單片機(jī)按鍵消抖程序（轉(zhuǎn)）

菲利盟電子

通常按鍵所用的開關(guān)都是機(jī)械彈性開關(guān)，當(dāng)機(jī)械觸點(diǎn)斷開、閉合時(shí)，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開關(guān)在閉合時(shí)不會馬上就穩(wěn)定的接通，在斷開時(shí)也不會一下子徹底斷開，而是在閉合和斷開的瞬間伴隨了一連串的抖動，如圖 8-10 所示。

圖 8-10  按鍵抖動狀態(tài)圖

按鍵穩(wěn)定閉合時(shí)間長短是由操作人員決定的，通常都會在 100ms 以上，刻意快速按的話能達(dá)到 40-50ms 左右，很難再低了。抖動時(shí)間是由按鍵的機(jī)械特性決定的，一般都會在 10ms以內(nèi)，為了確保程序?qū)Π存I的一次閉合或者一次斷開只響應(yīng)一次，必須進(jìn)行按鍵的消抖處理。當(dāng)檢測到按鍵狀態(tài)變化時(shí)，不是立即去響應(yīng)動作，而是先等待閉合或斷開穩(wěn)定后再進(jìn)行處理。按鍵消抖可分為硬件消抖和軟件消抖。

硬件消抖就是在按鍵上并聯(lián)一個(gè)電容，如圖 8-11 所示，利用電容的充放電特性來對抖動過程中產(chǎn)生的電壓毛刺進(jìn)行平滑處理，從而實(shí)現(xiàn)消抖。但實(shí)際應(yīng)用中，這種方式的效果往往不是很好，而且還增加了成本和電路復(fù)雜度，所以實(shí)際中使用的并不多。

圖 8-11  硬件電容消抖

在絕大多數(shù)情況下，我們是用軟件即程序來實(shí)現(xiàn)消抖的。最簡單的消抖原理，就是當(dāng)檢測到按鍵狀態(tài)變化后，先等待一個(gè) 10ms 左右的延時(shí)時(shí)間，讓抖動消失后再進(jìn)行一次按鍵狀態(tài)檢測，如果與剛才檢測到的狀態(tài)相同，就可以確認(rèn)按鍵已經(jīng)穩(wěn)定的動作了。將上一個(gè)的程序稍加改動，得到新的帶消抖功能的程序如下。
#include

sbit ADDR0 = P1^0;
sbit ADDR1 = P1^1;
sbit ADDR2 = P1^2;
sbit ADDR3 = P1^3;
sbit ENLED = P1^4;
sbit KEY1 = P2^4;
sbit KEY2 = P2^5;
sbit KEY3 = P2^6;
sbit KEY4 = P2^7;

unsigned char code LedChar[] = { //數(shù)碼管顯示字符轉(zhuǎn)換表
0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8,
0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xC6, 0xA1, 0x86, 0x8E
};

void delay();
void main(){
bit keybuf = 1; //按鍵值暫存，臨時(shí)保存按鍵的掃描值
bit backup = 1; //按鍵值備份，保存前一次的掃描值
unsigned char cnt = 0; //按鍵計(jì)數(shù)，記錄按鍵按下的次數(shù)

ENLED = 0;  //選擇數(shù)碼管 DS1 進(jìn)行顯示
ADDR3 = 1;
ADDR2 = 0;
ADDR1 = 0;
ADDR0 = 0;
P2 = 0xF7;  //P2.3 置 0，即 KeyOut1 輸出低電平
P0 = LedChar[cnt];  //顯示按鍵次數(shù)初值

while (1){
keybuf = KEY4;  //把當(dāng)前掃描值暫存
if (keybuf != backup){  //當(dāng)前值與前次值不相等說明此時(shí)按鍵有動作
delay();  //延時(shí)大約 10ms
if (keybuf == KEY4){  //判斷掃描值有沒有發(fā)生改變，即按鍵抖動
if (backup == 0){  //如果前次值為 0，則說明當(dāng)前是彈起動作
cnt++;  //按鍵次數(shù)+1
//只用 1 個(gè)數(shù)碼管顯示，所以加到 10 就清零重新開始
if (cnt >= 10){
cnt = 0;
}
P0 = LedChar[cnt]; //計(jì)數(shù)值顯示到數(shù)碼管上
}
backup = keybuf; //更新備份為當(dāng)前值，以備進(jìn)行下次比較
}
}
}
}
/* 軟件延時(shí)函數(shù)，延時(shí)約 10ms */
void delay(){
unsigned int i = 1000;
while (i--);
}
大家把這個(gè)程序下載到板子上再進(jìn)行試驗(yàn)試試，按一下按鍵而數(shù)字加了多次的問題是不是就這樣解決了？把問題解決掉的感覺是不是很爽呢？

這個(gè)程序用了一個(gè)簡單的算法實(shí)現(xiàn)了按鍵的消抖。作為這種很簡單的演示程序，我們可以這樣來寫，但是實(shí)際做項(xiàng)目開發(fā)的時(shí)候，程序量往往很大，各種狀態(tài)值也很多， while(1)這個(gè)主循環(huán)要不停的掃描各種狀態(tài)值是否有發(fā)生變化，及時(shí)的進(jìn)行任務(wù)調(diào)度，如果程序中間加了這種 delay 延時(shí)操作后，很可能某一事件發(fā)生了，但是我們程序還在進(jìn)行 delay 延時(shí)操作中，當(dāng)這個(gè)事件發(fā)生完了，程序還在 delay 操作中，當(dāng)我們 delay 完事再去檢查的時(shí)候，已經(jīng)晚了，已經(jīng)檢測不到那個(gè)事件了。為了避免這種情況的發(fā)生，我們要盡量縮短 while(1)循環(huán)一次所用的時(shí)間，而需要進(jìn)行長時(shí)間延時(shí)的操作，必須想其它的辦法來處理。

那么消抖操作所需要的延時(shí)該怎么處理呢？其實(shí)除了這種簡單的延時(shí)，我們還有更優(yōu)異的方法來處理按鍵抖動問題。舉個(gè)例子：我們啟用一個(gè)定時(shí)中斷，每 2ms 進(jìn)一次中斷，掃描一次按鍵狀態(tài)并且存儲起來，連續(xù)掃描 8 次后，看看這連續(xù) 8 次的按鍵狀態(tài)是否是一致的。8 次按鍵的時(shí)間大概是 16ms，這 16ms 內(nèi)如果按鍵狀態(tài)一直保持一致，那就可以確定現(xiàn)在按鍵處于穩(wěn)定的階段，而非處于抖動的階段，如圖 8-12。

圖 8-12  按鍵連續(xù)掃描判斷

假如左邊時(shí)間是起始 0 時(shí)刻，每經(jīng)過 2ms 左移一次，每移動一次，判斷當(dāng)前連續(xù)的 8 次按鍵狀態(tài)是不是全 1 或者全 0，如果是全 1 則判定為彈起，如果是全 0 則判定為按下，如果0 和 1 交錯(cuò)，就認(rèn)為是抖動，不做任何判定。想一下，這樣是不是比簡單的延時(shí)更加可靠？

利用這種方法，就可以避免通過延時(shí)消抖占用單片機(jī)執(zhí)行時(shí)間，而是轉(zhuǎn)化成了一種按鍵狀態(tài)判定而非按鍵過程判定，我們只對當(dāng)前按鍵的連續(xù) 16ms 的 8 次狀態(tài)進(jìn)行判斷，而不再關(guān)心它在這 16ms 內(nèi)都做了什么事情，那么下面就按照這種思路用程序?qū)崿F(xiàn)出來，同樣只以K4 為例。
#include

sbit ADDR0 = P1^0;
sbit ADDR1 = P1^1;
sbit ADDR2 = P1^2;
sbit ADDR3 = P1^3;
sbit ENLED = P1^4;
sbit KEY1 = P2^4;
sbit KEY2 = P2^5;
sbit KEY3 = P2^6;
sbit KEY4 = P2^7;

unsigned char code LedChar[] = {  //數(shù)碼管顯示字符轉(zhuǎn)換表
0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8,
0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xC6, 0xA1, 0x86, 0x8E
};
bit KeySta = 1;  //當(dāng)前按鍵狀態(tài)

void main(){
bit backup = 1;  //按鍵值備份，保存前一次的掃描值
unsigned char cnt = 0;  //按鍵計(jì)數(shù)，記錄按鍵按下的次數(shù)
EA = 1;  //使能總中斷
ENLED = 0;  //選擇數(shù)碼管 DS1 進(jìn)行顯示
ADDR3 = 1;
ADDR2 = 0;
ADDR1 = 0;
ADDR0 = 0;
TMOD = 0x01; //設(shè)置 T0 為模式 1
TH0 = 0xF8; //為 T0 賦初值 0xF8CD，定時(shí) 2ms
TL0 = 0xCD;
ET0 = 1;  //使能 T0 中斷
TR0 = 1;  //啟動 T0
P2 = 0xF7;  //P2.3 置 0，即 KeyOut1 輸出低電平
P0 = LedChar[cnt];  //顯示按鍵次數(shù)初值

while (1){
if (KeySta != backup){  //當(dāng)前值與前次值不相等說明此時(shí)按鍵有動作
if (backup == 0){  //如果前次值為 0，則說明當(dāng)前是彈起動作
cnt++;  //按鍵次數(shù)+1
if (cnt >= 10){  //只用 1 個(gè)數(shù)碼管顯示，所以加到 10 就清零重新開始
cnt = 0;
}
P0 = LedChar[cnt]; //計(jì)數(shù)值顯示到數(shù)碼管上
}
//更新備份為當(dāng)前值，以備進(jìn)行下次比較
backup = KeySta;
}
}
}
/* T0 中斷服務(wù)函數(shù)，用于按鍵狀態(tài)的掃描并消抖 */
void InterruptTimer0() interrupt 1{
//掃描緩沖區(qū)，保存一段時(shí)間內(nèi)的掃描值
static unsigned char keybuf = 0xFF;

TH0 = 0xF8; //重新加載初值
TL0 = 0xCD;
//緩沖區(qū)左移一位，并將當(dāng)前掃描值移入最低位
keybuf = (keybuf<<1) | KEY4;
//連續(xù) 8 次掃描值都為 0，即 16ms 內(nèi)都只檢測到按下狀態(tài)時(shí)，可認(rèn)為按鍵已按下
if (keybuf == 0x00){
KeySta = 0;
//連續(xù) 8 次掃描值都為 1，即 16ms 內(nèi)都只檢測到彈起狀態(tài)時(shí)，可認(rèn)為按鍵已彈起
}else if (keybuf == 0xFF){
KeySta = 1;
}
else{
//其它情況則說明按鍵狀態(tài)尚未穩(wěn)定，則不對 KeySta 變量值進(jìn)行更新
}
}
這個(gè)算法是我們在實(shí)際工程中經(jīng)常使用按鍵所總結(jié)的一個(gè)比較好的方法，介紹給大家，今后都可以用這種方法消抖了。當(dāng)然，按鍵消抖也還有其它的方法，程序?qū)崿F(xiàn)更是多種多樣，大家也可以再多考慮下其它的算法，拓展下思路。

轉(zhuǎn)載“玩轉(zhuǎn)單片機(jī)”

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