プルアップ／プルダウンとは？（ボタン入力を安定させる最初の一歩）

シリーズ：基礎シリーズ（電子回路）
この記事の役割：実験シリーズ（フェーズ1：GPIO）で、ボタン入力が不安定になる原因（フワフワ＝浮く） を潰し、プルアップ／プルダウンで安定させる ための基礎です。

はじめに

ボタンを配線して入力ピンを読むと、初心者がよく次の現象に遭遇します。

• 押してないのに、勝手にON/OFFが変わる
• 触っただけで値が変わる
• 配線は合っているのに、動作が安定しない

これらは、かなりの確率で 入力ピンが「浮いている（フローティング）」 のが原因です。
プルアップ／プルダウンは、入力を 0か1かを決め打ちして安定させる ための基本テクニックです。

先に結論（※ここは読み飛ばしてOK）

• 入力ピンは、何もつながっていないと 0/1 が不安定になることがある（＝浮く）
• そこで抵抗で、入力ピンをふだん High側（プルアップ） か Low側（プルダウン） に固定する
• ボタンを押したときだけ、その固定を ひっくり返す（High→Low または Low→High）
• 多くのマイコンは 内部プルアップ（内蔵抵抗） が使える。まずはそれを使用してOK（外付けは必要になったら）

1. 「入力が浮く」ってどういう状態なのか？

入力ピンは、ざっくり言うと「電気の状態（High/Low）を読む端子」です。

でも、ピンが どこにもつながっていない とき、ピンは
HighでもLowでもない“フワフワ”した状態になりやすいです。
これを フローティング（浮いている） と呼びます。

フローティングになっていると周りのノイズや指で触れた影響などで、値が

• 0になったり、1になったりしてしまいます。

だから「押してないのに反応する」が起きます。

2. プルアップ／プルダウンの役割（入力の“普段の姿”を決める）

プルアップ／プルダウンは、入力ピンを抵抗でゆるく固定して、何もしていないとき（ボタンを押していないとき）の状態を決める仕組みです。

• プルアップ（Pull-up）：何もしていないときは High（1） にしておく
• プルダウン（Pull-down）：何もしいないときは Low（0） にしておく

「ゆるく固定」というのが大事で、直結ではなく抵抗を挟むのがポイントです。

3. 一番よく使う形：プルアップ＋ボタン（押すと0になる）

実務でも一番よく使うのはこの形です。

※抵抗が付いていますが、ボタンを押したときに電源とGNDを直接つなぐとショートするため、これを防ぐためです。

• ボタンを押していない
  → 入力ピンは 抵抗を通して電源（Vcc）につながっている
  → 入力は 1（High）
• ボタンを押した
  → 入力ピンがGNDにつながる（0V側に落ちる）
  → 入力は 0（Low）

つまりこの方式では、ボタンを入力する（押す）と0（Active-Low） になります。

4. もう1つの形：プルダウン＋ボタン（押すと1になる）

※今回の実験シリーズ（GPIO入門）では、まず 内部プルアップ を使う前提で進めるため、プルダウンは基本的に使いません。
ただし考え方は同じなので、プルアップの逆の形として紹介します。

• ボタンを押していない → 0（Low）
• ボタンを押した → 1（High）

こちらは、ボタンを入力する（押す）と1（Active-High） になります。

5. なぜ抵抗が必要？（直結だと危険になる）

プルアップ／プルダウンで抵抗を入れる理由は、主に次の通りです。
もし抵抗なしで、ボタンを押していないときに入力ピンを電源（Vcc）へ直結し、ボタンを押した瞬間に入力ピンをGNDへ直結したら…

• 電源と GND が直結（ショートに近い）になります。

抵抗があることで、押したときでも電流が大きくなりすぎず安全です。
（抵抗は、押していないときの入力を決めて安定させつつ、押したときに電流が流れすぎないようにする安全装置です。）

6. 抵抗値は何Ω？（最初は「10kΩ」でOK）

抵抗値は用途やノイズ環境で変わりますが、ボタン入力のプルアップ／プルダウンなら まず10kΩ が無難です。
理由は、次の「両方のリスク」の真ん中あたりでバランスが良いからです。

• 抵抗が大きすぎると：入力の状態がふらつきやすくなり、周りのノイズの影響を受けやすくなることがあります
• 抵抗が小さすぎると：ボタンを押したときに電流が多めに流れ、電池が減りやすい／発熱が増えることがあります

※マイコンの内部プルアップを使う場合は、外付け抵抗が不要なことが多いです。

7. 「内部プルアップ（内蔵）」って何？（最初はこれが楽）

多くのマイコンのGPIOには、内部にプルアップ抵抗を入れられる設定があります。

• 配線が減る（抵抗がいらない）
• 初心者のミスが減る（配線ミスが減る）
• 実験が速く進む

なので、実験シリーズの最初は

• 内部プルアップON
• ボタンは「押したらGNDにつながる」配線

が最も楽です（＝ボタンを入力する（押す）と0（Active-Low）になる方式）。

8. よくあるつまずき（最初に潰しておく）

つまずき1：ボタンを押してないのに値が変わる

→ 入力ピンの状態が決まっていない可能性が高いです。
プルアップ／プルダウンを入れる（または内部プルアップをON）。

つまずき2：押したら「1」になると思っていたのに「0」になる

→ この配線のプルアップ方式では、ボタンを押すと0（Low）になります。（Active-Low）
コード側で if (read == 0) を「押された」として扱えばOKです。

つまずき3：GNDをブレッドボードにつないでいなくて動かない

※評価ボードのGNDはボード内にありますが、ブレッドボード側にGNDを1本つないで“共通の0V”を作る必要があります。
→ 評価ボードのGNDピン と ブレッドボードのGNDレール（マイナス列） をつなぐ。
（GNDが共通になっていないと、ボタンを押しても入力は0Vになりません。）

つまずき4：配線が合っているのに 入力（0/1）が変わる／安定しない

→ ブレッドボードの挿し間違い（同じ列じゃない／レールが分断）を疑う。

ブレッドボードについては、次の記事で取り扱っています。
リンク：ブレッドボードの内部構造と「LEDがつかない」原因（よくある罠まとめ）

9. 実験シリーズへのつなぎ（この記事を読んだら何ができる？）

この記事が終わったら、実験シリーズ（フェーズ1）で次ができる状態です。

• 「入力が浮く」が何か説明できる
• プルアップ／プルダウンの回路を見て、押したら0/1どっちか言える
• 内部プルアップを使う意味が分かる
• 「ボタンを押したら、0になる」でも焦らない（Active-Lowに慣れる）

まとめ

• 入力ピンは、何もつながっていないと 浮いて不安定になることがある
• プルアップ／プルダウンは、入力の普段の状態（1 or 0）を決めて安定させる
• よく使うのは プルアップ＋ボタン（押したら0）
• 抵抗値は最初は 10kΩ でOK
• まずは 内部プルアップ を使うと配線ミスが減る

次に読む（おすすめ順）

• 次：デバウンス入門（ボタンが1回で複数回反応する問題）
• 関連：GNDとは？なぜ基準点が必要なのか？（外部機器とつなぐ前に）
• 実験：フェーズ1：ボタン入力でLED（ポーリング）→ プルアップ/プルダウン体験