图
代码图
如果我想实现按一次电键开关，小灯一直亮；再按一次电键开关小灯熄灭，并保持熄灭状态。
这就是所谓的自锁功能。
代码图
代码中加了一个状态变量lock，按一次按键改变一次LOCK的状态，从而实现自锁功能，注意代码中延时200MS就是为了按键防抖。