两种键盘扫描程序的比较

只看该作者 · 2015-10-22 08:41

新到公司同事写了一个键盘处理程序，我们可以浏览一下这段代码

/*********************************/

//采集当前键盘端口数据，并且返回键盘端口的值

/*********************************/

unsigned char scanKey( )

{

     unsigned char value1,value2;

     unsigned char  m,n;



     P2 =0xff;

     value1 = P2;



    if(value1!=0xff)

    {

        for(m=0;m<100;m++)

            for(n=0;n<100;n++);

         value2 = P2;



          if(value1==value2)

          {           

             while(P2!=0xff)

            {   



            }

         return value1;

     }

   }

   return 0xff;

}

这段代码运行是没有问题的，通过

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 for(m=0;m<100;m++)

            for(n=0;n<100;n++);

         value2 = P2;



          if(value1==value2)

          {           

             while(P2!=0xff)

            {   



            }

         return value1;

只看该作者 · 2015-10-22 08:41

实现了键盘去抖。关于键盘一般书上也是这么介绍的。但是这段代码确实有不足之处。首先 for(m=0;m<100;m++)
for(n=0;n<100;n++); 是延时代码，程序一直会停留在这里，浪费了系统的效率，是系统响应其他任务的变得迟钝。而且容易造成看门狗复位。在EMC实验中容易造成系统不稳定。如果有长按下键盘不太容易实现。

我找到另外一位工程师的一段键盘代码，如下：

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sbit SET_KEY_PIN      = P2^1;  // 设定键盘 S1

  sbit WATER_KEY_PIN    = P1^7;  // 排水键盘 S3

  sbit UP_KEY_PIN       = P2^2;  // 加键  S2

  sbit DOWN_KEY_PIN     = P2^5;  // 减键  S4

  sbit STOP_KEY_PIN     = P2^4;   // 停机键 S5

  sbit START_KEY_PIN    = P2^0;   // 启动键 S6



  sbit SET_CF_PIN       = P3^0;   //设定也许键盘



  static unsigned int  KEY_VALUE =0;



unsigned char readKey( )

{

    unsigned char keyValue = 0x00;



     SET_KEY_PIN      =1;  

     WATER_KEY_PIN    =1;

     UP_KEY_PIN       =1;

     DOWN_KEY_PIN     =1;

     STOP_KEY_PIN     =1;

     START_KEY_PIN    =1;

  if( !SET_KEY_PIN )    keyValue  = SET_KEY_BIT;

  if( !WATER_KEY_PIN )  keyValue |= WATER_KEY_BIT;

  if( !UP_KEY_PIN )     keyValue |= UP_KEY_BIT;

  if( !DOWN_KEY_PIN )   keyValue |= DOWN_KEY_BIT;

  if( !STOP_KEY_PIN )   keyValue |= STOP_KEY_BIT;

  if( !START_KEY_PIN )  keyValue |= RUN_KEY_BIT;

  return keyValue;

}

只看该作者 · 2015-10-22 08:42

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void keyScan( )

{

    static unsigned char stateMachine = 0;

    static unsigned char keyValue1 = 0;

    static unsigned char keyValue2 = 0;



    switch( stateMachine )

    {

      case 0:

             keyValue1=readKey( );

             if(!keyValue1) return;

             KEY_DELAY_DEC_TIMER = KEY_DELAY_DEC_TIMER_MAX;

             stateMachine = 1;        

           break;

      case 1:

          if( KEY_DELAY_DEC_TIMER )

          {

               keyValue2=readKey( );



              if( keyValue1 != keyValue2) stateMachine = 0;

           }

           else

           {

               if(( keyValue2== STOP_KEY_BIT )

                   ||( keyValue2== SET_KEY_BIT ))

               {

                   stateMachine = 2;

                   KEY_DELAY_INC_TIMER =0;

                }

               else

               {

                    KEY_VALUE = keyValue2;

                    stateMachine = 3;

               }



            }

         break;

       case 2: //等待延时3秒以上

             keyValue2 = readKey( );

             if( keyValue2 )

             {

                  if( KEY_DELAY_INC_TIMER > KEY_DELAY_INC_TIMER_MAX)  

                  {                  

                      if(keyValue2== STOP_KEY_BIT )

                  {

                      //清除错误

                      KEY_VALUE = CLEAR_ER_KEY_CMD;

                   }

                   else

                   {



                       if( keyValue2== SET_KEY_BIT )

                       {



                           //设定键--进入用户设定菜单

                           KEY_VALUE = ENTER_USER_MENU_CMD;

                        }

                       else

                        {

                             KEY_VALUE = 0;



                         }

                    }

                      stateMachine = 3;

                 }

             }

            else

            {



                     KEY_VALUE = keyValue1;

                      stateMachine = 3;

            }



             break;

     case 3:  //等待键盘释放

               keyValue2 = readKey( );

               if( !keyValue2 )

               {

                   stateMachine = 0;

               }  

               break;

     default:

              break;

   }

}

只看该作者 · 2015-10-22 08:42

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unsigned int getKey( )

{

    unsigned int keyVlue ;



     keyVlue = KEY_VALUE;



     KEY_VALUE = 0x00;



      return keyVlue;



}

readKey( )是读取键盘IO脚电压。键盘弹起时IO脚电平为低，键盘按下时IO脚电平位高。读取并且返回。 keyScan( )是键盘扫描程序，调用 readKey( )更新本地全局变量KEY_VALUE 。KEY_DELAY_DEC_TIMER 是键盘扫描定时器，在定时器中递减。代码如下：

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INTERRUPT (TIMER4_ISR, INTERRUPT_TIMER4)

{

    if( KEY_DELAY_DEC_TIMER > 0 ) KEY_DELAY_DEC_TIMER--;

    TMR4CN &= ~0xC0;                    // Clear Timer 4 overflow/underflow flag





}

只看该作者 · 2015-10-22 08:43

在KEY_DELAY_DEC_TIMER_MAX定时器中断次数时间范围完成一次键盘扫描。采用了类似状态机的处理方法。主程序每执行一次keyScan( )，读取一次IO脚，执行效率比较高，键盘处理任务需要的时间比较短。在KEY_DELAY_DEC_TIMER时间范围内更新一次KEY_VALUE 。 getKey( )是提供给应用程序，获取当前键盘的稳定状态的值。并且将KEY_VALUE 清零。程序架构比较好，分层也很清楚！

我们看看在主程序调用：

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while(1)

  {

      Watchdog_operation(FEED);



   。。。。

     keyScan( );

     key = getKey( );

     exeKeyCmd( key );

   。。。。。





   }

我推荐这位工程师的键盘处理方法，显得比较成熟、老练。扩展性好，代码复用率也很好！

只看该作者 · 2015-10-22 09:17

说到按键扫描，最让我佩服的还是下面这种：

核心算法:
unsigned char Trg;
unsigned char Cont;
void KeyRead( void )
{
unsigned char ReadData = PINB^0xff;    // 1
Trg  = ReadData & (ReadData ^ Cont); // 2
Cont = ReadData;                      // 3
}

完了。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！！
下面是程序解释:
Trg(triger)代表的是触发，Cont(continue)代表的是连续按下。
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。
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。
3:算法2，用来计算连续变量。

看到这里，有种“知其然，不知其所以然”的感觉吧？代码很简单，但是它到底是怎么样实现我们的目的的呢？好，下面就让我们绕开云雾看青天吧。
我们最常用的按键接法如下：AVR是有内部上拉功能的，但是为了说明问题，我是特意用外部上拉电阻。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之下，这算法是怎么一回事。

(1)没有按键的时候
端口为0xff，ReadData读端口并且取反，很显然，就是 0x00 了。
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。
Cont = ReadData; 保存Cont 其实就是等于ReadData，为0；
结果就是:
ReadData ＝ 0；
Trg  ＝ 0；
Cont ＝ 0；

(2)第一次PB0按下的情况
端口数据为0xfe，ReadData读端口并且取反，很显然，就是 0x01 了。
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
Cont = ReadData = 0x01；
结果就是:
ReadData ＝ 0x01；
Trg  ＝ 0x01；Trg只会在这个时候对应位的值为1，其它时候都为0
Cont ＝ 0x01；

(3)PB0按着不松(长按键)的情况
端口数据为0xfe，ReadData读端口并且取反是 0x01 了。
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
Cont = ReadData = 0x01；
结果就是:
ReadData ＝ 0x01；
Trg  ＝ 0x00；
Cont ＝ 0x01；
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？
ReadData ＝ 0x01；这个不会变，因为按键没有松开
Trg  ＝ ReadData & (ReadData ^ Cont) ＝ 0x01 & (0x01 ^ 0x01)  =  0 ，只要按键没有松开，这个Trg值永远为 0 ！！！
Cont ＝ 0x01；只要按键没有松开，这个值永远是0x01！！

(4)按键松开的情况
端口数据为0xff，ReadData读端口并且取反是 0x00 了。
Trg  = ReadData & (ReadData ^ Cont)  =  0x00 & (0x00^0x01) = 0x00
Cont = ReadData = 0x00；
结果就是:
ReadData ＝ 0x00；
Trg  ＝ 0x00；
Cont ＝ 0x00；

很显然，这个回到了初始状态，也就是没有按键按下的状态。
总结一下，不知道想懂了没有？其实很简单，答案如下：
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。