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单片机按键设计的四个方案详解

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发表于 2022-9-8 09:44 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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      在单片机系统里,按键是常见的输入设备,在本文将介绍几种按键硬件、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:
5 G8 \- G- ~5 {' U4 a      一、是GPIO口直接检测单个按键
+ C6 G* i' Q/ ]3 M      二、是按键较多则使用矩阵键盘* [& n; S" f7 M. T6 \1 @
      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* ~, w6 i" p9 g9 S) ^
      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.7 @9 k& q% b% f8 r" i. ?* F
        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”。
+ c) Q& o  K3 L. C: A
+ `- G+ {7 N/ @      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。& b# O5 t7 D( b
4 C. f2 ], }1 B1 o% B5 P
      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。* C1 v$ m3 c) @

, {& N( b% B$ b5 q* f       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。
- J6 t6 o; R( [( W+ E- M5 k
5 W; j: j- s& K) v3 \      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。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。0 r5 N% Q4 v9 X8 W/ _/ ~' o

# g8 k/ L+ A! _3 E# U" M
2 o2 n7 g( _  y, u0 S7 `- Z" G( `       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。
6 Z0 P4 I* O* \. S. P8 M
# d% t4 J- g! T/ y       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。
0 {2 D/ V* L: o8 E8 E       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。更多学习交流可以加Q3472880374
8 c) f) P' x# o9 L- z0 C+ A2 v
) _1 p1 f3 ~9 J# A* d1 ]& y( M1 ~      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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发表于 2022-9-8 11:07 | 只看该作者
分享知识,提高同行之间的技术水平。

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发表于 2022-9-8 13:31 | 只看该作者
对知识渴求与热爱,不论小白,还是技术大牛都能在一起互相交流共同进步。
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