【Arduino入門教學】第8篇：按鍵開關控制LED！digitalRead數位輸入與電路接法全解析 | 米羅科技文創學院

【Arduino入門教學】第八篇：按鍵開關控制 LED 燈！數位輸入 digitalRead 與電路接法全解析

2026-08-07
發佈由管理員

在前面幾篇教學中，我們學習了如何透過 Arduino 輸出訊號（如控制 LED 閃爍與跑馬燈）。本篇將帶你跨入 數位輸入（Digital Input） 的領域！我們將使用最常見的「按鍵開關（Push Button）」結合 LED 燈，讓 Arduino 接收外部按下的開關訊號並做出相應的控制，深入理解 I/O（輸入/輸出）的核心概念。

💡 實驗原理：什麼是數位輸入（Digital Input）？

Arduino 的 GPIO 引腳可以設定為 INPUT（輸入） 或 OUTPUT（輸出）：

數位輸入（Digital Input）：專門讀取外部元件的狀態。因為是「數位」訊號，Arduino 只會讀取到兩種狀態：
- 高電位（HIGH / 1）：代表約 5V 電壓。
- 低電位（LOW / 0）：代表 0V（GND 地線）。

按鍵開關本身是一個簡單的導通元件。未按下時，電路處於斷路狀態；按下時，內部金屬片閉合導通。

🛠️ 準備材料與零件清單

進行本實驗前，請先準備以下電子零件：

主控板：Arduino Uno R3 x 1
傳輸線：USB Type-B 傳輸線 x 1
發光元件：5mm 直插式 LED x 1
輸入元件：4腳微動按鍵開關 x 1
限流電阻：220Ω 直插電阻 x 1（保護 LED）
下拉電阻：10kΩ 直插電阻 x 1（穩定按鍵輸入電位）
開發工具：麵包板 x 1、麵包板單芯跳線若干

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🔍 按鍵開關引腳結構說明

四腳按鍵開關（Tactile Switch）內部引腳結構如下：

內部連接：按鈕內部左側兩個引腳彼此相通，右側兩個引腳也彼此相通。
按壓導通：當按紐被按下時，左右兩側才會互相導通（形成通路）。

💡 小技巧：若不確定按鈕引腳方向，可以利用萬用錶的蜂鳴檔測試導通狀態，或對角接線以確保正確運作。

🔌 電路圖與接線步驟 (Wiring Guide)

請參考以下步驟進行麵包板接線：

LED 燈電路：
- 將 LED 陽極（長腳）串聯 220Ω 限流電阻，接至 Arduino 的 Pin 11。
- 將 LED 陰極（短腳）接至 Arduino 的 GND。
按鍵開關電路（下拉電阻接法）：
- 按鍵開關的一端接至 5V 電源。
- 按鍵開關的另一端接至 Arduino 的 Pin 7。
- 同時在 Pin 7 與 GND 之間接入一顆 10kΩ 電阻（作為下拉電阻 Pull-down Resistor），確保按鈕未按下時 Pin 7 穩定維持在 LOW 電位，避免雜訊干擾。

💻 Arduino 範例程式碼

請複製以下程式碼並燒錄至 Arduino 開發板中：

程式：

/*
 * 【Arduino入門教學】第八篇：按鍵開關控制 LED
 * 米羅科技文創學院版權所有
 */

const int LED_PIN = 11;  // 定義 LED 接在數位引腳 Pin 11
const int BUTTON_PIN = 7; // 定義按鍵開關接在數位引腳 Pin 7

int buttonState = 0;     // 儲存按鍵狀態的變數

void setup() {
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);    // 設定 Pin 11 為數位輸出模式
  pinMode(BUTTON_PIN, INPUT);  // 設定 Pin 7 為數位輸入模式
}

void loop() {
  // 讀取 Pin 7 的數位電位狀態 (HIGH 或 LOW)
  buttonState = digitalRead(BUTTON_PIN);

  // 判斷按鍵是否被按下
  if (buttonState == HIGH) {
    digitalWrite(LED_PIN, HIGH); // 按鍵按下（高電位）：點亮 LED
  } else {
    digitalWrite(LED_PIN, LOW);  // 按鍵未按下（低電位）：熄滅 LED
  }
}

🧠 程式解說與邏輯分析

定義常數與變數：
- 使用 const int 指定固定引腳，提升程式可讀性與維護性。
- buttonState 用於儲存 digitalRead() 讀取到的狀態（HIGH 或 LOW）。
pinMode() 關鍵設定：
- pinMode(LED_PIN, OUTPUT); 設定引腳發出電壓驅動 LED。
- pinMode(BUTTON_PIN, INPUT); 設定引腳讀取外部電壓。
digitalRead() 讀取訊號：
- 進入 loop() 後，Arduino 會持續輪詢（Poll）Pin 7。
- 當按鍵按下時，5V 導通至 Pin 7，digitalRead(BUTTON_PIN) 回傳 HIGH，觸發 digitalWrite(LED_PIN, HIGH) 點亮 LED。
- 當按鍵放開時，透過 10kΩ 下拉電阻連至 GND，Pin 7 讀取到 LOW，LED 熄滅。