Les boutons-poussoirs

Les boutons-poussoirs sont des composants couramment utilisés pour interagir avec un utilisateur.
Dans cette section, nous allons expliquer en détail comment utiliser un bouton-poussoir avec un microcontrôleur. Nous couvrirons le branchement du bouton-poussoir, l'utilisation de résistances de pull-up et pull-down, et comment lire l'état du bouton-poussoir avec un microcontrôleur.

La plupart des boutons poussoir possèdent 4 broches et le schéma interne, bien que non universel, est souvent le suivant :

Le branchement

Une première tentative de montage

Nous sommes naturellement tenté de faire le montage suivant :

Faisons le raisonnement pour le cas d'utilisation.

Quand on appuie sur le bouton, que vaut la tension sur la broche ?

Et quand on laisse le bouton au repos (normalement ouvert), que vaut la tension sur la broche ?

Un montage avec une résistance de tirage

Principe

Nous avons résolu notre problème car lorsque le bouton est au repos (pas d'appui), la broche est reliée à la masse par l'intermédiaire de la résistance. Le niveau logique est donc fixé à LOW.

Pour utiliser une résistance de pull-down, suivez ces étapes :

1. Connectez une extrémité de la résistance à la broche du bouton-poussoir qui est connectée à la broche d'entrée de votre microcontrôleur.

2. Connectez l'autre extrémité de la résistance à la masse (GND).

3. Connectez l'autre broche du bouton-poussoir à VCC (tension d'alimentation) comme précédemment.

Mise en pratique avec la carte CREPP.io

La carte CREPP.io intègre 4 boutons poussoirs avec la configuration Pull-Up. Cela veut dire que par défaut, le niveau logique est HAUT.

Code

Code pour les boutons Nous allons utiliser la fonction qui va lire l'état logique de la broche reliée au bouton-poussoir.

On constate qu'avec un montage ,lors d'un appui sur le bouton, le niveau logique sur la broche passe à HIGH. C'est normal car à l'état de repos, le niveau est LOW.

Les montages pull-up

Principe

1. Connectez une extrémité de la résistance à la broche du bouton-poussoir qui est connectée à la broche d'entrée de votre microcontrôleur.

2. Connectez l'autre extrémité de la résistance à VCC (tension d'alimentation).

3. Connectez l'autre broche du bouton-poussoir à la masse (GND) comme précédemment.

Code

#include  //For Platform.io
const uint8_t buttonPin = D5; //Connected pin of button
  
  void setup() 
  
    pinMode(buttonPin, INPUT); //As input
    Serial.begin(9600); //Communication with computer
  
      
  void loop() 
  {
    //Read button state
    bool stateButton = digitalRead(buttonPin);
      
    //Display result
    Serial.println(stateButton);
    
    if(stateButton == LOW)
    
      Serial.println("Pressed");
    
      
    delay(10);
    
  }

L'anti-rebond

Le rebond de contact, également connu sous le nom de rebond mécanique, est un phénomène courant lors de l'utilisation de boutons poussoirs ou d'interrupteurs mécaniques. Lorsque vous appuyez sur un bouton, les contacts métalliques à l'intérieur peuvent rebondir, créant une série de connexions et de déconnexions rapides avant de se stabiliser.

La figure précédente montre clairement l'instabilité du niveau logique lors d'un appui sur un bouton-poussoir.
Cela peut entraîner des problèmes de lecture du bouton, tels que des détections multiples d'appuis ou de relâchements, même si vous n'appuyez ou ne relâchez le bouton qu'une seule fois.

Nous allons donc chercher à lutter contre ce phénomène. L'utilisation d'une technique appelée "anti-rebond" est courante pour atténuer ce problème.

Avec un délai logiciel

L'idée est d'ajouter un délai entre les lectures du bouton, permettant ainsi aux rebonds mécaniques de se stabiliser avant que le programme ne traite l'état du bouton.

Voici la version du programme qui ajoute un anti-rebond.

#include  //For Platform.io
const uint8_t buttonPin = D2; //Connected pin of button
  
void setup() 

  pinMode(buttonPin, INPUT); //As output
  Serial.begin(9600); //Communication with computer

      
void loop() 
{
  //Read button state
  bool stateButton = digitalRead(buttonPin);
//Display result
  Serial.println(stateButton);
if(stateButton == LOW)
  
    Serial.println("Pressed");
    delay(100);
  
delay(10);
}

Avec un délai électronique

L'utilisation d'un circuit RC (résistance-condensateur) pour gérer le rebond du bouton est une technique physique qui peut être intégrée à votre montage.

Un circuit RC, basé sur une résistance et un condensateur en série, crée un délai lors du changement d'état du bouton en raison du temps de charge ou de décharge du condensateur à travers la résistance.
Cela peut aider à filtrer les rebonds mécaniques.

Propriété des circuits RC

(0,0) coordinate (ref_gnd); (ref_gnd) to[american voltage source=$V$] ++(0,2) to[R=$R_1$] ++(3,0) to[C=$C_1$] ++(0,-2) – (ref_gnd);

La manière dont le circuit RC se charge ou se décharge est déterminée par la constante de temps ($\tau$), mesurée en secondes.
La constante de temps est le produit de la résistance (R) et de la capacité (C) dans le circuit et est souvent notée comme $$ \tau= R * C$$.

[ title=Charge d'un condensateur en fonction du temps, xlabel=Temps (s), ylabel=Tension (V), grid=major, width=0.9, height=8cm, legend pos=north east, ] 1 1 1 - exp(-x / ( * )); ;

Le circuit RC offre un délai déterminé par la constante de temps RC. Vous pouvez ajuster les valeurs de la résistance (R) et du condensateur (C) pour modifier le délai en fonction de vos besoins spécifiques.

Un montage simplifié

De nos jours, la plupart des microcontrôleurs intègrent des résistances internes de tirage  ^[2] ou }. Les microcontrôleurs ESP12 intègrent des résistances de .

Pour les activer, il faut changer le mot-clé INPUT en INPUT\_PULLUP dans la fonction .

Le montage s'en trouve simplifié, il devient :

Et le code devient :

#include  //For Platform.io
  const uint8_t buttonPin = D2; //Connected pin of button
    
  void setup() 
  
    pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP); //Enable internal resistance (Pull-up)
    Serial.begin(9600); //Communication with computer
  
        
  void loop() 
  {
    //Read button state
    bool stateButton = digitalRead(buttonPin);
  
    //Display result
    Serial.println(stateButton);
  
    if(stateButton == LOW)
    
      Serial.println("Pressed");
      delay(100);
    
  
    delay(10);
  
  }

A retenir

• Un bouton-poussoir est un interrupteur avec une position de repos

• Une résistance de pull-up relie la broche du bouton-poussoir à une tension positive (VCC), tandis qu'une résistance de pull-down relie la broche du bouton-poussoir à la masse (GND).

• les microcontrôleurs intègrent des résistances internes