关于独立按键扫描程序的思考（整合两种算法）

 

       最近刚开始学51单片机编程。学到按键扫描，在网上看到Etual 2008年总结的《新型按键扫描》的博文，很有感触。关于按键扫描的介绍和应用可以参照原文，本文只是我对程序的一些心得和体会。原文的链接找不到了，给个转载的：

http://www.ourdev.cn/bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=4308630&bbs_page_no=1&search_mode=4&search_text=atommann&bbs_id=9999

http://blog.21ic.com/user1/379/archives/2010/68144.html

http://blog.ednchina.com/zp2009/983530/Message.aspx

     源程序主要部分如下：

 volatile unsigned char Trg;  
volatile unsigned char Cont;  
volatile unsigned char Release;  

void KeyRead( void )  
{  
  unsigned char ReadData = PINB^0xff;      // 1  读键值 
  Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont);      // 2  得到按下触发值 
  Release=  (ReadData ^ Trg ^ Cont);       // 3  得到释放触发值 
  Cont = ReadData;                         // 4  得到所有未释放的键值 
}  

首先感觉程序的逻辑可以优化一下，因此就自作主张用了数字电路上逻辑优化方法

 void KeyRead( void )  
{  
  unsigned char ReadData = (~PINB)&0xff;      // 1  读键值 
  Trg = (~Cont) & ReadData;      // 2  得到按下触发值 
  Release= Cont &（~ReadData）;       // 3  得到释放触发值 
  Cont = ReadData;                         // 4  得到所有未释放的键值 
}  

       这样就好更理解一些Trg、Release、cont的含义。以Trg为例，只有在Cont=0且ReadData=1的情况下，才为1，这正好对应的是ReadData波形的上升沿（由于ReadData做了取反操作，该上升沿对应按键按下瞬间IO口波形的下降沿）。

         由于是要用到51板子上，所以在程序上也做了相应的修改。这里用了4个独立按键，分别对应P1口的P1.0-P1.3。同时为了方便理解，改动了变量的名字。

                       Trig---KeyPressDown  代表按键按下对应的边沿，

           ReadData---CurrKey  当前读取的键值，进行了取反操作，这样当按键按下时，相应的位为1。

                   Cont -----LastKey     上次的按键值

            Release-----KeyRelease    按键释放时对应的边沿

修改到51后的程序为

#define KEYMASK  0x0f
//按键变量
unsigned char	KeyPressDown=0x00;
unsigned char	KeyRelease=0x00;
unsigned char	LastKey=0x00;

//按键扫描，定时10ms执行一次
void KeyScan(void)
{  	
	//当前读取的键值
	unsigned char CurrKey;
	P1|=KEYMASK;  //将按键对应的IO设置为输入状态
	CurrKey=(~P1)&KEYMASK;

	KeyPressDown=(~LastKey)&CurrKey;
	KeyRelease=LastKey&(~CurrKey);

	LastKey=CurrKey;
}

 为了测试该程序，没想到好的办法，闭着眼数数按键，对KeyPressDown进行计数，然后用数码管显示该计数值。如果我按100下，那么数码管应该也显示的是100。但是四个按键都试了下，都比100多了好几个，用示波器看了下IO口的波形，波形大部分情况下是个矩形波，只是在个别情况下，会在按下或释放瞬间出来个干扰脉冲（也就是抖动），而程序采用10ms定时采样，由于两者间没有相关性，如果在刚好在干扰脉冲瞬间采样的话，这样有可能导致按键在一次按键中，多次触发事件。

            如果按键IO口受干扰比较严重或按键接触不良的情况下，可能在按键没有按下时也会产生一个负脉冲，或在按键按下稳定的过程中出现一个正脉冲。这样的脉冲可能不是很宽，但是一旦被检测被程序的10ms定时采样采到，就会引起一个误触发操作，增大采样时间可以减小几率，但不能避免。

        为了完善该算法，解决干扰脉冲可能带来的误触发的问题。在网上找了好久，终于找到一篇博文《一种软件去除键抖动的方法》，就借鉴了过来

 http://blog.csdn.net/meiyuli/article/details/5133708

http://z86k.blog.163.com/blog/static/90796156200962012657976/

核心算法是

Keradyn=Ktemp Kinput+Kreadyn-1 (Ktemp ⊙Kinput)    (1)

Ktemp=Kinput    (2)

为了方便理解，再次对变量名作了修改，并且增加了变量， 

LastReadKey代表上次KeyScan()采样读取的键值

CurrReadKey; //记录本次KeyScan()采样读取的键值

LastKey 代表上次的有效判定的键值（经过逻辑判断，或者经过校正的实际键值）

CurrKey代表本次的有效判定键值。

按照逻辑式

CurrKey=(CurrReadKey&LastReadKey)|LastKey&(CurrReadKey^LastReadKey)  (1)

对CurrKey进行判定：如果上次LastReadKey和当前CurReadKey读取的键值都为1，那么当前有效键值CurrKey一定为1；如果上次和当前读取的键值不一样的话，则与上次有效键值LastKey保持一致。就是利用这种方式，来消除干扰脉冲。

   该算法要求干扰脉冲的宽度必须要小于程序定时采样周期，如果程序定时20ms采样的话，那么干扰脉冲宽度必须小于20ms。实际上，如果IO键干扰脉冲大于20ms，就该考虑是否硬件设计存在问题，或者应该在按键IO口并上滤波电容。

  最后给出两种算法整合后的程序

//按键变量
unsigned char	KeyPressDown=0x00;
unsigned char	KeyRelease=0x00;
unsigned char	LastKey=0x00;

//按键扫描，定时10ms执行一次
void KeyScan(void)
{  	
 	static unsigned char LastReadKey=0x00; 	//记录上次KeyScan()读取的IO口键值
	unsigned char CurrReadKey;  //记录本次KeyScan()读取的IO口键值
	unsigned char CurrKey;    	//记录本次经过消抖处理后的有效按键值	

	P1|=KEYMASK;  //将按键对应的IO设置为输入状态
	CurrReadKey=(~P1)&KEYMASK; //取反
	
	//消抖原理很简单：
	//如果上次LastReadKey和当前CurReadKey读取的键值都为1，那么当前有效键值CurrKey一定为1
	//如果上次和当前读取的键值不一样的话，则与上次有效键值LastKey保持一致。
	//通过这种方式来进行消抖，抖动时间必须小于keyscan()定时扫描周期，否则会出现错误。
	CurrKey=(CurrReadKey&LastReadKey)|LastKey&(CurrReadKey^LastReadKey);
	//记录按键按下及释放
	KeyPressDown=(~LastKey)&CurrKey;
	KeyRelease=LastKey&(~CurrKey);

	LastReadKey=CurrReadKey;
	LastKey=CurrKey;

}

 下载到单片机后，还是老办法测试，这次按100下，数码管就显示100。相对于以前是稳定多了。至于该按键扫描程序的性能，还要在将来的应用中得到证明。

 （完）