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標(biāo)題: 單片機基于事件的按鍵處理編程思想（原創(chuàng)） [打印本頁]

作者: zyhlove813 時間: 2021-9-25 09:39
標(biāo)題: 單片機基于事件的按鍵處理編程思想（原創(chuàng)）
本帖最后由 zyhlove813 于 2021-9-25 10:57 編輯

單片機處理按鍵，網(wǎng)上的思路也是五花八門。入門的，可能是直接判斷端口，老手的，可能是通過鍵值計算；不管是誰學(xué)單片機，都逃不了做按鍵處理的程序。我在做項目的過程中，參考一些網(wǎng)上的思路，結(jié)合自己的算法，通過項目調(diào)試和驗證，終于做出了比較優(yōu)化和滿意的按鍵處理程序，功能有如下幾個方面：

1、多鍵掃描處理，提高處理速度

2、支持長按處理（單次觸發(fā)或一直觸發(fā)）

3、支持按下、彈起、按住、松開、長按的事件

4、項目中只需要修改掃描鍵值，然后在各事件中判斷對應(yīng)鍵值（單鍵或多鍵）

主要編程思路如下：

1、變量的說明

//長按鍵的時長
#define longkey_times 2000
//長按單次模式定義，如果要長按時一直執(zhí)行，請注釋下一行
#define LONG_PROCESS_ONCE
uint8_t KEY_PRESS; //當(dāng)前按下的鍵值
uint8_t KEY_NOT_PRESS; //當(dāng)前未被按的鍵值
uint8_t KEY_LAST; //上一次的鍵值
uint8_t KEY_LONG; //長按的鍵值
uint8_t KEY_DOWN; //按下的鍵值
uint8_t KEY_UP; //彈起的鍵值
uint8_t KEY_UP_NL; //彈起的鍵值不帶長按鍵
uint32_t KEY_TICKS; //按鍵時間，用于長按計時

復(fù)制代碼

2、按鍵相關(guān)函數(shù)說明

//按鍵處理程序
void JUDGE_KEY(bool SINGLE_KEY); //鍵值掃描及邏輯處理
void KEY_LONG_PROCESS(void); //長按事件
void KEY_PRESS_PROCESS(void); //按住狀態(tài)事件
void KEY_NOT_PRESS_PROCESS(void); //松開狀態(tài)事件
void KEY_DOWN_PROCESS(void); //按下事件
void KEY_UP_PROCESS(void); //彈起事件

復(fù)制代碼

3、按鍵掃描及邏輯處理思路

//bool SINGLE_KEY 防抖開關(guān)，True時打開
void JUDGE_KEY(bool SINGLE_KEY)
{
uint8_t TEMP_KEY; //臨時的鍵值緩存
TEMP_KEY = PIND & 0x0C; //批量掃描IO，并生成鍵值，用戶需結(jié)合項目自已修改，PIND
//此處表示PD0-7的端口，不同單片機不一樣，0x0C只取出
//PD2 PD3的值
TEMP_KEY ^= 0x0C; //此處主要是把鍵值取反，如果你的按鍵是低電平觸發(fā)的話
//如果你的按鍵是高電平觸發(fā)，則刪除此行，不需要取反
if(TEMP_KEY > 0) //鍵值大于0，表示有按鍵按著
{
delay(10); //防抖延時
//以下再一次批量掃描鍵值
KEY_PRESS = PIND & 0x0C;
KEY_PRESS ^= 0x0C;
//如果防抖開關(guān)有效且兩次鍵值不一致，返回不處理
if(TEMP_KEY!=KEY_PRESS && SINGLE_KEY)
{
return;
}
}
else //無按鍵動作，當(dāng)前按下的鍵值=0
{
KEY_PRESS=0;
}
//核心按鍵邏輯判斷
KEY_DOWN=(KEY_LAST^KEY_PRESS) & KEY_PRESS; //按下的鍵值
KEY_UP=(KEY_LAST^KEY_PRESS) & KEY_LAST;//彈起的鍵值（包含長按鍵）
KEY_UP_NL=(~KEY_LONG) & KEY_UP; //彈起的鍵值（不包含長按鍵）
KEY_NOT_PRESS=~KEY_PRESS; //未按的鍵狀態(tài)值
if(KEY_LONG & KEY_UP)
{
KEY_LONG=0;
}
if(KEY_PRESS > 0) //當(dāng)前有按鍵值按下
{
if(KEY_LAST & KEY_PRESS) //如果當(dāng)前的值與上次按下的值有相同的地方
//表示有鍵一直按著，否則可能只是切換了其他按鍵
{
//millis()函數(shù)是Arduino的開機時間毫秒計數(shù)，其他單片機自己實現(xiàn)
if(millis() - KEY_TICKS > longkey_times) //按鍵時間大于長按時間
{
KEY_LONG =KEY_LAST & KEY_PRESS; //長按鍵值等于一直按住的值
KEY_LONG_PROCESS(); //長按鍵處理
#ifdef LONG_PROCESS_ONCE //如果是長按單次處理
KEY_TICKS=millis(); //更新長按時間標(biāo)記，避免進(jìn)入長按判斷
#endif
}
}
else
{
KEY_TICKS=millis(); //切換了其他鍵，更新長按時間標(biāo)記，避免進(jìn)入長按判斷
}
}
else //當(dāng)前無按鍵按下
{
KEY_TICKS=millis(); //更新長按時間標(biāo)記，避免進(jìn)入長按判斷
}
if(KEY_UP > 0) //如果有彈起的按鍵值
{
KEY_UP_PROCESS(); //按鍵彈起時處理
KEY_UP = 0; //復(fù)位彈起的鍵值
}
if(KEY_DOWN > 0)
{
KEY_DOWN_PROCESS(); //按鍵按下時處理
}
if(KEY_PRESS > 0)
{
KEY_PRESS_PROCESS(); //按鍵按著狀態(tài)處理
}
if(KEY_NOT_PRESS)
{
KEY_NOT_PRESS_PROCESS(); //按鍵彈起狀態(tài)處理
}
KEY_LAST=KEY_PRESS; //更新上一次的鍵值
}

復(fù)制代碼

4、按鍵邏輯處理算法詳解

4.1首次按下的鍵，先用異或^進(jìn)行上次掃描鍵值和本次掃描鍵值計算，取得不一樣的鍵位，不一樣的鍵位和本次掃描鍵位相同，則表示首次按下。

如 0000 0010表示上次掃描的鍵，第1位是按下的狀態(tài)

0000 0110 表示本次掃描的鍵，第1位和第2位是按下的，

我們要算出第2位是首次按下，則

0000 0010 ^ 0000 0110=0000 0100

0000 0100 & 0000 0110=0000 0100

又如 000 0010表示上次掃描的鍵，第1位是按下的

0000 0100表示本次掃描的鍵，第2位是按下的，第1位已經(jīng)松開

我們要算出第2位是首次按下，則

0000 0010 ^ 0000 0100=0000 0110

0000 0110 & 0000 0100=0000 0100

（所以與本次掃描的鍵值與，可以得到首次按下的鍵值）

KEY_DOWN=(KEY_LAST^KEY_PRESS) & KEY_PRESS; //按下的鍵值

4.2彈起的鍵值

與按下的原理一樣，不同的是要和上次掃描的鍵值相與

如 0000 0010表示上次掃描的鍵，第1位是按下的狀態(tài)

0000 0100 表示本次掃描的鍵，第2位是按下的，

我們要算出第1位是彈起，則

0000 0010 ^ 0000 0100=0000 0110

0000 0110 & 0000 0010=0000 0010

KEY_UP=(KEY_LAST^KEY_PRESS) & KEY_LAST;//彈起的鍵值（包含長按鍵）

4.3長按鍵一般單獨處理，彈起時如果要排除，避免多次觸發(fā)事件，需要計算出

不包含長按鍵的鍵值，用如下公式

KEY_UP_NL=(~KEY_LONG) & KEY_UP; //彈起的鍵值（不包含長按鍵）

4.4 長按鍵的計算邏輯，見程序注釋

5、如何使用

5.1 設(shè)置好長按的時間

#define longkey_times 2000 //這里表示2秒

5.2 修改掃描鍵值

TEMP_KEY = PIND & 0x0C; //批量掃描IO，并生成鍵值，用戶需結(jié)合項目自已修改，PIND

//此處表示PD0-7的端口，不同單片機不一樣，0x0C只取出 PD2 PD3的值

TEMP_KEY ^= 0x0C; //此處主要是把鍵值取反，如果你的按鍵是低電平觸發(fā)的話

//還有一處地方也要一起改

KEY_PRESS = PIND & 0x0C;

KEY_PRESS ^= 0x0C;

注意：51或其他單片機中，如果按鍵不在同一序列，比如P01 P03 P14 P16，則可以如下設(shè)置

TEMP_KEY = P0 & 0x0A; //取出 P01 P03

TEMP_KEY |=（P1 & 0x50）; //取出 P14 P16

TEMP_KEY ^= （0x0A|0x50); //此處主要是把鍵值取反，如果你的按鍵是低電平觸發(fā)的話,

//如果你的按鍵是高電平觸發(fā)，則刪除此行，不需要取反

//還有一處地方也要一起改

KEY_PRESS = P0 & 0x0A; //取出 P01 P03

KEY_PRESS |=（P1 & 0x50）; //取出 P14 P16

KEY_PRESS ^= （0x0A|0x50); //此處主要是把鍵值取反，如果你的按鍵是低電平觸發(fā)的話,

//如果你的按鍵是高電平觸發(fā)，則刪除此行，不需要取反

為了編程方便，盡量使用同一序列的口，如果不同序列的口，那端口號也要能錯開，如用了P01，就不要用P11了。

這樣的話，才能方便計算，提高掃描效率，如果非要用，只能通過移位處理

如51或其他單片機中，想判斷 P01 P02 P12 P13的鍵

TEMP_KEY = P1 & 0x0C; //取出 P12 P13

TEMP_KEY =TEMP_KEY<<1; //左移1位，避開P12和P02交叉重疊

TEMP_KEY |= （P0 & 0x06）; //取出 P01 P02

TEMP_KEY ^= （0x18|0x06); //此處主要是把鍵值取反，如果你的按鍵是低電平觸發(fā)的話

//如果你的按鍵是高電平觸發(fā)，則刪除此行，不需要取反

這樣鍵值里，0x02表示P01，0x04表示P02，0x08表示P12，0x10表示P13

5.3在單片機循環(huán)程序或定時器里，周期性調(diào)用掃描程序

void loop()

{

JUDGE_KEY(true);

}

5.4在對應(yīng)事件里進(jìn)行其他編程

如：

void KEY_NOT_PRESS_PROCESS() //按鍵彈起狀態(tài)處理

{

if(KEY_NOT_PRESS & 0x04)

{

//Serial.println("KEY PD2 is NOT PRESSING");

}

void KEY_PRESS_PROCESS() //按鍵按著狀態(tài)處理

{

if(KEY_PRESS & 0x04)

{

//Serial.println("KEY PD2 is PRESSING");

}

void KEY_LONG_PROCESS() //長按鍵處理

{

if(KEY_LONG & 0x04)

{

Serial.println("KEY PD2 is LONG PRESS");

}

if(KEY_LONG & 0x08)

{

Serial.println("KEY PD3 is LONG PRESS");

}

void KEY_DOWN_PROCESS() //按鍵按下時處理

{

if(KEY_DOWN & 0x04)

{

Serial.println("KEY PD2 is DOWN NOW");

}

if(KEY_DOWN & 0x08)

{

Serial.println("KEY PD3 is DOWN NOW");

}

Serial.println("---------------------");

}

void KEY_UP_PROCESS() //按鍵彈起時處理

{

if(KEY_UP_NL & 0x04)

{

Serial.println("KEY PD2 is UP_NL NOW");

}

if(KEY_UP_NL & 0x08)

{

Serial.println("KEY PD3 is UP NOW");

}

Serial.println("---------------------");

}

附上Arduino的測試程序,注意Arduino Uno中PD2表示數(shù)字腳2，PD3表示數(shù)字腳3

KEY_TEST-Arduino.rar (1.35 KB, 下載次數(shù): 135)

作者: ximao 時間: 2021-9-27 04:11
謝了

好資料，51黑有你更精彩!!!

作者: zyhlove813 時間: 2021-9-27 10:16

ximao 發(fā)表于 2021-9-27 04:11
謝了好資料，51黑有你更精彩!!!

有用就好

作者: kavin21513 時間: 2021-10-6 17:53
先收藏一下，以后用得上

作者: 1009214562 時間: 2021-10-12 16:19
好資料，51黑有你更精彩!!!

作者: 窮書生 時間: 2021-10-13 20:27
不錯，值得學(xué)習(xí)

作者: zyhlove813 時間: 2021-10-25 11:16

一起學(xué)習(xí)，如果你有好的建議也不妨提出，給大家學(xué)習(xí)一下

作者: adad2 時間: 2021-11-1 17:00
好資料，51黑有你更精彩!!!

作者: linyin 時間: 2021-11-9 12:47
一起學(xué)習(xí),51黑一定輝煌起來

作者: lddy123456 時間: 2021-11-19 08:18
很深奧的內(nèi)容。

作者: 小送送 時間: 2022-1-12 11:01
剛好，我這個小白去學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)！

作者: 溫xyz 時間: 2022-1-31 09:28
很好的資料！

作者: qidiao007 時間: 2022-3-11 09:54
這個模塊很方便

作者: chinomango 時間: 2022-3-19 03:39
本帖最后由 chinomango 于 2022-3-19 03:41 編輯

這個適合別的uP和C編譯嗎？最好前面有#if以自動適合不同的C編譯。
看到晚了，上個月還自己寫了一個，不過支持連續(xù)按鍵2次，以即時關(guān)閉電源；單次則是延遲3分鐘關(guān)閉。不知用你這個要如何改動? 先謝過。這個是堵塞式的嗎還是定時中斷掃描鍵盤？

作者: zyhlove813 時間: 2022-3-30 08:10

chinomango 發(fā)表于 2022-3-19 03:39
這個適合別的uP和C編譯嗎？最好前面有#if以自動適合不同的C編譯。
看到晚了，上個月還自己寫了一個，不過 ...

這個只是把按鍵值用計算的方式來產(chǎn)生按下、彈長、長按等事件動作，連續(xù)兩次按鍵，你可以在按下或彈起的事件里，用一個值來判斷按了幾次，再加上一個時長，如果超時或者中間按了其他按鍵，這個值就初始化到初值；
這個程序主要作用是產(chǎn)生事件，至少邏輯處理，要做什么事情，是你要在事件里進(jìn)行編程。我這個程序，如果 JUDGE_KEY(true)在定時器里中斷調(diào)用，就變成是中斷式，如果在Loop循環(huán)里調(diào)用，就成了堵塞式。看你的程序需求

作者: lhtlhtl 時間: 2022-5-19 18:29
收藏一下

作者: mrzhou 時間: 2022-6-23 09:35
非常好的設(shè)計思路，如果能提高實時性就更好了

作者: zyhlove813 時間: 2022-6-25 11:37

mrzhou 發(fā)表于 2022-6-23 09:35
非常好的設(shè)計思路，如果能提高實時性就更好了

多個項目應(yīng)用證明，一般的項目都能應(yīng)對，如果有擔(dān)心的話，也可以把調(diào)用放在定時中斷里

作者: y1z2f4 時間: 2022-8-19 22:45
很好的經(jīng)驗，謝謝分享。

作者: tzs233 時間: 2022-8-20 09:03
按鍵IO那里還是要做的更通用些就好了，我自己的項目應(yīng)用中因為IO口緊張，是不太可能按鍵分布在連續(xù)IO口上的。

作者: zmc419 時間: 2022-9-3 17:52
太好了，也上個51的源碼好了

作者: nanjingcxy2008 時間: 2022-11-2 15:48
樓主寫的很詳細(xì)，謝謝分享。

作者: xiaoshongdh009 時間: 2022-11-10 07:54

好資料，51黑有你更精彩!!!

作者: cooltao2008 時間: 2022-12-3 17:28
很不錯的按鍵邏輯處理。收藏了。

作者: qhp777 時間: 2023-5-12 16:47
既然都用事件了，為什么還要延時防抖呢？

作者: likejian 時間: 2023-8-21 23:26
值得慢慢研究，加入到我的代碼上去

作者: zyhlove813 時間: 2024-6-8 08:28

likejian 發(fā)表于 2023-8-21 23:26
值得慢慢研究，加入到我的代碼上去

核心思想是把按鍵的IO轉(zhuǎn)化為數(shù)值，然后通過新舊數(shù)據(jù)的運算，篩選出IO對應(yīng)的不同狀態(tài)值，然后使用時通過判斷是否為需要的IO值。

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