【92.1 獨立按鍵的硬件電路簡介。】  上圖92.1.1 獨立按鍵電路 按鍵有兩種驅動方式，一種是獨立按鍵，一種是矩陣按鍵。1個獨立按鍵要占用1個IO口，IO口不能共用。而矩陣按鍵的IO口是分時片選復用的，用少量的IO口就可以驅動翻倍級別的按鍵數量。比如，用8個IO口只能驅動8個獨立按鍵，但是卻可以驅動16個矩陣按鍵（4x4）。因此，按鍵少的時候就用獨立按鍵，按鍵多的時候就用矩陣按鍵。這兩種按鍵的驅動本質是一樣的，都是靠識別輸入信號的下降沿（或上升沿）來識別按鍵的觸發。 獨立按鍵的硬件原理基礎，如上圖，P2.2這個IO口，在按鍵K1沒有被按下的時候，P2.2口因為單片機內部自帶上拉電阻把電平拉高，此時P2.2口是高電平的輸入狀態。當按鍵K1被按下的時候，按鍵K1左右像一根導線連接到電源的負極（GND），直接把原來P2.2口的電平拉低，此時P2.2口變成了低電平的輸入狀態。編寫按鍵驅動程序，就是要識別這個電平從高到低的過程，這個過程也叫下降沿。多說一句，51單片機的P1,P2,P3口是內部自帶上拉電阻的，而P0口是內部沒有上拉電阻的，需要外接上拉電阻。除此之外，很多單片機內部其實都沒有上拉電阻的，因此，建議大家在做獨立按鍵電路的時候，養成一個習慣，凡是按鍵輸入狀態都外接上拉電阻。 識別按鍵的下降沿觸發有四大要素：自鎖，消抖，非阻塞，清零式濾波。 “自鎖”，按鍵一旦進入到低電平，就要“自鎖”起來，避免不斷觸發按鍵，只有當按鍵被松開變成高電平的時候，才及時“解鎖”為下一次觸發做準備。 “消抖”，按鍵是一個機械觸點器件，在接觸的瞬間必然存在微觀上的機械抖動，反饋到電平的瞬間就是“高，低，高，低...”這種不穩定的電平狀態是一種干擾，但是，按鍵一旦按下去穩定了之后，這種狀態就消失，電平就一直保持穩定的低電平。消抖的本質就是濾波，要把這種接觸的瞬間抖動過濾掉，避免按鍵的“一按多觸發”。 “非阻塞”，在處理消抖的時候，必須用到延時，如果此時用阻塞的delay延時就會影響其它任務的運行效率，因此，用非阻塞的定時延時更加有優越性。 “清零式濾波”，在消抖的時候，有兩種境界，第一種境界是判斷兩次電平的狀態，中間插入“固定的時間”延時，這種方法前后一共判斷了兩次，第一次是識別到低電平就進入延時的狀態，第二次是延時后再確認一次是否繼續是低電平的狀態，這種方法的不足是，“固定的時間”全憑經驗值，但是不同的按鍵它們的抖動時間長度是不同的，除此之外，前后才判斷了兩次，在軟件的抗干擾能力上也弱了很多，“密碼等級”不夠高。第二種境界就是“清零式濾波”，“清零式濾波”非常巧妙，抗擾能力超強，它能自動過濾不同按鍵的“抖動時間”，然后再進入一個“穩定時間”的“N次識別判斷”，更加巧妙的是，在“抖動時間”和“穩定時間”兩者時間內，只要發現一次是高電平的干擾，就馬上自動清零計時器，重新開始計時。“穩定時間”一般取20ms到30ms之間，而“抖動時間”是隱藏的，在代碼上并沒有直接描寫出來，但是卻無形地融入了代碼之中，只有慢慢體會才能發現它的存在。 具體的代碼如下，實現的功能是按一次K1或者K2按鍵，就觸發一次蜂鳴器鳴叫。 \#include "REG52.H" \#define KEY\_VOICE\_TIME 50 //按鍵觸發后發出的聲音長度 \#define KEY\_FILTER\_TIME 25 //按鍵濾波的“穩定時間”25ms void T0\_time(); void SystemInitial(void) ; void Delay(unsigned long u32DelayTime) ; void PeripheralInitial(void) ; void BeepOpen(void); void BeepClose(void); void VoiceScan(void); void KeyScan(void); //按鍵識別的驅動函數，放在定時中斷里 void KeyTask(void); //按鍵任務函數，放在主函數內 sbit P3\_4=P3^4; sbit KEY\_INPUT1=P2^2; //K1按鍵識別的輸入口。 sbit KEY\_INPUT2=P2^1; //K2按鍵識別的輸入口。 volatile unsigned char vGu8BeepTimerFlag=0; volatile unsigned int vGu16BeepTimerCnt=0; volatile unsigned char vGu8KeySec=0; //按鍵的觸發序號，全局變量意味著是其它函數的接口。 void main() { SystemInitial(); Delay(10000); PeripheralInitial(); while(1) { KeyTask(); //按鍵任務函數 } } void T0\_time() interrupt 1 { VoiceScan(); KeyScan(); //按鍵識別的驅動函數 TH0=0xfc; TL0=0x66; } void SystemInitial(void) { TMOD=0x01; TH0=0xfc; TL0=0x66; EA=1; ET0=1; TR0=1; } void Delay(unsigned long u32DelayTime) { for(;u32DelayTime>0;u32DelayTime--); } void PeripheralInitial(void) { } void BeepOpen(void) { P3\_4=0; } void BeepClose(void) { P3\_4=1; } void VoiceScan(void) { static unsigned char Su8Lock=0; if(1==vGu8BeepTimerFlag&&vGu16BeepTimerCnt>0) { if(0==Su8Lock) { Su8Lock=1; BeepOpen(); } else { vGu16BeepTimerCnt--; if(0==vGu16BeepTimerCnt) { Su8Lock=0; BeepClose(); } } } } /\* 注釋一： \* 獨立按鍵掃描的詳細過程，以按鍵K1為例，如下： \* 第一步：平時沒有按鍵被觸發時，按鍵的自鎖標志,去抖動延時計數器一直被清零。 \* 第二步：一旦有按鍵被按下，去抖動延時計數器開始在定時中斷函數里累加，在還沒累加到 \* 閥值KEY\_FILTER\_TIME時，如果在這期間由于受外界干擾或者按鍵抖動，而使 \* IO口突然瞬間觸發成高電平，這個時候馬上把延時計數器Su16KeyCnt1清零了,這個過程 \* 非常巧妙，非常有效地去除瞬間的雜波干擾。以后凡是用到開關感應器的時候， \* 都可以用類似這樣的方法去干擾。 \* 第三步：如果按鍵按下的時間達到閥值KEY\_FILTER\_TIME時，則觸發按鍵，把編號vGu8KeySec賦值。 \* 同時，馬上把自鎖標志Su8KeyLock1置1，防止按住按鍵不松手后一直觸發。 \* 第四步：等按鍵松開后，自鎖標志Su8KeyLock1及時清零（解鎖），為下一次自鎖做準備。 \* 第五步：以上整個過程，就是識別按鍵IO口下降沿觸發的過程。 \*/ void KeyScan(void) //此函數放在定時中斷里每1ms掃描一次 { static unsigned char Su8KeyLock1; //1號按鍵的自鎖 static unsigned int Su16KeyCnt1; //1號按鍵的計時器 static unsigned char Su8KeyLock2; //2號按鍵的自鎖 static unsigned int Su16KeyCnt2; //2號按鍵的計時器 //1號按鍵 if(0!=KEY\_INPUT1)//IO是高電平，說明按鍵沒有被按下，這時要及時清零一些標志位 { Su8KeyLock1=0; //按鍵解鎖 Su16KeyCnt1=0; //按鍵去抖動延時計數器清零，此行非常巧妙，是全場的亮點。 } else if(0==Su8KeyLock1)//有按鍵按下，且是第一次被按下。這行很多初學者有疑問，請看專題分析。 { Su16KeyCnt1++; //累加定時中斷次數 if(Su16KeyCnt1>=KEY\_FILTER\_TIME) //濾波的“穩定時間”KEY\_FILTER\_TIME，長度是25ms。 { Su8KeyLock1=1; //按鍵的自鎖,避免一直觸發 vGu8KeySec=1; //觸發1號鍵 } } //2號按鍵 if(0!=KEY\_INPUT2) { Su8KeyLock2=0; Su16KeyCnt2=0; } else if(0==Su8KeyLock2) { Su16KeyCnt2++; if(Su16KeyCnt2>=KEY\_FILTER\_TIME) { Su8KeyLock2=1; vGu8KeySec=2; //觸發2號鍵 } } } void KeyTask(void) //按鍵任務函數，放在主函數內 { if(0==vGu8KeySec) { return; //按鍵的觸發序號是0意味著無按鍵觸發，直接退出當前函數，不執行此函數下面的代碼 } switch(vGu8KeySec) //根據不同的按鍵觸發序號執行對應的代碼 { case 1: //1號按鍵 vGu8BeepTimerFlag=0; vGu16BeepTimerCnt=KEY\_VOICE\_TIME; //觸發按鍵后，發出固定長度的聲音 vGu8BeepTimerFlag=1; vGu8KeySec=0; //響應按鍵服務處理程序后，按鍵編號必須清零，避免一直觸發 break; case 2: //2號按鍵 vGu8BeepTimerFlag=0; vGu16BeepTimerCnt=KEY\_VOICE\_TIME; //觸發按鍵后，發出固定長度的聲音 vGu8BeepTimerFlag=1; vGu8KeySec=0; //響應按鍵服務處理程序后，按鍵編號必須清零，避免一直觸發 break; } } 【92.2 專題分析：else if(0==Su8KeyLock1)。】 疑問： if(0!=KEY\_INPUT1) { Su8KeyLock1=0; Su16KeyCnt1=0; } else if(0==Su8KeyLock1)//有按鍵按下，且是第一次被按下。為什么？為什么？為什么？ { Su16KeyCnt1++; if(Su16KeyCnt1>KEY\_FILTER\_TIME) { Su8KeyLock1=1; vGu8KeySec=1; } } 解答： 首先，我們要明白C語言的語法中， if(條件1) { } else if(條件2) { } 以上語句是一對組合語句，不能分開來看。當（條件1）成立的時候，它是絕對不會判斷（條件2）的。當（條件1）不成立的時候，才會判斷（條件2）。 回到剛才的問題，當程序執行到（條件2） else if(0==Su8KeyLock1)的時候，就已經默認了（條件1） if(0!=KEY\_INPUT1)不成立，這個條件不成立，就意味著0==KEY\_INPUT1，也就是有按鍵被按下，因此，這里的else if(0==Su8KeyLock1)等效于else if(0==Su8KeyLock1&&0==KEY\_INPUT1)，而Su8KeyLock1是一個自鎖標志位，一旦按鍵被觸發后，這個標志位會變1，防止按鍵按住不松手的時候不斷觸發按鍵。這樣，按鍵只能按一次觸發一次，松開手后再按一次，又觸發一次。 【92.3 專題分析：if(0!=KEY\_INPUT1)。】 疑問：為什么不用if(1==KEY\_INPUT1)而用if(0!=KEY\_INPUT1)？ 解答：其實兩者在功能上是完全等效的，在這里都可以用。之所以本教程優先選用后者if(0!=KEY\_INPUT1)，是因為考慮到了代碼在不同單片機平臺上的可移植性和兼容性。很多32位的單片機提供的是庫函數，庫函數返回的按鍵狀態是一個字節變量來表示，當被按下的時候是0，但是，當沒有按下的時候并不一定等于1，而是一個“非0”的數值。 【92.4 專題分析：把KeyScan函數放在定時器中斷里。】 疑問：為什么把KeyScan函數放在定時器中斷里？ 解答：中斷函數里放的函數或者代碼越少越好，但是KeyScan函數是特殊的函數，是涉及到IO口輸入信號的濾波，濾波就涉及到時間的及時性與均勻性，放在定時中斷函數里更加能保證時間的一致性。比如，蜂鳴器驅動，動態數碼管驅動，按鍵掃描驅動，我個人都習慣放在定時中斷函數里。 【92.5 專題分析：if(0==vGu8KeySec)return。】 疑問：if(0==vGu8KeySec)return是不是多此一舉？ 解答：在KeyTask函數這里，if(0==vGu8KeySec)return這行代碼刪掉，對程序功能是沒有影響的，這里之所以多插入這行判斷語句，是因為，當按鍵多達幾十個的時候，避免主函數每次進入KeyTask函數，都挨個掃描判斷switch的狀態進行多次判斷，如果增加了這行if(0==vGu8KeySec)return代碼，就可以直接退出省事，在理論上感覺更加運行高效。其實，不同單片機不同的C編譯器可能對switch語句的翻譯不一樣，因此，這里的是不是更加高效我不敢保證。但是可以保證的是，加了這行代碼也沒有其它副作用。