TA的每日心情 | 开心
2023-5-15 15:14 |
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在单片机系统里，按键是常见的输入设备，在本文江介绍几种按键硬件、软件设计方面的技巧。一般的在按键的设计上，一般有四种方案。" o$ U0 n, P; C" ]
一是GPIO口直接检测单个按键，如图1.1所示;
5 c7 D. c+ B. @9 N# | 二是按键较多则使用矩阵键盘，如图1.2所示;
5 y! K/ }9 I( k/ s( ] 三是将按键接到外部中断引脚上，利用按键按下产生的边沿信号进行按键检测，如图1.3所示;
) \( [+ L' N+ u: m 四是利用单片机的ADC，在不同的按键按下后，能够使得ADC接口上的电压不同，根据电压的不同，则可以识别按键，如图1.4所示。
) z8 R! n, ]% S, Y6 S' k! F6 @ 图1.1方案一% ?, Q* V* X) K/ I O7 }, Z
图1.2方案二% X& s1 S: L7 s" H9 x2 D4 a
图1.3方案三
) Y8 V$ R5 ^. ]* d; ?! ] 图1.4方案四
3 u% ^ [# M% C2 F& E. S' R2 x6 W 种是简单和基础的，对于单片机初学者很容易理解和使用，但是缺点是，需要在主循环中不断检测按键是否按下，并且需要做消抖处理。若主循环中某个函数任务占用时间较长，则按键会有不同程度的“失灵”。
0 q* b% S( D$ H9 V; e/ |7 | 第二种，优点是能够在有限的GPIO情况下，扩展尽可能多的按键。但缺点同上，需要不停检测按键是否按下。
* `! ] i" `2 K/ o! K2 n. ] 第三种方式是效率，不需要循环检测按键是否按下，但是缺点是，需要单片机有足够的外部中断接口以供使用。
: c; g2 n* z) S, o& u7 N. s: ] 第四种的优点是，只需要单片机的一个ADC接口，一根线，就能对多个按键进行识别，缺点是按键一旦内部接触不良，则可能按键串位，且按键产生的抖动，会造成一定的识别错误。
0 ] d# r( ^4 a6 G" z 在以上的三种常见按键设计的基础上，现在分享我学习和工作中总结的按键方案。
* t4 H1 j& Y% h. ?+ e 改进一：在原方案一的基础上，加上与门电路，使得任何一个按键按下，都能产生中断，然后在中断里面识别是哪个按键被按下。因此不需要循环扫描，大大提高了效率。方案如图1.5所示。只需要每个按键对应地增加一个二极管，利用二极管的线与特性，可以实现按下任何按键，都能产生中断信号，但是按键之间互不影响。二极管选用普通整流二极管即可，本人亲测可行。
% J! h& l% f" W' K; u' N& |( _. k: j 改进二：在原有的ADC按键的基础上，也可用增加二极管的方式，实现按键中断，并在中断服务程序里进行AD转换，从而识别按键。电路如图1.6所示。, Q. I5 Z3 G& ~! o; N' q
改进三：因为按键不可避免的有抖动，因此按键消抖可以通过硬件消痘和软件消抖。现在分享一个十分简单且有效的硬件消痘方法：给按键并联一个104左右的电容。软件上基本不用处理即可避免抖动。
& j& E. \2 n$ |* Y: C. \( `& s2 O 改进四：在按键扫描检测的方案下，如果主循环中有某个函数占用时间较长，则按键会发生或长或短的“失灵”，现分享我的一个解决方案。将按键扫描放到定时器中断里面，这样就可周期性地检测按键按下情况，不受主循环的影响。) T( Q1 u) K, M
并且，能解析出按键的不同状态，即按下、按住、弹起、为按下这四种状态，用以实现更丰富的功能。- O& y; `: p Y! C) f
但需注意两点：一是定时器的定时时间，不可过长也不可过短，过长容易检测不到按下，过短会占用大量时间资源。二是中断服务程序需简单明了，只做检测用，通过全局变量传递，在主循环内完成按键响应，中断服务函数内尽量不要占用太多时间。3 r- Y% G+ `4 {- l9 Q: s/ C
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