第98-8课：使用Arduino的按钮和LED制作行走灯

本项目将向您展示如何制作一个“走马灯”，每次按下按钮时它都会前进一位。与依靠自身定时器运行的光效不同，您可以获得直接、可触控的控制：每次按下都会将点亮的LED向前移动一个位置，在最后一个LED之后会回绕到第一个。这是Arduino学习中最有用的构建模块之一，因为它教会您如何将数字输入（按钮）与循环状态机（当前点亮的是哪个LED）结合起来——这是您会不断重复使用的模式。

一旦您理解了这种模式，同样的逻辑就能驱动大量实际项目。以下是一些您可以用它构建的实用想法：

• 设备上的菜单选择器，每次按下都会高亮下一个选项。
• 用于机器或流程的顺序步骤指示器（步骤1、步骤2、步骤3……）。
• 通过按钮手动推进的分数或等级显示。
• 照明控制器的“下一频道”或“下一模式”指示器。
• 一个简单的游戏或问答蜂鸣器，玩家轮流点亮下一盏灯。
• 继电器或负载序列器，每次按下都会按顺序激活下一个输出。

与自动运行灯相比，关键优势在于控制：在您按下之前什么都不会发生，因此灯光只在您决定时前进。视频还指出，同样的切换和顺序控制思路不仅可以驱动LED，还可以驱动继电器来开关交流灯或控制电机（视频19:52处）。

硬件与元件

元件清单很短，而且成本不高：

• 一块Arduino板（Uno、Nano、Mega或任何兼容板）。
• 五个LED——5 mm或3 mm，颜色随意。
• 五个限流电阻，200 Ω到1000 Ω（视频中使用1 kΩ）。
• 一个按钮开关（瞬时轻触开关最理想）。
• 一块面包板和一些杜邦跳线。

关于LED的快速说明：阴极是较短的引脚以及带有平边的一侧，而阳极是较长的引脚（视频03:13处）。电阻值并不关键——电阻越大，LED只是越暗，因此大约300 Ω到1000 Ω之间的任何值都可以正常工作（视频05:33处）。

接线指南

接线基本上与标准的五LED走马灯相同，只是增加了一个按钮。每个LED的阳极连接到各自的Arduino引脚，每个阴极通过各自的电阻连接到面包板上共享的接地轨。在此构建中，LED连接到引脚3、4、5、6和7（视频31:37处）。按钮放置在面包板上，一只脚接地，另一只脚连接到引脚2——也就是代码用于按钮的同一个引脚（视频37:04处）。

由于代码启用了Arduino的内部上拉电阻，因此按钮不需要外部电阻。当按钮未按下时，引脚读取为HIGH；当您按下它时，引脚被拉低并读取为LOW（视频14:02处）。

代码说明

完整程序可在本文下方获取。这里我们重点介绍您实际会想要更改的部分。

在草图顶部，每个LED和按钮都分配到一个引脚。您可以在这里根据自己的接线来自定义构建：

const int pushButtonPin = 2; // push button pin
const int LED1 = 3;
const int LED2 = 4;
const int LED3 = 5;
const int LED4 = 6;
const int LED5 = 7;

int LED_ON = LED1; // which LED is currently lit

LED_ON变量是本项目的核心。它记住当前点亮的是哪个LED，初始为LED1。每次按下按钮时，代码都会将LED_ON推进到序列中的下一个LED，并关闭前一个LED，因此同一时间始终只有一个LED点亮。

每次按下后还有一个小延迟：

delay(200); // debounce / give the user time between presses

这200 毫秒的暂停可防止一次物理按下被记录为多次按下。如果您的手指抖动，或者按钮感觉过于灵敏，请增大此数值；如果您想要更快响应，请减小它。请注意，将其设置得太低可能会导致灯光意外跳进（视频41:20处）。

主要逻辑位于 loop() 中。它读取按钮，只有当按钮被按下（读取为 LOW）时，才会推进灯光。该序列使用一连串 if / else if 检查，从 LED1 移动到 LED2 再到 LED3，依此类推，并在最后一个之后回绕到 LED1。如果你想改变方向或 LED 的顺序，这就是需要编辑的代码块 — 只需重新分配哪个引脚跟随哪个引脚。

实时项目与演示

上传代码后，按下按钮会点亮第一个 LED；松开按钮会让该 LED 保持点亮。下一次按下会将灯光移动到第二个 LED，然后是第三个、第四个和第五个，再下一次按下会回到第一个 — 形成连续旋转（视频中 40:22 处）。

200 毫秒延迟的一个不错副作用是，如果你按住按钮，灯光会每 200 毫秒自行继续推进，实际上在按钮被按住时将项目变成自动走灯（视频中 42:07 处）。松开按钮，它就会停在当前 LED 上。这让你可以用一个按钮同时实现手动步进和免手操作运行。

如果你更希望灯光完全不需要按钮就自动运行，那是另一个独立项目。自动版本已在 第 98-7 课：使用 Arduino 和 5 个 LED 的走灯 中介绍。

本视频中的相关项目

• 第 98-1 课：如何使用 Arduino 打开和关闭 LED
• 第 98-2 课：如何使用 Arduino 和按钮打开和关闭 LED
• 第 98-3 课：如何使用 Arduino 和按钮打开/关闭切换 LED
• 第 98-4 课：使用 Arduino 让 LED 灯渐隐：亮度控制
• 第 98-5 课：使用 Arduino 在按下按钮时让灯光渐隐
• 第 98-6 课：使用 Arduino 的跷跷板 LED 游戏
• 第 98-7 课：使用 Arduino 和 5 个 LED 的走灯
• 第 98-9 课：使用 Arduino 的 LED 电压电平表或使用电位器的走灯
• 第 98-10 课：Arduino 交通灯

章节

• [00:00] 10 个 Arduino LED 项目概述
• [01:22] Arduino 分步课程介绍
• [02:29] 理解 LED：符号、极性和引脚
• [03:49] 计算 LED 限流电阻
• [30:47] 使用 5 个 LED 的走灯：接线和原理
• [32:52] 走灯代码：引脚、时序和循环
• [36:41] 使用按钮推进灯光
• [37:44] 使用按钮的走灯：代码讲解
• [40:22] 演示和调整按下延迟
• [57:16] 结束语和课程结尾