ESP32 - 버튼 | ESP32 - Button
버튼은 기본적인 부품이며 많은 ESP32 프로젝트에서 널리 사용됩니다. 보기와 같이 간단하지 않습니다(기계적, 물리적 특성 때문에). 초보자들은 이것으로 많은 어려움을 겪을 수 있습니다. 이 튜토리얼은 초보자들이 쉽게 할 수 있도록 도와줍니다. 시작해봅시다!
※ NOTE THAT:
버튼에 대해 발표하기 전에, 초보자들이 흔히 접하는 두 가지 일반적인 실수에 대해 알려드리고자 합니다:
- 부유 입력 문제:
- 증상: 버튼을 ESP32 입력 핀에 연결할 때, 입력 핀의 상태가 랜덤이며 버튼의 누름 상태와 일치하지 않습니다.
- 원인: 버튼 핀이 풀다운 저항기나 풀업 저항기를 사용하지 않습니다.
- 해결책: ⇒ 입력 핀에 풀다운 저항기나 풀업 저항기를 사용합니다. 이에 대한 자세한 사항은 이 튜토리얼 뒷부분에서 설명될 예정입니다.
- 증상: ESP32의 코드가 버튼의 상태를 읽고 상태 변경(고 → 저 또는 저 → 고)을 감지하여 누르는 이벤트를 식별합니다. 버튼이 실제로 한 번만 눌렸을 때, ESP32 코드는 한 번이 아닌 여러 번 눌린 것으로 감지합니다.
- 원인: 기계적 및 물리적 특성으로 인해 버튼을 한 번 누를 때, 입력 핀의 상태가 한 번이 아니라 여러 번 빠르게 저와 고 사이를 전환합니다.
- 해결책: ⇒ 디바운스. 이에 대한 자세한 사항은 ESP32 - 버튼 - 디바운스 튜토리얼에서 설명될 예정입니다.
채터링 현상은 누르는 횟수를 정확히 감지해야 하는 일부 애플리케이션에서 오작동을 일으킵니다. 일부 애플리케이션에서는 해가 되지 않습니다.
준비물
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버튼 정보
푸시 버튼, 촉각 버튼, 순간 스위치라고도 불리는 푸시버튼은 누르고 있을 때 닫히고 놓으면 열리는 스위치의 일종입니다. 다양한 유형의 푸시 버튼이 존재하며, 크게 두 그룹으로 분류됩니다:
- PCB 마운트 푸시 버튼 (브레드보드 마운팅에 적합)
- 패널 마운트 푸시 버튼
버튼 핀배열
PCB 마운트 버튼은 일반적으로 내부적으로 쌍으로 연결된 4개의 핀을 가지고 있습니다.
우리는 4개의 핀 중 서로 연결된 쌍이 아닌 2개만 사용해야 합니다. 따라서 버튼을 이용한 배선 방법은 4가지가 있습니다(아래 이미지 참조).
사실, 대칭 때문에 네 가지 방법이 두 가지 방법이 됩니다. 이 튜토리얼의 나머지 부분은 함께 연결되지 않은 두 개의 핀인 핀 A와 핀 B를 사용할 것입니다.
버튼에는 왜 4개의 핀이 있는데 우리는 단지 2개의 핀만 필요한가요?
⇒ 버튼은 사용자로부터 힘을 받습니다. PCB(기판)에 안정적이고 단단히 서 있도록 하기 위해, 누르는 힘을 견딜 수 있도록 4개의 핀이 있습니다.
보통 패널 장착 버튼에는 두 개의 핀이 있습니다.
작동 방법
- 버튼을 누르면 핀 A가 핀 B에 연결됩니다.
- 버튼을 누르지 않으면 핀 A가 핀 B에 연결되지 않습니다.
ESP32 - 버튼
한 버튼의 핀은 ESP32의 디지털 입력 핀에 연결되어 있습니다. 다른 핀은 VCC 또는 GND에 연결됩니다. ESP32 코드에서, 입력 핀의 상태를 읽음으로써, 버튼이 눌렸는지 아닌지를 판단할 수 있습니다.
입력 상태와 누름 상태
입력 핀의 상태와 버튼의 눌림 상태 사이의 관계는 버튼을 ESP32에 어떻게 연결하고 ESP32 핀의 설정을 어떻게 하느냐에 따라 달라집니다. ESP32와 버튼을 사용하는 방법에는 두 가지가 있습니다:
- 한 버튼의 핀이 ESP32의 디지털 입력 핀에 연결되고, 다른 핀은 VCC에 연결됩니다:
- 풀다운 저항이 사용되어야 합니다.
- 버튼이 눌리면, ESP32의 핀 상태는 HIGH입니다. 그렇지 않으면, ESP32의 핀 상태는 LOW입니다.
- 풀업 저항이 사용되어야 합니다.
- 버튼이 눌리면, ESP32의 핀 상태는 LOW입니다. 그렇지 않으면, ESP32의 핀 상태는 HIGH입니다.
※ NOTE THAT:
풀다운 저항기나 풀업 저항기를 사용하지 않는 경우, 버튼이 눌리지 않았을 때 입력 핀의 상태는 HIGH와 LOW 사이에서 랜덤하게 (불안정하게, 고정되지 않게) 됩니다. 이를 "플로팅 입력 문제"라고 부릅니다. 이로 인해 오작동이 발생합니다.
초보자들이 쉽게 따라할 수 있도록 이 튜토리얼은 ESP32 핀에 내부 풀업 저항을 사용할 것을 강력히 권장합니다. 외부 저항은 필요하지 않습니다. 이것은 하드웨어를 절약하고, 배선도를 간단하게 만듭니다.
버튼과 ESP32 사이의 배선도
ESP32와 PCB 마운트 버튼 간의 배선도
이 이미지는 Fritzing을 사용하여 만들어졌습니다. 이미지를 확대하려면 클릭하세요.
ESP32 및 다른 구성 요소에 전원을 공급하는 방법에 대해 잘 알지 못하는 경우, 다음 튜토리얼에서 안내를 찾을 수 있습니다: ESP32 전원 공급 방법.
ESP32와 패널 장착 버튼 간의 배선도
이 이미지는 Fritzing을 사용하여 만들어졌습니다. 이미지를 확대하려면 클릭하세요.
버튼 프로그래밍 방법
ESP32 핀을 내부 풀업 입력으로 초기화하기 위해 pinMode() 함수를 사용합니다. 예를 들어, GPIO21 핀:
digitalRead() 함수를 사용하여 입력 핀의 상태를 읽습니다.
※ NOTE THAT:
널리 사용되는 두 가지 사용 사례가 있습니다:
- 첫 번째 사용 사례: 입력 상태가 HIGH일 경우, 어떤 작업을 수행하고, 입력 상태가 LOW일 경우, 다른 작업을 수행합니다.
- 두 번째 사용 사례: 입력 상태가 LOW에서 HIGH로 변경될 경우, 어떤 작업을 수행하고, 입력 상태가 HIGH에서 LOW로 변경될 경우, 다른 작업을 수행합니다.
응용 프로그램에 따라 이 중 하나를 사용합니다. 예를 들어, 버튼을 사용하여 LED를 제어하는 경우:
- 버튼이 눌렸을 때 LED를 켜고 버튼이 눌리지 않았을 때 LED를 끄고 싶다면, 첫 번째 경우를 사용해야 합니다.
- 버튼이 눌릴 때마다 LED를 켜고 끄는 것을 토글하고 싶다면, 두 번째 경우를 사용해야 합니다.
아래 예제 코드는 상태가 LOW에서 HIGH로 변경되는 것을 감지하는 방법을 보여줍니다.
ESP32 코드
사용 방법
- ESP32를 처음 사용한다면, Arduino IDE에서 ESP32 환경 설정 방법을 참고하십시오.
- 위의 이미지대로 배선을 하십시오.
- 마이크로 USB 케이블을 사용하여 ESP32 보드를 PC에 연결하십시오.
- PC에서 Arduino IDE를 엽니다.
- 올바른 ESP32 보드(예: ESP32 Dev Module)와 COM 포트를 선택하십시오.
- 아래 코드를 복사하여 Arduino IDE에 붙여넣으십시오.
Arduino IDE에서 Upload 버튼을 클릭하여 ESP32 보드에 코드를 컴파일하고 업로드하세요.
아두이노 IDE에서 시리얼 모니터 열기
- 버튼을 여러 번 눌렀다 놓으세요.
- 시리얼 모니터에서 결과를 확인하세요. 아래와 같이 보입니다:
1은 HIGH입니다, 0은 LOW입니다.
코드 줄마다 설명
위의 ESP32 코드는 줄마다 설명이 포함되어 있습니다. 코드의 주석을 읽어주세요!
ESP32 코드 수정하기
코드를 수정해서 누름 및 릴리스 이벤트를 감지하도록 합시다.
사용 방법
- 이것이 ESP32를 처음 사용하는 경우, Arduino IDE에서 ESP32의 환경 설정 방법을 참조하세요.
- 아래와 같이 코드를 수정하세요.
아두이노 IDE에서 Upload 버튼을 클릭하여 ESP32 보드에 코드를 컴파일하고 업로드하세요.
Arduino IDE에서 시리얼 모니터를 엽니다.
- 버튼을 누른 다음에 놓으세요.
- 시리얼 모니터에서 결과를 확인하세요. 아래와 같이 보입니다:
※ NOTE THAT:
- 시리얼 모니터는 단 한 번의 누름과 릴리스를 했음에도 불구하고 여러 번 눌림과 릴리스 이벤트를 출력할 수 있습니다. 이는 버튼의 정상적인 동작입니다. 이 현상을 "채터링 현상"이라고 합니다. 어떤 애플리케이션에서는 이를 제거하는 방법이 필요합니다. ESP32 - 버튼 디바운스 튜토리얼에서 더 배울 수 있습니다.
- 특히 여러 버튼을 사용할 때 초보자를 위해 간단하게 만들기 위해, ezButton이라고 하는 라이브러리를 만들었습니다. 여기에서 ezButton 라이브러리에 대해 배울 수 있습니다.
동영상
비디오 제작은 시간이 많이 걸리는 작업입니다. 비디오 튜토리얼이 학습에 도움이 되었다면, YouTube 채널 을 구독하여 알려 주시기 바랍니다. 비디오에 대한 높은 수요가 있다면, 비디오를 만들기 위해 노력하겠습니다.
부가 지식
풀다운/풀업 저항을 언제 사용해야 하고 언제 사용하면 안 되나요?
- 해야 함: 센서가 닫힘과 열림의 두 상태를 가진다면, 이 두 상태를 LOW와 HIGH의 두 상태로 만들기 위해서는 풀업 또는 풀다운 저항이 필요합니다. 예를 들어, 푸시 버튼, 스위치, 자기 접촉 스위치(문 센서) 등...