巧妙的按键扫描程序,只有三行代码 约定不等于承诺〃 2021-10-25 13:52 250阅读 0赞 <table> <tbody> <tr> <td> <div> <div> <div> <div> <div> 我非常坚信这种按键处理办法的便捷和高效,可以移植到任何一种嵌入式处理器上面,因为C语言强大的可移植性。 <br> </div> <div> 同时,这里面用到了一些分层的思想,在单片机当中也是相当有用的,也是本文的另外一个重点。 </div> <div> 对于老鸟,建议直接看那两个表达式,然后自己想想就会懂的了,对于新手,建议将全文看完。因为这是实际项目中总结出来的经验,学校里面学不到的东西。 </div> <div> 以下假设你懂C语言,因为纯粹的C语言描述,所以和处理器平台无关,你可以在MCS-51,AVR,PIC,甚至是ARM平台上面测试这个程序性能。 </div> <div> 好了,废话就应该少说,以AVR的MEGA8作为平台讲解 </div> <div> 核心算法: </div> <div> unsigned char Trg; </div> <div> unsigned char Cont; </div> <div> void KeyRead( void ) </div> <div> { </div> <div> unsigned char ReadData = PINB^0xff; // 1 </div> <div> Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont); // 2 </div> <div> Cont = ReadData; // 3 </div> <div> } </div> <div> 有没有一种不可思议的感觉?当然,没有想懂之前会那样,想懂之后就会惊叹于这算法的精妙!! </div> <div> 下面是程序解释: <br> </div> <div> Trg(triger) 代表的是触发,Cont(continue)代表的是连续按下。 </div> <div> 1:读PORTB的端口数据,取反,然后送到ReadData 临时变量里面保存起来。 </div> <div> 2:算法1,用来计算触发变量的。一个位与操作,一个异或操作,我想学过C语言都应该懂吧?Trg为全局变量,其它程序可以直接引用。 </div> <div> 3:算法2,用来计算连续变量。 </div> <div> <br> </div> <div> 我们最常用的按键接法如下:AVR是有内部上拉功能的。那么,按键没有按下的时候,读端口数据为1,如果按键按下,那么端口读到0。下面就看看具体几种情况 <br> </div> <div> (1)没有按键的时候 </div> <div> 端口为0xff,ReadData读端口并且取反,很显然,就是 0x00 了。 </div> <div> Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont); (初始状态下,Cont也是为0的)很简单的数学计算,因为ReadData为0,则它和任何数“相与”,结果也是为0的。 </div> <div> Cont = ReadData; 保存Cont 其实就是等于ReadData,为0; </div> <div> 结果就是: </div> <div> ReadData = 0; </div> <div> Trg = 0; </div> <div> Cont = 0; <br> </div> <div> (2)第一次PB0按下的情况 </div> <div> 端口数据为0xfe,ReadData读端口并且取反,很显然,就是 0x01 了。 </div> <div> Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont); 因为这是第一次按下,所以Cont是上次的值,应为为0。那么这个式子的值也不难算,也就是 Trg = 0x01 & (0x01^0x00) = 0x01 </div> <div> Cont = ReadData = 0x01; </div> <div> 结果就是: </div> <div> ReadData = 0x01; </div> <div> Trg = 0x01;Trg只会在这个时候对应位的值为1,其它时候都为0 </div> <div> Cont = 0x01; </div> <div> <br> (3)PB0按着不松(长按键)的情况 </div> <div> 端口数据为0xfe,ReadData读端口并且取反是 0x01 了。 </div> <div> Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont); 因为这是连续按下,所以Cont是上次的值,应为为0x01。那么这个式子就变成了 Trg = 0x01 & (0x01^0x01) = 0x00 </div> <div> Cont = ReadData = 0x01; </div> <div> 结果就是: </div> <div> ReadData = 0x01; </div> <div> Trg = 0x00; </div> <div> Cont = 0x01; </div> <div> 因为现在按键是长按着,所以MCU会每个一定时间(20ms左右)不断的执行这个函数,那么下次执行的时候情况会是怎么样的呢? </div> <div> ReadData = 0x01;这个不会变,因为按键没有松开 </div> <div> Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont) = 0x01 & (0x01 ^ 0x01) = 0 ,只要按键没有松开,这个Trg值永远为 0 !!! </div> <div> Cont = 0x01;只要按键没有松开,这个值永远是0x01!! <br> </div> <div> (4)按键松开的情况 </div> <div> 端口数据为0xff,ReadData读端口并且取反是 0x00 了。 </div> <div> Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont) = 0x00 & (0x00^0x01) = 0x00 </div> <div> Cont = ReadData = 0x00; </div> <div> 结果就是: </div> <div> ReadData = 0x00; </div> <div> Trg = 0x00; </div> <div> Cont = 0x00; </div> <div> 很显然,这个回到了初始状态,也就是没有按键按下的状态。 <br> </div> <div> 总结一下 <br> : </div> <div> Trg 表示的就是触发的意思,也就是跳变,只要有按键按下(电平从1到0的跳变),那么Trg在对应按键的位上面会置一,我们用了PB0则Trg的值为0x01,类似,如果我们PB7按下的话,Trg 的值就应该为 0x80 ,这个很好理解,还有,最关键的地方,Trg 的值每次按下只会出现一次,然后立刻被清除,完全不需要人工去干预。所以按键功能处理程序不会重复执行,省下了一大堆的条件判断,这个可是精粹哦!!Cont代表的是长按键,如果PB0按着不放,那么Cont的值就为 0x01,相对应,PB7按着不放,那么Cont的值应该为0x80,同样很好理解。 </div> <div> </div> <div> <br> </div> <div> 应用一:一次触发的按键处理 </div> <div> 假设PB0为蜂鸣器按键,按一下,蜂鸣器beep的响一声。这个很简单,但是大家以前是怎么做的呢?对比一下看谁的方便? </div> <div> #define KEY_BEEP 0x01 </div> <div> void KeyProc(void) </div> <div> { </div> <div> if (Trg & KEY_BEEP) // 如果按下的是KEY_BEEP </div> <div> { </div> <div> Beep(); // 执行蜂鸣器处理函数 </div> <div> } </div> <div> } </div> <div> 怎么样?够和谐不?记得前面解释说Trg的精粹是什么?精粹就是只会出现一次。所以你按下按键的话,Trg & KEY_BEEP 为“真”的情况只会出现一次,所以处理起来非常的方便,蜂鸣器也不会没事乱叫 </div> <div> </div> <div> 应用2:长按键的处理 </div> <div> 项目中经常会遇到一些要求,例如:一个按键如果短按一下执行功能A,如果长按2秒不放的话会执行功能B,又或者是要求3秒按着不放,计数连加什么什么的功能,很实际。不知道大家以前是怎么做的呢?我承认以前做的很郁闷。 </div> <div> 但是看我们这里怎么处理吧,或许你会大吃一惊,原来程序可以这么简单 </div> <div> 这里具个简单例子,为了只是说明原理,PB0是模式按键,短按则切换模式,PB1就是加,如果长按的话则连加 </div> <div> #define KEY_MODE 0x01 // 模式按键 </div> <div> #define KEY_PLUS 0x02 // 加 </div> <div> void KeyProc(void) </div> <div> { </div> <div> if (Trg & KEY_MODE) // 如果按下的是KEY_MODE,而且你常按这按键也没有用, </div> <div> { //它是不会执行第二次的哦 , 必须先松开再按下 </div> <div> Mode++; // 模式寄存器加1,当然,这里只是演示,你可以执行你想 </div> <div> // 执行的任何代码 </div> <div> } </div> <div> </div> <div> if (Cont & KEY_PLUS) // 如果“加”按键被按着不放 </div> <div> { </div> <div> cnt_plus++; // 计时 </div> <div> if (cnt_plus > 100) // 20ms*100 = 2S 如果时间到 </div> <div> { </div> <div> Func(); // 你需要的执行的程序 </div> <div> } </div> <div> } </div> <div> } </div> <div> <br> </div> <div> 应用3:点触型按键和开关型按键的混合使用 </div> <div> 点触形按键估计用的最多,特别是单片机。开关型其实也很常见,例如家里的电灯,那些按下就不松开,除非关。这是两种按键形式的处理原理也没啥特别,如果一个系统里面这两种按键是怎么处理的? </div> <div> 原理么?可能你也会想到,对于点触开关,按照上面的办法处理一次按下和长按,对于开关型,我们只需要处理Cont就OK了,为什么?把它当成是一个长按键,这样就找到了共同点,屏蔽了所有的细节。程序就不给了,完全就是应用2的内容,在这里提为了就是说明原理~~ </div> <div> 这个好用的按键处理算是说完了。可能会问,为什么不说延时消抖问题?下面谈谈这个问题,顺便也就简单的谈谈用时间片轮办法是如何消抖的。 </div> <div> 延时消抖的办法是非常传统,也就是 第一次判断有按键,延时一定的时间(一般习惯是20ms)再读端口,如果两次读到的数据一样,说明了是真正的按键,而不是抖动,则进入按键处理程序。 </div> <div> 当然,不要跟我说你delay(20)那样去死循环去,真是那样的话,我衷心的建议你先放下手上所有的东西,好好的去了解一下操作系统的分时工作原理,大概知道思想就可以,不需要详细看原理,否则你永远逃不出“菜鸟”这个圈子。真正的单片机入门,是从学会处理多任务开始的,这个也是学校程序跟公司程序的最大差别。 <br> </div> <div> 主程序架构是这样的: </div> <div> volatile unsigned char Intrcnt; </div> <div> void InterruptHandle() // 中断服务程序 </div> <div> { </div> <div> Intrcnt++; // 1ms 中断1次,可变 </div> <div> } </div> <div> void main(void) </div> <div> { </div> <div> SysInit(); </div> <div> while(1) // 每20ms 执行一次大循环 </div> <div> { </div> <div> KeyRead(); // 将每个子程序都扫描一遍 </div> <div> KeyProc(); </div> <div> Func1(); </div> <div> Funt2(); </div> <div> … </div> <div> … </div> <div> while(1) </div> <div> { </div> <div> if (Intrcnt>20) // 一直在等,直到20ms时间到 </div> <div> { </div> <div> Intrcnt="0"; </div> <div> break; // 返回主循环 </div> <div> } </div> <div> } </div> <div> } </div> <div> } </div> <div> 我们将读按键的程序放在了主循环,也就是说,每20ms我们会执行一次KeyRead()函数来得到新的Trg 和 Cont 值 </div> <div> 基本架构如上,和这个配合,每个子程序必须执行时间不长,更加不能死循环,一般采用有限状态机的办法来实现 </div> <div> </div> <div> 怎么判断按键释放?很简单,Trg 和Cont都为0 则肯定已经释放了。 </div> <div> <br> </div> </div> </div> </div> </div> </td> </tr> </tbody> </table>
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