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单片机按键设计方案

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Sode|  楼主 | 2018-9-26 10:54 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 Sode 于 2018-9-26 10:55 编辑

单片机按键设计方案


在单片机系统里,按键是常见的输入设备,在本文介绍几种按键硬件、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:


一是GPIO口直接检测单个按键,如图1.1所示;

二是按键较多则使用矩阵键盘,如图1.2所示;

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;

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。



图1.1方案一


图1.2方案二


图1.3方案三


图1.4方案四


在以上四种设计上,各有优点和不足。

第一种是最简单和最基础的,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”。

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。

第三种方式是效率最高,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。

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。


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。

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。


图1.5 改进一

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。



图1.6 改进二


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。

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。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。

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。



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沙发
Sode|  楼主 | 2018-9-26 10:56 | 只看该作者
单片机按键设计方案

文档1.pdf

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dirtwillfly 2018-9-26 22:02 回复TA
感谢分享 
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51xlf| | 2018-10-6 22:07 | 只看该作者
单片机只能识别高低电平

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地板
i1mcu| | 2018-10-6 22:07 | 只看该作者
接有上拉电阻的?

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pmp| | 2018-10-6 22:07 | 只看该作者
在电平跳变的时候是有产生抖动的

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6
mmbs| | 2018-10-6 22:08 | 只看该作者
按键一端接地,另一端与I/O引脚相连

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7
1988020566| | 2018-10-6 22:08 | 只看该作者
需要加上拉电阻(10k)

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8
lzbf| | 2018-10-6 22:09 | 只看该作者
过上拉电阻接到电源和接IO口

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9
houjiakai| | 2018-10-6 22:09 | 只看该作者
矩阵键盘?

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10
youtome| | 2018-10-6 22:10 | 只看该作者
电路连接图呢?            

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11
cemaj| | 2018-10-6 22:10 | 只看该作者
可采用独立式按键结构。

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12
sanfuzi| | 2018-10-6 22:10 | 只看该作者
常用的按键电路有两种形式,独立式按键和矩阵式按键

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13
houjiakai| | 2018-10-6 22:10 | 只看该作者
矩阵键盘:编程复杂,但是节省IO口

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51xlf| | 2018-10-6 22:10 | 只看该作者
按键就相当于一个开关,按下时导通,按键弹开时断开。

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lzbf| | 2018-10-6 22:11 | 只看该作者
编程简单

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i1mcu| | 2018-10-6 22:11 | 只看该作者
按键在按下和释放的时候并不是我们想象的是一个理想的方波脉冲

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1988020566| | 2018-10-6 22:11 | 只看该作者
编程 时 只要用 检测 高低 电平 来判断是否 有 按键 按下 就可以了。

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pmp| | 2018-10-6 22:11 | 只看该作者
抖动会导致单片机采集按键状态时出现误判的情况。

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mmbs| | 2018-10-6 22:11 | 只看该作者
按键按下为低电平,未按下为高电平。

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20
sanfuzi| | 2018-10-6 22:11 | 只看该作者
当有按键按下,致使单片机的某个引脚接地,变为低电平时,我们就认为这个按键按下了。

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