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[资料分享与下载] 两种键盘扫描程序的比较

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 楼主| Luis德华 发表于 2015-10-22 08:41 | 显示全部楼层 |阅读模式
键盘扫描程序, Value, dc, unsigned, 端口
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
复制
  1. /*********************************/
    

  2. //采集当前键盘端口数据，并且返回键盘端口的值
    

  3. /*********************************/
    

  4. unsigned char scanKey( )
    

  5. {
    

  6.      unsigned char value1,value2;
    

  7.      unsigned char  m,n;
    


  8. 

  9.      P2 =0xff;
    

  10.      value1 = P2;
    


  11. 

  12.     if(value1!=0xff)
    

  13.     {
    

  14.         for(m=0;m<100;m++)
    

  15.             for(n=0;n<100;n++);
    

  16.          value2 = P2;
    


  17. 

  18.           if(value1==value2)
    

  19.           {           
    

  20.              while(P2!=0xff)
    

  21.             {   
    


  22. 

  23.             }
    

  24.          return value1;
    

  25.      }
    

  26.    }
    

  27.    return 0xff;
    

  28. }
这段代码运行是没有问题的，通过
复制
  1.  for(m=0;m<100;m++)
    

  2.             for(n=0;n<100;n++);
    

  3.          value2 = P2;
    


  4. 

  5.           if(value1==value2)
    

  6.           {           
    

  7.              while(P2!=0xff)
    

  8.             {   
    


  9. 

  10.             }
    

  11.          return value1;


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 楼主| Luis德华 发表于 2015-10-22 08:41 | 显示全部楼层
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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  1. sbit SET_KEY_PIN      = P2^1;  // 设定键盘 S1
    

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

  3.   sbit UP_KEY_PIN       = P2^2;  // 加键  S2
    

  4.   sbit DOWN_KEY_PIN     = P2^5;  // 减键  S4
    

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

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


  7. 

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


  9. 

  10.   static unsigned int  KEY_VALUE =0;
    


  11. 

  12. unsigned char readKey( )
    

  13. {
    

  14.     unsigned char keyValue = 0x00;
    


  15. 

  16.      SET_KEY_PIN      =1;  
    

  17.      WATER_KEY_PIN    =1;
    

  18.      UP_KEY_PIN       =1;
    

  19.      DOWN_KEY_PIN     =1;
    

  20.      STOP_KEY_PIN     =1;
    

  21.      START_KEY_PIN    =1;
    

  22.   if( !SET_KEY_PIN )    keyValue  = SET_KEY_BIT;
    

  23.   if( !WATER_KEY_PIN )  keyValue |= WATER_KEY_BIT;
    

  24.   if( !UP_KEY_PIN )     keyValue |= UP_KEY_BIT;
    

  25.   if( !DOWN_KEY_PIN )   keyValue |= DOWN_KEY_BIT;
    

  26.   if( !STOP_KEY_PIN )   keyValue |= STOP_KEY_BIT;
    

  27.   if( !START_KEY_PIN )  keyValue |= RUN_KEY_BIT;
    

  28.   return keyValue;
    

  29. }
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 楼主| Luis德华 发表于 2015-10-22 08:42 | 显示全部楼层
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  1. void keyScan( )
    

  2. {
    

  3.     static unsigned char stateMachine = 0;
    

  4.     static unsigned char keyValue1 = 0;
    

  5.     static unsigned char keyValue2 = 0;
    


  6. 

  7.     switch( stateMachine )
    

  8.     {
    

  9.       case 0:
    

  10.              keyValue1=readKey( );
    

  11.              if(!keyValue1) return;
    

  12.              KEY_DELAY_DEC_TIMER = KEY_DELAY_DEC_TIMER_MAX;
    

  13.              stateMachine = 1;        
    

  14.            break;
    

  15.       case 1:
    

  16.           if( KEY_DELAY_DEC_TIMER )
    

  17.           {
    

  18.                keyValue2=readKey( );
    


  19. 

  20.               if( keyValue1 != keyValue2) stateMachine = 0;
    

  21.            }
    

  22.            else
    

  23.            {
    

  24.                if(( keyValue2== STOP_KEY_BIT )
    

  25.                    ||( keyValue2== SET_KEY_BIT ))
    

  26.                {
    

  27.                    stateMachine = 2;
    

  28.                    KEY_DELAY_INC_TIMER =0;
    

  29.                 }
    

  30.                else
    

  31.                {
    

  32.                     KEY_VALUE = keyValue2;
    

  33.                     stateMachine = 3;
    

  34.                }
    


  35. 

  36.             }
    

  37.          break;
    

  38.        case 2: //等待延时3秒以上
    

  39.              keyValue2 = readKey( );
    

  40.              if( keyValue2 )
    

  41.              {
    

  42.                   if( KEY_DELAY_INC_TIMER > KEY_DELAY_INC_TIMER_MAX)  
    

  43.                   {                  
    

  44.                       if(keyValue2== STOP_KEY_BIT )
    

  45.                   {
    

  46.                       //清除错误
    

  47.                       KEY_VALUE = CLEAR_ER_KEY_CMD;
    

  48.                    }
    

  49.                    else
    

  50.                    {
    


  51. 

  52.                        if( keyValue2== SET_KEY_BIT )
    

  53.                        {
    


  54. 

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

  56.                            KEY_VALUE = ENTER_USER_MENU_CMD;
    

  57.                         }
    

  58.                        else
    

  59.                         {
    

  60.                              KEY_VALUE = 0;
    


  61. 

  62.                          }
    

  63.                     }
    

  64.                       stateMachine = 3;
    

  65.                  }
    

  66.              }
    

  67.             else
    

  68.             {
    


  69. 

  70.                      KEY_VALUE = keyValue1;
    

  71.                       stateMachine = 3;
    

  72.             }
    


  73. 

  74.              break;
    

  75.      case 3:  //等待键盘释放
    

  76.                keyValue2 = readKey( );
    

  77.                if( !keyValue2 )
    

  78.                {
    

  79.                    stateMachine = 0;
    

  80.                }  
    

  81.                break;
    

  82.      default:
    

  83.               break;
    

  84.    }
    

  85. }
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 楼主| Luis德华 发表于 2015-10-22 08:42 | 显示全部楼层
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  1. unsigned int getKey( )
    

  2. {
    

  3.     unsigned int keyVlue ;
    


  4. 

  5.      keyVlue = KEY_VALUE;
    


  6. 

  7.      KEY_VALUE = 0x00;
    


  8. 

  9.       return keyVlue;
    


  10. 

  11. }

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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  1. INTERRUPT (TIMER4_ISR, INTERRUPT_TIMER4)
    

  2. {
    

  3.     if( KEY_DELAY_DEC_TIMER > 0 ) KEY_DELAY_DEC_TIMER--;
    

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


  5. 


  6. 

  7. }
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 楼主| Luis德华 发表于 2015-10-22 08:43 | 显示全部楼层
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：
复制
  1. while(1)
    

  2.   {
    

  3.       Watchdog_operation(FEED);
    


  4. 

  5.    。。。。
    

  6.      keyScan( );
    

  7.      key = getKey( );
    

  8.      exeKeyCmd( key );
    

  9.    。。。。。
    


  10. 


  11. 

  12.    }

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！
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小番茄 发表于 2015-10-22 09:17 | 显示全部楼层
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。
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仙女山 发表于 2015-10-22 09:26 | 显示全部楼层
Luis德华 发表于 2015-10-22 08:42
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。 keySca ...

这个工程师写的程序确实严谨，学习了
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芙蓉洞 发表于 2015-10-22 09:33 | 显示全部楼层
Luis德华 发表于 2015-10-22 08:42

第二种按键程序写的确实棒，收下了
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gyh974 发表于 2015-10-22 14:55 | 显示全部楼层
很详细的分析！谢谢楼主
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