我目前在一个项目中，我需要一些很长的电线（大约20米，双向大约40米），这些电线将连接到一个按钮，该按钮将用于触发控制器上的引脚（ATmega8）。

由于预期的电压降问题，我选择将I / O引脚拉高，并通过按钮接地（按钮将I / O引脚拉低并触发它）。

因此，我的问题是：当我将它们穿过地面而不是Vcc电压电平（5V）时，使用这么长的电线会不会有任何问题？

接地是否会遭受“电压降”之类的问题？

不，不是（但是...）

根据定义，接地是电路中的零点，因此它不会经历“跌落”。地线（例如，接地线）与其他任何线一样都遵守欧姆定律。

根据您的描述，这是您所了解的最好的电路：

^{模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

从Arduino的角度来看，地面是埋在电路板内部的一大片铜箔。电压的所有确定（因此逻辑电平：高/低，0/1，正确/错误等）是通过将信号势能与该箔片（通常最终连接到电池）的势能进行比较得出的/电源的负极端子）。

长导线在您的应用中是可以的，因为...

在您的问题中，您担心地线（将开关的支脚接地）上的电压损失。当电流流过时，这条线会（并且会）产生电压（欧姆定律），因此在您的理解中会“下降”，但是由于开关电路的设计方式，该下降幅度不足以引起问题：

R3通常比通过开关的导线路径中的电阻大三个数量级。当开关断开时，电阻几乎是无限的，并且Arduino GPIO节点上的电压等于V1。当SW1闭合时，Arduino GPIO节点和地之间的电阻现在就是到交换机和交换机本身的两条线的电阻。

24AWG电线（用于网络电缆和其他小型电线系统的电线约为0.085欧姆/米）。在达到100欧姆之前，您可以走超过一公里！即使在这些很大的电阻值下，导线路径中的总电阻也将小于250欧姆，因此仅占总电压的2.5％（例如，仍然接近0，并且肯定足够低，以至于Arduino可以将其读取为逻辑0）。

并非所有的“理由”都是相同的...

为系统定义了接地的概念。如果您有多个系统，则它们各自的依据可能会有所不同。

@Techydude指出了这个问题的几个有趣的例子：

上例中的长导线，PCB的接地层，芯片的接地引脚，引脚与硅芯片之间的键合线以及硅通道本身。

之所以与地面建立这种相对关系，是因为电压本身是相对的。电压是两点之间的势能之差。当分析中的所有电压共享同一第二点时，“ Ground”只是第二点的名称。如果没有，您将经历（并且必须考虑）接地连接的下降。

嗯，是。欧姆定律仍然适用。

您的长电线有电阻。如果您使电流流过这些电线，则电线之间的电压将会下降：V = I * R。

但是，如果您对电路进行了很好的设计（并使用了体面的电线），则电流很小，R很小，因此电压差不会太大。

您必须自己确定电流；没有示意图，我们无法确定电流是否可以忽略不计。

接地，无论是电线还是电路板上的接地，都会像其他任何连接一样遭受电压降。但是，如果您正确设计电路，则仅需很少的电流即可检测到开关闭合，因此压降问题最少。您需要确保感应到40m电线上的噪声和瞬变不会进入并损坏处理器。为此，您将需要在处理器输入端上使用一个简单的RC低通滤波器

这是您的电路：

^{模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

因此，使用简单的分压器规则，您可以发现引脚上的电压为

是的，会出现电压降，但不是因为您的想法。根据电线的电阻，中点即您的输入将看到一个分压器。上半部分是您的上拉电阻（说10kΩ），下半部分是您的电缆。电线是分压器的下半部还是上半部都没关系，变化的只是哪一方看到更大的效果。

演示图。

^{模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

假设在20米处每米标称电阻为0.0849Ω的五类以太网电缆为1.669Ω。如果使用10kΩ上拉电阻和5V电源，则意味着我们具有10kΩ+1.669Ω+1.669Ω=10,003Ω串联电阻。使用欧姆定律，I = V / R，5V /10003Ω等于0.000499安培或0.499 MICROAMPS。由于串联电路中的电流相同，因此我们可以找到由于线电阻而下降的电压。V = I * R或0.000499A *1.669Ω= 0.000832伏或832 微伏。

由于通过这些电线的电流非常低，因此它们所降低的电压也很低。

在所有有关欧姆定律的讨论中，请不要忽略@SteveG的答案。您没有说要使用什么值的上拉电阻，但是如果您只考虑使用ATmega8中的内部上拉电阻，请注意它们可能高达50k欧姆。一根20米长的电缆要挂上一个很高的阻抗，似乎只是在问噪音问题。您也不会说您使用的是哪种类型的电缆（双绞线，屏蔽电缆等），或者您希望在哪种类型的环境中使用该电缆。

我会进一步提出他的建议，而不仅仅是在上面放一个RC滤波器，但是如果我担心炸毁微处理器（我通常会在意），我会在上面放一个外部缓冲器。ATmega8 GPIO引脚确实具有几百毫伏的磁滞，但是使用如此长的电缆，即使没有损坏任何东西，您仍然可能会遇到噪声问题。外部接收器还可以让您调整电压阈值以获得最佳的抗噪能力，而不必依赖于uP的输入特性。

尽管您有一些误解，但我将首先解决电路问题。
使用DrFriedParts电路，每20 m导线的等效电阻约为2欧姆。这意味着您可以安全地使用一个1k欧姆的上拉电阻。
我同意其他人的观点，即射频噪声可能是您最严重的问题。至少应使用屏蔽双绞线，并且屏蔽层应与PCB接地相连。

关于“接地电压降的影响”，您需要区分接地参考线和接地线。
“接地参考”通常是电路的最负点。
“地线”是连接到地面参考的电线。

从DrFriedParts电路中可以看出，从开关到“接地参考”的线被认为是地线，从开关到GPIO的线被认为是高线。电线之间没有区别。它们都长20 m，每个电阻约2欧姆。因此，如果有50 mA电流流过，则每条电线上都会有0.1伏的压降。这表明接地线与其他任何线一样“遭受压降”。

当开关断开时，GPIO将为“高”（高于3v），而当开关闭合时，GPIO将为“低”（低于0.2v）。