【MM32+模块】系列：04、按键检测
本帖最后由 xld0932 于 2022-4-6 14:08 编辑#申请原创# @21小跑堂
在项目中，按键检测是我们最常用的功能；对于芯片资源比较富裕时，我们可以用独立按键，在功能上既可以被独立检测，也可以实现组合检测的功能；如果按键比较多时，我们可以考虑矩阵按键，比如将之前需要16个引脚实现的独立按键，通过8个引脚实现4*4的按键矩阵，这样在按键数量保持不变的情况下，减小了MCU使用引脚的资源；当然在MCU资源很紧张，又要实现多个按键功能的时候，我们可以使用ADC来实现按键检测，这种通过1个ADC通道的检测方式只能够实现每一个按键的独立检测，无法做按键组合的效果了；当然还有其它的按键检测方式，结合MCU资源和按键功能定义，总能找到一种适合你项目的按键检测方案。
本文结合淘宝上买到的3个常用的按键模块，来分别讲述一下基于MM32F0140在不同方式下按键检测的实现：1、独立按键2、矩阵按键3、ADC按键
独立按键
独立按键方式每一个按键需要占用一个MCU引脚资源，根据硬件设计可以配置成上拉或下拉输入，通过检测按键是否处于低/高电平来判断按键是否被按下，检测按键是否处于高/低电平来判断按键是否又被释放；每一个按键都可以独立被检测，每个按键可以实现独立的个体功能，也可以同时检测两个或者多个按键来实现组合按键的功能，实现比较灵活，缺点就是随着按键数量的增多，所占用的MCU也会同步递增。
独立按键实现代码1：每个按键独立功能实现
void KEY_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBENR_GPIOB, ENABLE);
GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin= GPIO_Pin_0| GPIO_Pin_1| GPIO_Pin_2 |
GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
TASK_Append(TASK_ID_KEY, KEY_Scan, 10);
}
void KEY_SubScan(uint8_t *State, uint8_t *Count, uint8_t Value, char *Name)
{
if(*State == 0)
{
if(Value != Bit_RESET) *Count += 1;
else *Count= 0;
if(*Count > 5)
{
*Count = 0; *State = 1;
printf("\r\n%s Pressed", Name);
}
}
else
{
if(Value == Bit_RESET) *Count += 1;
else *Count= 0;
if(*Count > 5)
{
*Count = 0; *State = 0;
printf("\r\n%s Release", Name);
}
}
}
void KEY_Scan(void)
{
static uint8_t KeyState = {0, 0, 0, 0, 0};
static uint8_t KeyCount = {0, 0, 0, 0, 0};
KEY_SubScan(&KeyState, &KeyCount, GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_0),"BLACKKEY");
KEY_SubScan(&KeyState, &KeyCount, GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1),"RED KEY");
KEY_SubScan(&KeyState, &KeyCount, GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_2),"GREENKEY");
KEY_SubScan(&KeyState, &KeyCount, GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_10), "YELLOW KEY");
KEY_SubScan(&KeyState, &KeyCount, GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11), "BLUE KEY");
}
独立按键运行效果1：
独立按键实现代码2：每个按键独立功能实现，且支持长按、短按、连击上报功能
#define KEY_NUMBER 5
#define KEY_STATE_IDLE 0
#define KEY_STATE_PRESSED 1
#define KEY_STATE_RELEASE 2
typedef struct
{
uint32_t RCCn;
GPIO_TypeDef *GPIOn;
uint16_t PINn;
GPIOMode_TypeDef Mode;
BitAction IDLE;
char *Name;
} KEY_GROUP_TypeDef;
typedef struct
{
uint8_tState;
uint8_tValue;
uint8_tCount;
uint16_t Debounce;
uint16_t Interval;
uint8_tTrigger;
} KEY_TypeDef;
KEY_GROUP_TypeDef KEY_GROUP =
{
{RCC_AHBENR_GPIOB, GPIOB, GPIO_Pin_0 , GPIO_Mode_IPD, Bit_RESET, "BLACKKEY"},
{RCC_AHBENR_GPIOB, GPIOB, GPIO_Pin_1 , GPIO_Mode_IPD, Bit_RESET, "RED KEY"},
{RCC_AHBENR_GPIOB, GPIOB, GPIO_Pin_2 , GPIO_Mode_IPD, Bit_RESET, "GREENKEY"},
{RCC_AHBENR_GPIOB, GPIOB, GPIO_Pin_10, GPIO_Mode_IPD, Bit_RESET, "YELLOW KEY"},
{RCC_AHBENR_GPIOB, GPIOB, GPIO_Pin_11, GPIO_Mode_IPD, Bit_RESET, "BLUE KEY"},
};
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
KEY_TypeDef UserKEY =
{
{0, 0, 0, 0, 0, 0},
{0, 0, 0, 0, 0, 0},
{0, 0, 0, 0, 0, 0},
{0, 0, 0, 0, 0, 0},
{0, 0, 0, 0, 0, 0},
};
void KEY_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
for(uint8_t i = 0; i < KEY_NUMBER; i++)
{
RCC_AHBPeriphClockCmd(KEY_GROUP.RCCn, ENABLE);
GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin= KEY_GROUP.PINn;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;
GPIO_Init(KEY_GROUP.GPIOn, &GPIO_InitStructure);
}
TASK_Append(TASK_ID_KEY, KEY_Scan, 10);
}
uint8_t KEY_Read(uint8_t Index)
{
return GPIO_ReadInputDataBit(KEY_GROUP.GPIOn, KEY_GROUP.PINn);
}
void KEY_SubScan(uint8_t Index)
{
/* 读取当前的按键值 */
uint8_t Value = KEY_Read(Index);
switch(UserKEY.State)
{
/*
* 在没有按键被按下的状态, 检测到有按键被按下, 进行消抖处理, 然后切换状态
*/
case KEY_STATE_IDLE:
if(Value != KEY_GROUP.IDLE)
{
if(UserKEY.Debounce++ == 1)
{
UserKEY.State = KEY_STATE_PRESSED;
UserKEY.Value = Value;
UserKEY.Debounce = 0;
}
}
else
{
UserKEY.Debounce = 0;
}
break;
/*
* 在确认有按键被按下的状态, 仍然检测到有按键被按下, 继续进行消抖处理, 然后切换状态
* 如果没有检测到有按键被按下, 说明上一个状态读取到的按键值是误触发, 返回到按键IDLE
*/
case KEY_STATE_PRESSED:
if(Value == UserKEY.Value)
{
if(UserKEY.Debounce++ == 1)
{
UserKEY.State = KEY_STATE_RELEASE;
UserKEY.Debounce = 0;
UserKEY.Interval = 100; /* 长按触发时间 */
UserKEY.Trigger= 0;
}
}
else
{
UserKEY.State = KEY_STATE_IDLE;
UserKEY.Debounce = 0;
}
break;
/*
* 在这个状态就是确认有按键被按下, 等待按键被释放的状态; 根据按键被按下的时间长短,
* 来判断当前是短按还是长按, 是否触发长按检测和处理
*/
case KEY_STATE_RELEASE:
if(Value != UserKEY.Value)
{
if(UserKEY.Trigger == 0)
{
printf("\r\n%s Short Click", KEY_GROUP.Name);
}
UserKEY.State = KEY_STATE_IDLE;
UserKEY.Value = 0;
UserKEY.Debounce = 0;
UserKEY.Interval = 0;
UserKEY.Trigger= 0;
}
else
{
if(UserKEY.Debounce++ == UserKEY.Interval)
{
printf("\r\n%s LongClick", KEY_GROUP.Name);
UserKEY.Debounce = 0;
UserKEY.Interval = 25; /* 长按上键时间 */
UserKEY.Trigger= 1;
}
}
break;
default: break;
}
}
void KEY_Scan(void)
{
for(uint8_t i = 0; i < KEY_NUMBER; i++)
{
KEY_SubScan(i);
}
}
独立按键运行效果2：
矩阵按键
矩阵按键所使用的MCU资源相比于独立按键要节省很多，缺点就是在一个矩阵中的按键无法实现组合按键检测的功能，按键检测都需要逐一识别，如果真需要实现组合按键的功能，可以先按下某一按键松开后，再一定时间段内再按下其它按键的方式来实现，但这样做在检测单一按键功能的时候，肯定会增加检测单一按键的时长了，如何运用，需要结合项目来取舍了。
矩阵按键实现代码：void KEY_Init(void)
{
TASK_Append(TASK_ID_KEY, KEY_Scan, 10);
}
uint8_t KEY_ScanX(void)
{
uint8_t Value = 0;
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBENR_GPIOA, ENABLE);
/* 配置X为下拉输入模式 */
GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_IPD;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBENR_GPIOB, ENABLE);
/* 配置Y为输出模式 */
GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_10;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
/* Y输出高电平 */
GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_10, Bit_SET);
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_4) == Bit_SET) Value |= 0x01;
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_5) == Bit_SET) Value |= 0x02;
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_6) == Bit_SET) Value |= 0x04;
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_7) == Bit_SET) Value |= 0x08;
return Value;
}
uint8_t KEY_ScanY(void)
{
uint8_t Value = 0;
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBENR_GPIOA, ENABLE);
/* 配置X为输出模式 */
GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
/* X输出低电平 */
GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7, Bit_RESET);
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBENR_GPIOB, ENABLE);
/* 配置Y为上拉输入模式 */
GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_10;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_IPU;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_0 ) == Bit_RESET) Value |= 0x10;
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1 ) == Bit_RESET) Value |= 0x20;
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_2 ) == Bit_RESET) Value |= 0x40;
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_10) == Bit_RESET) Value |= 0x80;
return Value;
}
void KEY_Scan(void)
{
uint8_t KEY_TABLE =
{
{0x88, '1'}, {0x84, '2'}, {0x82, '3'}, {0x81, 'A'},
{0x48, '4'}, {0x44, '5'}, {0x42, '6'}, {0x41, 'B'},
{0x28, '7'}, {0x24, '8'}, {0x22, '9'}, {0x21, 'C'},
{0x18, '*'}, {0x14, '0'}, {0x12, '#'}, {0x11, 'D'},
};
uint8_t Value = KEY_ScanX() | KEY_ScanY();
for(uint8_t i = 0; i < 16; i++)
{
if(Value == KEY_TABLE)
{
printf("\r\nKEY[%c] : 0x%02x", KEY_TABLE, KEY_TABLE);
}
}
while(KEY_ScanX() | KEY_ScanY()); /* 等待按键抬起 */
}
矩阵按键运行效果：
ADC按键
ADC按键是最节省MCU资源的一种按键检测方式，在一条ADC通道上按键被按下后，通过改变分压电阻的方式来改变ADC通道的采样电压，不同的电压对应一个按键；ADC按键方式一个ADC通道只占用一个MCU引脚资源，但这种方式虽说节省MCU资源，但在一个ADC通道上也不可以挂载太多的按键，因为在系统运行过程中，ADC的值是存在波动的，为了能够准确的检测出是哪个按键被按下，就需要将分压电阻后的电压值明显的区分开，不能因为系统电压的波动导致按键检测的重叠；在电路设计和元器件选型上，分压电阻需要使用高精度的，在布板时需要考虑系统或者外界的干扰源，尽量减小对按键电压采样的影响，通过合理的分配按键电压节点，可以提升按键挂载数量，以及按键检测的准确度。
ADC按键实现代码：
void KEY_Init(void)
{
ADC_InitTypeDefADC_InitStructure;
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2ENR_ADC1, ENABLE);
ADC_StructInit(&ADC_InitStructure);
ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;
ADC_InitStructure.ADC_PRESCARE = ADC_PCLK2_PRESCARE_16;
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Imm;
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_3, 0, ADC_Samctl_240_5);
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBENR_GPIOA, ENABLE);
GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_AIN;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
TASK_Append(TASK_ID_KEY, KEY_Scan, 10);
}
uint8_t KEY_Read(void)
{
uint16_t Value = 0, Delta = 50;
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);
while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_IT_EOC));
ADC_ClearFlag(ADC1, ADC_FLAG_EOC);
Value = ADC_GetConversionValue(ADC1);
if(Value < (0 + Delta))
{
return 1;
}
else if((Value > (570- Delta)) && (Value < (570+ Delta)))
{
return 2;
}
else if((Value > (1320 - Delta)) && (Value < (1370 + Delta)))
{
return 3;
}
else if((Value > (2020 - Delta)) && (Value < (2020 + Delta)))
{
return 4;
}
else if((Value > (2950 - Delta)) && (Value < (2950 + Delta)))
{
return 5;
}
else
{
return 0;
}
}
void KEY_Scan(void)
{
static uint8_t KeyCount = 0;
static uint8_t KeyState = 0;
static uint8_t KeyValue = 0;
char *KEY_NAME = {"NUL", "SW1", "SW2", "SW3", "SW4", "SW5"};
uint8_t Value = KEY_Read();
if(KeyState == 0)
{
if(Value != 0)
{
if(KeyCount++ > 5)
{
KeyCount = 0;
KeyState = 1;
KeyValue = Value;
}
}
else
{
KeyCount = 0;
}
}
else
{
if(Value != KeyValue)
{
if(KeyCount++ > 5)
{
printf("\r\n%s Clicked", KEY_NAME);
KeyCount = 0;
KeyState = 0;
KeyValue = 0;
}
}
else
{
KeyCount = 0;
}
}
}
ADC按键运行效果：
附件软件工程源代码：
基于MM32分享了3种比较常用的按键检测方式：独立按键检测、矩阵按键检测、ADC按键检测 学习了，谢谢讲解。 chenqianqian 发表于 2022-4-9 10:10
学习了，谢谢讲解。
点击头像“关注我”一起进步，在我的主页可以学习更多技术干货哦 楼主，你经常用灵动的单片机做项目吗？有没有什么常规量大的芯片推荐啊？ 王久强 发表于 2022-4-13 11:59
楼主，你经常用灵动的单片机做项目吗？有没有什么常规量大的芯片推荐啊？ ...
我们现在用的是MM32F0140系列的MCU做项目的，具体用哪个芯片根据你的功能需求，问一下灵动的代理了；一般官网上呈现出来的都是主推的吧…… 好的好的，谢谢 本帖最后由 xld0932 于 2022-4-14 13:37 编辑
#申请原创# @21小跑堂
另外还有几个常见的按键模块如下图所示：
五向控制模块：其中COM端可以连接VCC或者GND，在连接VCC时，GPIO需要设置成IPD模式，判断按下是应该是处于Bit_SET状态；在连接GND时，GPIO需要设置成IPU模式，判断按下时应该是处于Bit_RESET状态。
4*4矩阵按键：
3*4矩阵键盘：
4*4矩阵键盘：
更新软件工程源代码：
突然想到，还有电容触摸按键在后面再安排分享 怎么去抖的呀 这样做比较节省引脚啊 一共需要多少个引脚啊 整个思路都非常清晰啊 一般这种使用寿命是多久啊 第一次了解ADC按键 keaibukelian 发表于 2022-5-2 14:13
第一次了解ADC按键
嗯，用的还挺多的呢 之前，还定制过按键了 ADC按键，是不是一个adc端可以挂载多个按键 koala889 发表于 2022-5-15 08:01
ADC按键，是不是一个adc端可以挂载多个按键
是的，在硬件上每个按键被按下之后所对应的ADC值，应有效的区分开来，不会因为ADC的采样波动而影响按键的误识别
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