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單片機(jī)按鍵設(shè)計(jì)的四個(gè)方案詳解

發(fā)布時(shí)間:2019-09-21 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】在單片機(jī)系統(tǒng)里,按鍵是常見(jiàn)的輸入設(shè)備,在本文將介紹幾種按鍵硬件、軟件設(shè)計(jì)方面的技巧。一般的在按鍵的設(shè)計(jì)上,一般有四種方案:一是GPIO口直接檢測(cè)單個(gè)按鍵,如圖1.1所示;二是按鍵較多則使用矩陣鍵盤(pán),如圖1.2所示;三是將按鍵接到外部中斷引腳上,利用按鍵按下產(chǎn)生的邊沿信號(hào)進(jìn)行按鍵檢測(cè),如圖1.3所示;四是利用單片機(jī)的ADC,在不同的按鍵按下后,能夠使得ADC接口上的電壓不同,根據(jù)電壓的不同,則可以識(shí)別按鍵,如圖1.4所示。
 
單片機(jī)按鍵設(shè)計(jì)的四個(gè)方案詳解
圖1.1方案一
 
單片機(jī)按鍵設(shè)計(jì)的四個(gè)方案詳解
圖1.2方案二
 
單片機(jī)按鍵設(shè)計(jì)的四個(gè)方案詳解
圖1.3方案三
 
單片機(jī)按鍵設(shè)計(jì)的四個(gè)方案詳解
圖1.4方案四
 
在以上四種設(shè)計(jì)上,各有優(yōu)點(diǎn)和不足。
 
第一種是最簡(jiǎn)單和最基礎(chǔ)的,對(duì)于單片機(jī)初學(xué)者很容易理解和使用,但是缺點(diǎn)是,需要在主循環(huán)中不斷檢測(cè)按鍵是否按下,并且需要做消抖處理。若主循環(huán)中某個(gè)函數(shù)任務(wù)占用時(shí)間較長(zhǎng),則按鍵會(huì)有不同程度的“失靈”。
 
第二種,優(yōu)點(diǎn)是能夠在有限的GPIO情況下,擴(kuò)展盡可能多的按鍵。但缺點(diǎn)同上,需要不停檢測(cè)按鍵是否按下。
 
第三種方式是效率最高,不需要循環(huán)檢測(cè)按鍵是否按下,但是缺點(diǎn)是,需要單片機(jī)有足夠的外部中斷接口以供使用;第四種的優(yōu)點(diǎn)是,只需要單片機(jī)的一個(gè)ADC接口,一根線,就能對(duì)多個(gè)按鍵進(jìn)行識(shí)別,缺點(diǎn)是按鍵一旦內(nèi)部接觸不良,則可能按鍵串位,且按鍵產(chǎn)生的抖動(dòng),會(huì)造成一定的識(shí)別錯(cuò)誤。
 
在以上的三種常見(jiàn)按鍵設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,現(xiàn)在分享我學(xué)習(xí)和工作中總結(jié)的按鍵方案。
 
改進(jìn)一:在原方案一的基礎(chǔ)上,加上與門(mén)電路,使得任何一個(gè)按鍵按下,都能產(chǎn)生中斷,然后在中斷里面識(shí)別是哪個(gè)按鍵被按下。因此不需要循環(huán)掃描,大大提高了效率。方案如圖1.5所示。只需要每個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)地增加一個(gè)二極管,利用二極管的線與特性,可以實(shí)現(xiàn)按下任何按鍵,都能產(chǎn)生中斷信號(hào),但是按鍵之間互不影響。二極管選用普通整流二極管即可,本人親測(cè)可行。
 
單片機(jī)按鍵設(shè)計(jì)的四個(gè)方案詳解
圖1.5 改進(jìn)一
 
單片機(jī)按鍵設(shè)計(jì)的四個(gè)方案詳解
圖1.6 改進(jìn)二
 
改進(jìn)二:在原有的ADC按鍵的基礎(chǔ)上,也可用增加二極管的方式,實(shí)現(xiàn)按鍵中斷,并在中斷服務(wù)程序里進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換,從而識(shí)別按鍵。電路如圖1.6所示。
 
改進(jìn)三:因?yàn)榘存I不可避免的有抖動(dòng),因此按鍵消抖可以通過(guò)硬件消痘和軟件消抖?,F(xiàn)在分享一個(gè)十分簡(jiǎn)單且有效的硬件消痘方法:給按鍵并聯(lián)一個(gè)104左右的電容。軟件上基本不用處理即可避免抖動(dòng)。
 
改進(jìn)四:在按鍵掃描檢測(cè)的方案下,如果主循環(huán)中有某個(gè)函數(shù)占用時(shí)間較長(zhǎng),則按鍵會(huì)發(fā)生或長(zhǎng)或短的“失靈”,現(xiàn)分享我的一個(gè)解決方案。將按鍵掃描放到定時(shí)器中斷里面,這樣就可周期性地檢測(cè)按鍵按下情況,不受主循環(huán)的影響。并且,能解析出按鍵的不同狀態(tài),即按下、按住、彈起、為按下這四種狀態(tài),用以實(shí)現(xiàn)更豐富的功能。
 
但需注意兩點(diǎn),一是定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間,不可過(guò)長(zhǎng)也不可過(guò)短,過(guò)長(zhǎng)容易檢測(cè)不到按下,過(guò)短會(huì)占用大量時(shí)間資源。二是中斷服務(wù)程序需簡(jiǎn)單明了,只做檢測(cè)用,通過(guò)全局變量傳遞,在主循環(huán)內(nèi)完成按鍵響應(yīng),中斷服務(wù)函數(shù)內(nèi)盡量不要占用太多時(shí)間。
 
 
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