[通用 MCU] 最为精辟和实用的按键处理程序

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timfordlare 发表于 2025-9-28 23:21 | 显示全部楼层 |阅读模式
  1. 核心算法:
  2. unsigned char Trg;
  3. unsigned char Cont;
  4. void KeyRead( void )
  5. {
  6.     unsigned char ReadData = PINB^0xff;   // 1
  7.     Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont);      // 2
  8.     Cont = ReadData;                                // 3
  9. }
  10. 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!!
  11. 下面是程序解释:
  12. Trg(triger) 代表的是触发,Cont(continue)代表的是连续按下。
  13. 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。
  14. 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。
  15. 3:算法2,用来计算连续变量。
  16. 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。
  17. 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。
  18. (1)       没有按键的时候
  19. 端口为0xff,ReadData读端口并且取反,很显然,就是 0x00 了。
  20. 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。
  21. Cont = ReadData; 保存Cont 其实就是等于ReadData,为0;
  22. 结果就是:
  23. ReadData = 0;
  24. Trg = 0;
  25. Cont = 0;
  26. (2)       第一次PB0按下的情况
  27. 端口数据为0xfe,ReadData读端口并且取反,很显然,就是 0x01 了。
  28. 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
  29. Cont = ReadData = 0x01;
  30. 结果就是:
  31. ReadData = 0x01;
  32. Trg = 0x01;Trg只会在这个时候对应位的值为1,其它时候都为0
  33. Cont = 0x01;
  34. (3)       PB0按着不松(长按键)的情况
  35. 端口数据为0xfe,ReadData读端口并且取反是 0x01 了。
  36. 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
  37. Cont = ReadData = 0x01;
  38. 结果就是:
  39. ReadData = 0x01;
  40. Trg = 0x00;
  41. Cont = 0x01;
  42. 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?
  43. ReadData = 0x01;这个不会变,因为按键没有松开
  44. Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont) = 0x01 & (0x01 ^ 0x01) = 0 ,只要按键没有松开,这个Trg值***为 0 !!!
  45. Cont = 0x01;只要按键没有松开,这个值***是0x01!!
  46. (4)       按键松开的情况
  47. 端口数据为0xff,ReadData读端口并且取反是 0x00 了。
  48. Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont) = 0x00 & (0x00^0x01) = 0x00
  49. Cont = ReadData = 0x00;
  50. 结果就是:
  51. ReadData = 0x00;
  52. Trg = 0x00;
  53. Cont = 0x00;
  54. 很显然,这个回到了初始状态,也就是没有按键按下的状态。
  55. 总结一下,不知道想懂了没有?其实很简单,答案如下:
  56. 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。
  57. 如果还是想不懂的话,可以自己演算一下那两个表达式,应该不难理解的。
  58. 因为有了这个支持,那么按键处理就变得很爽了,下面看应用:
  59. 应用一:一次触发的按键处理
  60. 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?
  61. #define KEY_BEEP 0x01
  62. void KeyProc(void)
  63. {
  64.        if (Trg & KEY_BEEP) // 如果按下的是KEY_BEEP
  65.     {
  66.          Beep();            // 执行蜂鸣器处理函数
  67.     }
  68. }
  69. 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,hoho~~~
  70. 或者你会认为这个处理简单,没有问题,我们继续。
  71. 应用2:长按键的处理
  72. 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。
  73. 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
  74. 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(玩过电子表吧?没错,就是那个!)
  75. #define KEY_MODE 0x01    // 模式按键
  76. #define KEY_PLUS 0x02     // 加
  77. void KeyProc(void)
  78. {
  79.        if (Trg & KEY_MODE) // 如果按下的是KEY_MODE,而且你常按这按键也没有用,
  80.     {                    //它是不会执行第二次的哦 , 必须先松开再按下
  81.          Mode++;         // 模式寄存器加1,当然,这里只是演示,你可以执行你想
  82.                          // 执行的任何代码
  83.     }
  84.     if (Cont & KEY_PLUS) // 如果“加”按键被按着不放
  85.     {
  86.          cnt_plus++;       // 计时
  87.          if (cnt_plus > 100) // 20ms*100 = 2S 如果时间到
  88.          {
  89.               Func();      // 你需要的执行的程序
  90.          }         
  91.     }
  92. }
  93. 不知道各位感觉如何?我觉得还是挺简单的完成了任务,当然,作为演示用代码。
  94. 应用3:点触型按键和开关型按键的混合使用
  95. 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,但是你有没有想过,如果一个系统里面这两种按键是怎么处理的?我想起了我以前的处理,分开两个非常类似的处理程序,现在看起来真的是笨的不行了,但是也没有办法啊,结构决定了程序。不过现在好了,用上面介绍的办法,很轻松就可以搞定。
  96. 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?很简单嘛,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~~
  97. 好了,这个好用的按键处理算是说完了。可能会有朋友会问,为什么不说延时消抖问题?哈哈,被看穿了。果然不能偷懒。下面谈谈这个问题,顺便也就非常简单的谈谈我自己用时间片轮办法,以及是如何消抖的。
  98. 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。
  99. 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***逃不出“菜鸟”这个圈子。当然我也是菜鸟。我的意思是,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。当然,本文不是专门说这个的,所以也不献丑了。
  100. 我的主程序架构是这样的:
  101. volatile unsigned char Intrcnt;
  102. void InterruptHandle()    // 中断服务程序
  103. {
  104.        Intrcnt++;          // 1ms 中断1次,可变
  105. }
  106. void main(void)
  107. {
  108.        SysInit();
  109.     while(1)           // 每20ms 执行一次大循环
  110.     {
  111.         KeyRead();             // 将每个子程序都扫描一遍
  112.         KeyProc();
  113.         Func1();
  114.         Funt2();
  115.         …
  116.         …
  117.            while(1)
  118.         {
  119.               if (Intrcnt>20)     // 一直在等,直到20ms时间到
  120.               {
  121.                    Intrcnt="0";
  122.                    break;       // 返回主循环
  123.               }
  124.         }
  125.        }
  126. }
  127. 貌似扯远了,回到我们刚才的问题,也就是怎么做按键消抖处理。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。好了,下面是我的消抖部分:很简单
  128. 基本架构如上,我自己比较喜欢的,一直在用。当然,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,具体参考其它资料咯。
  129. 懂得基本原理之后,至于怎么用就大家慢慢思考了,我想也难不到聪明的工程师们。例如还有一些处理,
  130. 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。


kingTek 发表于 2025-9-29 07:27 来自手机 | 显示全部楼层
20多年前就是这样写了,比这更高明的还有呢!
AdaMaYun 发表于 2025-9-29 10:52 | 显示全部楼层
精辟和实用的按键处理程序学习一下
LOVEEVER 发表于 2025-9-29 13:49 | 显示全部楼层
状态机机制还是很不错的
szt1993 发表于 2025-9-30 11:16 | 显示全部楼层
按键程序了解一下
中国龙芯CDX 发表于 2025-9-30 13:49 | 显示全部楼层
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