【ESP32教學】第五篇：GPIO數位輸入原理與按鈕控制LED實作

2026-08-12
發佈由管理員

16 3 月

一、實驗說明：什麼是數位訊號輸入（Digital Input）？

在上一篇我們學會了用 GPIO 控制外部 LED 的「輸出」，這一篇我們要讓 ESP32 具備感應外界訊號的能力！

數位輸入（Digital Input）是指讓 ESP32 去偵測某個腳位目前的電壓狀態：

偵測到 3.3V 高電位：程式會讀取到 HIGH (1)。
偵測到 0V 低電位：程式會讀取到 LOW (0)。

本實驗我們將使用最常見的「按鈕開關」作為輸入訊號源。當我們按下按鈕時，改變輸入腳位的電位狀態，進而控制 LED 燈的明暗。這是所有感測器開關、防盜偵測與硬體互動的底層核心邏輯！

二、實驗材料準備清單

本篇實作專案所需的硬體元件如下：

ESP32 開發板
麵包板 (Breadboard)
按鈕開關 (Push Button)
直插LED
220Ω 或 330Ω 電阻
10kΩ 電阻
杜邦跳線
USB傳輸線

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三、核心知識：為什麼需要上拉或下拉電阻？

初學者在做按鈕實驗時，常會遇到「沒按按鈕，LED 卻自己亂閃」的靈異現象。這是因為當按鈕沒有按下時，該 GPIO 腳位處於懸空狀態（Floating），容易受到環境中的電磁雜訊干擾，導致電位在 0 與 1 之間隨機跳動。

為了解決這個問題，我們必須使用電阻將腳位「強行固定」在已知狀態：

下拉電阻（Pull-down）：將腳位透過電阻接地（GND），平時維持 LOW。按鈕按下時導通 3.3V，電位變成 HIGH。
上拉電阻（Pull-up）：將腳位透過電阻接 VCC（3.3V），平時維持 HIGH。按鈕按下時接地，電位變成 LOW。

按鍵開關大家都應該比較了解，只有開與關兩種簡單的狀態，屬於數位訊號輸入元件，按下時為閉合（導通）狀態。

四、實作實驗程式碼與測試

線路確認無誤後，請將以下程式碼複製到 Arduino IDE 中並上傳：

1. 範例程式碼

int ledpin=16;
int inpin=15;
int val;
void setup()
{
  pinMode(ledpin,OUTPUT);
  pinMode(inpin,INPUT);
}
void loop()
{
  val=digitalRead(inpin);
  if(val==LOW)
  { 
    digitalWrite(ledpin,LOW);
  }
  else
  { 
    digitalWrite(ledpin,HIGH);
  }
}

程式說明：

第 1 列定義數位接口GPIO16 Pin 。
第 2 列定義數位接口GPIO15 Pin 。
第 3 列定義變數val。
第 6 列定義LED Pin為輸出Pin。
第 7 列定義按鍵 Pin為輸入Pin。
第 11 列讀取數位接口GPIO15 Pin電位值賦給val。
第 12~19 列檢測按鍵是否按下，按鍵按下時LED亮起。

2. 燒錄與操作測試

點擊 Arduino IDE 的 [上傳 (Upload)] 按鈕。
上傳完畢後，用手指按下麵包板上的按鈕，外接的 LED 燈便會立刻同步點亮；放開按鈕，LED 燈隨即熄滅！

五、初學者常見卡關問題與排錯指南（Troubleshooting）

Q：按下按鈕，LED 卻完全沒有反應？
按鈕腳位接錯：四腳輕觸按鈕內部是兩兩導通的，請確認您杜邦線接的是「按下才會導通」的那一組對角腳位，若接錯了可能會變成恆亮或恆滅。
Q：什麼是按鍵彈跳（Debounce）？
- 在實際應用中，機械按鈕在按下的瞬間，金屬片會產生微小的物理彈跳，導致晶片在百萬分之一秒內誤以為按鈕被「快速狂按了數次」。如果您的專案需要按一下切換一次狀態，使用 delay() 或計時器來進行「軟體除彈跳（Debounce）」，讓按鈕偵測更精準！