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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:
; A# {2 F1 M- O0 O3 {2 N      一、是GPIO口直接检测单个按键6 T5 I$ t1 X5 N/ @/ _* w0 V9 [9 }
      二、是按键较多则使用矩阵键盘
1 R" H1 A& p' p. d8 h5 P      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
$ s( h- ]* N* l6 x, n1 b      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.
+ S% B$ t: b2 R( O/ t4 B        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+ E! K6 _8 }

. O, O9 ?9 l4 Z! r$ G" t      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。; P: q, a* R- X8 f+ |: {3 ?

6 K0 L( N' M- q/ w0 E. N  K. R      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。& ?: L3 j' S6 O* d: e) @

; v  B5 C+ x$ @/ t       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。6 e9 C9 m3 N3 q' x* t8 \) N
$ b# h: ]3 g  O! y( b5 W4 y
      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。
* u' a$ g6 C( E! e# [
, m: W* @6 i( Z9 Z$ D7 b
8 e* D3 n7 Z- ]- Z: J' F       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。
; E" W' P+ t$ N0 o: ^9 X3 ]$ E7 p4 T8 E$ b6 G
       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。% [& m  x/ |+ b* f/ K2 Q
       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
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9 O' u  ^. H" R* m+ y      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。) d8 x$ h/ O8 B. x) x

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发表于 2022-9-8 11:07 | 只看该作者
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发表于 2022-9-8 13:31 | 只看该作者
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