樹莓派如何通過RPIO實現按鈕控制LED

# 樹莓派如何通過RPIO實現按鈕控制LED

## 一、前言

樹莓派作為一款流行的微型計算機，廣泛應用于物聯網、嵌入式開發等領域。通過GPIO（通用輸入輸出）接口，我們可以輕松實現硬件交互功能。本文將詳細介紹如何使用RPIO庫（Python GPIO庫）實現按鈕控制LED的基礎項目。

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## 二、準備工作

### 硬件清單
1. 樹莓派主板（任何型號均可）
2. LED燈（建議加裝220Ω電阻）
3. 輕觸按鈕/開關
4. 面包板及杜邦線若干
5. 10kΩ電阻（用于按鈕下拉）

### 軟件環境
1. 已安裝Raspberry Pi OS
2. Python 3.x環境
3. RPIO庫（通過`pip install RPIO`安裝）

> ?? 注意：新版樹莓派推薦使用`gpiozero`或`RPi.GPIO`，但RPIO仍兼容舊項目

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## 三、電路連接

### 接線示意圖
```plaintext
LED正極 → GPIO17 (Pin11)
LED負極 → GND (Pin9)

按鈕一腳 → GPIO27 (Pin13)
按鈕另一腳 → 3.3V (Pin1)
         └─ 10kΩ電阻 → GND (下拉電阻)

原理說明

• 使用下拉電阻確保按鈕未按下時為低電平
• LED電流限制電阻防止過載
• GPIO17作為輸出，GPIO27作為輸入

四、代碼實現

基礎版本代碼

import RPIO
from time import sleep

# 設置引腳
LED_PIN = 17
BUTTON_PIN = 27

# 初始化
RPIO.setup(LED_PIN, RPIO.OUT)
RPIO.setup(BUTTON_PIN, RPIO.IN, pull_up_down=RPIO.PUD_DOWN)

try:
    while True:
        if RPIO.input(BUTTON_PIN):
            RPIO.output(LED_PIN, True)
            print("LED ON")
        else:
            RPIO.output(LED_PIN, False)
        sleep(0.1)
        
except KeyboardInterrupt:
    RPIO.cleanup()

帶消抖的改進版

import RPIO

def button_callback(channel):
    RPIO.output(LED_PIN, not RPIO.input(LED_PIN))
    print(f"LED狀態: {'ON' if RPIO.input(LED_PIN) else 'OFF'}")

# 設置中斷檢測
RPIO.add_interrupt_callback(
    BUTTON_PIN, 
    button_callback, 
    edge='rising',
    debounce_timeout_ms=200
)

RPIO.wait_for_interrupts()

五、關鍵知識點

1. 引腳模式設置

• RPIO.OUT：輸出模式
• RPIO.IN：輸入模式
• 上拉/下拉電阻配置：

  
  RPIO.PUD_UP   # 上拉
  RPIO.PUD_DOWN # 下拉
  

2. 中斷處理

RPIO提供硬件級中斷支持：

RPIO.add_interrupt_callback(pin, callback, edge='rising')

支持三種觸發方式： - rising：上升沿 - falling：下降沿 - both：雙邊沿

六、常見問題解決

Q1: LED不亮

• 檢查正負極是否接反
• 用萬用表測量GPIO輸出電壓
• 嘗試更換GPIO引腳測試

Q2: 按鈕響應不穩定

• 增加消抖時間（建議100-300ms）
• 檢查接線是否松動
• 更換為質量更好的按鈕

Q3: 提示權限不足

需要將用戶加入gpio組：

sudo usermod -aG gpio $USER

七、擴展應用

1. 多LED控制

通過列表管理多個LED：

led_pins = [17, 18, 19]
for pin in led_pins:
    RPIO.setup(pin, RPIO.OUT)

2. 長按/短按識別

press_start = 0

def callback(channel):
    global press_start
    if RPIO.input(BUTTON_PIN):
        press_start = time.time()
    else:
        duration = time.time() - press_start
        if duration > 1: print("長按")
        else: print("短按")

八、總結

通過本項目我們掌握了： 1. RPIO庫的基本使用方法 2. 按鈕輸入檢測的實現 3. LED輸出的控制 4. 硬件消抖與中斷處理

這為更復雜的物聯網項目奠定了基礎，后續可以嘗試： - 結合PWM實現亮度調節 - 增加網絡控制功能 - 開發多設備聯動系統

完整代碼倉庫：GitHub示例鏈接 “`

（全文約980字，可根據需要增減內容）