LED 亂閃竟然是因為雜訊？別擔心，讓上拉電阻幫你處理！ 厭倦了用杜邦線插插拔拔嗎？今天就把麻煩的杜邦線換成好用按鈕吧！
在上一堂課程中，我們介紹了開關的設計，而且還製作了一個可以控制 LED 亮或滅的小專案。今天，我們要為各位解析上次提到的神秘現象，還有更多提升工作效率的工具跟電路！
好了，究竟什麼是上次提到的神秘現象 呢？如果你照著上次教學的程式碼完成專案，你會發現我們在切換高、低電位接腳的過程，會有一段「懸空」的時刻，我們稱它為「floating」。在這個情況下，第 7 腳沒有被送入高電位，也沒有送入低電位，而是隨機地受到附近電場的干擾，得到雜亂的高低電位訊號，導致 LED 雜亂閃爍。
上拉電阻介紹
有沒有一種方法，可以讓接腳即使在懸空的時候，能依然維持高電位，而不是被雜訊干擾呢？「上拉電阻」就是其中一種解法。所謂的「上拉」，其實就是把「電位」往上提升，把原本懸空的雜訊電位，拉到穩定的高電位的意思。它的做法是：將一個 20k 歐姆的電阻，連接到 5V 高電位，這樣就完成了。
我們現在來觀察 A 點的狀態：第一種情況（如上圖左），如果低電位，也就是接地線直接與 A 點接通，那我們當然就會在 A 點觀察到低電位的狀態；另一種情況（如上圖右），則是在接地線沒有跟 A 點接通的時候，低電位與高電位之間就不會形成迴路，所以線路上也不會產生電流。根據偉大的歐姆定律，電流為 0，電阻壓降也是 0，這個 5V 電位就可以原封不動地將高電位送到 A 點。
其實這些電學概念您不理解也無傷大雅，只需要了解上拉電阻的特性，就是 A 點接地時，它是低電位；沒有接地，它就會很穩定的維持在高電位的狀態。
這就是解決雜訊問題的好方法！如果在 Arduino 的第 7 腳接了這個上拉電阻，即使我把杜邦線懸空，第 7 腳也會讀取到高電位的狀態，而不是隨機的干擾訊號。
上拉電組指令
問題解決了！不過還得找電阻來接，實在是有點麻煩。事實上，Arduino 早就料想到這件事情，而且連電路都幫你設計好了，你只需要透過指令，就能開啟工作接腳的上拉電阻功能。
很意外的是，我並沒有新的指令要介紹！我們先來看看這張表：
這是 pinMode() 跟 digitalWrite() 指令 的搭配組合。不知您有沒有想過，當 pinMode() 為 INPUT 時遇上設定為 HIGH 的 digitalWrite()，會發生什麼事呢？這其實就是開啟「上拉電阻」的指令組合！如果我先用 pinMode(7, INPUT); 設定接腳 7 為輸入模式，緊接著使用 digitalWrite(7, HIGH); 指令，這隻接腳就會像是被接了上拉電阻一樣，只要沒有接上低電位，就會穩定的維持高電位狀態。
當然，除了使用兩個指令的搭配組合外，你也可以直接使用一個 pinMode(7, INPUT_PULLUP); 指令，開啟接腳 7 的上拉電阻功能！那照這個邏輯來說，pinMode() 為 INPUT 配上 digitalWrite() 為 LOW，或是一個 pinMode(7, INPUT_PULLDOWN); 指令，應該可以開啟穩定低電位的下拉電阻功能囉？
不對！事實上什麼也不會發生。因為 Arduino 並沒有內建下拉電阻，也就是右邊這個電路，所以如果你希望能實現這樣的功能，就只能自己外接電路囉！
現在我們把 Class 4 課程的小專案做一點點修改，也就是在接腳 7 的 pinMode() 指令後面，加上 digitalWrite() 為 HIGH。上傳程式，即使接腳懸空，LED 也不會受到雜訊干擾。其他原本就有的功能，可是完全沒變的唷！
麵包板的使用
也許你已經覺得，用杜邦線這樣插插拔拔，有時候還會接錯，真的很不方便。所以，現在就要跟各位介紹電子實驗的神器：麵包板！這個名字起源於真空管時代，因為當時的前輩們習慣在切麵包的木板上，組裝零件或是電路。直到 70 年代，不需焊接的麵包板上市了，才讓電子實驗變得更加容易。麵包板主要由兩個部分組成。中間區域，是設計電路的地方，直行每 5 個點互相接通，每一行之間則互相獨立；而上、下兩個區域，我們稱為匯流排，則是每 25 個橫點互相接通，橫列與橫列之間互相獨立。
麵包板就是利用點跟點之間導通的特性，讓你免去「焊接」的過程，快速完成電路雛型。比如說，我們要用這個按鈕，來取代杜邦線控制 LED 亮或滅，所以我們需要如下圖的一個電路：從第 7 腳連接開關，然後開關再連接到地線，也就是低電位。這樣一來，只要我把按鈕按下去，第 7 腳就會變成低電位，LED 就會熄滅；而當按鈕放開時，因為上拉電阻的特性，接腳會維持高電位的狀態，LED 自然就亮著了。
依照剛才介紹的麵包板規則，我們由第 7 腳出發，接到麵包板，然後透過麵包板直行導通的特性，碰到開關的一邊，再從開關的另一邊出來，直行導通，回到 GND。完成了！趕快把麻煩的杜邦線，換成好用的按鈕吧！
在你的創作小宇宙爆發之前，我們還有小小的一步要走，也就是下次要介紹的「宣告」概念。有了宣告，你就能做更多意想不到的事 唷！趕快訂閱 LazyTomato Lab，隨時追蹤最新的精彩課程！這一集的 Arduino SpeedUp 就到這裡囉！我們下次見，掰掰！