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一种基于定时中断的按键检测程序（发烧友首发）

2012-11-9 10:34:12 30696 按键发烧友

0 本帖最后由 3htech 于 2012-12-4 21:46 编辑我的小组： https://bbs.elecfans.com/forum.p ... on=list&fid=343 一种基于定时器的按键检测程序 By—3htech 零该程序产生的背景话说2012 年，小白菜要做一个三相电压电流组合表，这个仪表需要进行数据输入（小白菜以前的项目也有输入，但是小白菜没有仔细的研究过），并且给出的时间很长，小白菜有时间来做一些“研究处理”。拿着以前写的按键检测程序，感觉漏洞百出，于是想着趁着有时间把这部分做出来，于是便用了一个星期（实际是5 天，双休思密达）专门写了这部分程序。一小白菜的应用需求小白菜的仪表仅需要单短击（简称单击）和单长击（简称长击），单短击要在按键松开后才进行识别，单长击要在达到设定的时间阀值时进行识别（这时按键未松开）。不需要考虑的情况如下，不需要连击（可以做为多次短击）、不需要多键同时击、暂时不需要考虑输入数字时长按某键，数字快速自加或自减。该检测程序要满目不依赖于任何一种单片机，也不依赖按键连接方式，如独立式，矩阵式（当然你要用按键扫描芯片那就……你要用AD式键盘，我……好吧，你赢了～），能够独立存在。二按键过程分析 1 按键小思考正常的按键过程（不考虑非法的按键状态）如图2.1.1。图2.1.1 正常按键状态示意图单击和长击只是时间上的区分而已，但是其识别时稍有区别，单击是在按键松开时进行识别的，长击是在按键闭合时进行识别的。见图2.1.2。图2.1.2 长短击按键状态示意图 2 各种可能出现的按键情况合法情况不再赘述。下面把非法（仅在本应用中非法）的情况列一下。 (1) 人为或干扰引起的单击时间过短（主要为防干扰）。 (2) 单击时间过长（与(1)对应，凡事有短就有长，要有度嘛～）。 (3) 按下了多个键（与我的应用需要相悖，所以非法）。这里有可能是同时按的，也有可能是异步按下的。 (4) 快速多次按同一个键。这种情况可以归结到(1)。 (5) 我觉得没有了，元芳，你怎么看？？ 16 一种基于定时器按键检测程序(已测试).rar 527.02 KB , 下载次数: 1002
2012-11-9 10:34:12　　评论淘帖0 举报相关推荐 •发烧友是什么意思35221 •电子发烧友281 •3种发烧友DIY的焦耳小偷电路原理3747 •3种发烧友DIY的焦耳小偷电路6639 •定时中断2 •RC电路基础及应用-电子发烧友1301 •电源技术特刊（电子发烧友）10 •音响发烧友俚语大全835 •发烧友实验室的简介3289 •电子发烧友pcb设计9 103个讨论

1 本帖最后由 3htech 于 2012-11-9 23:04 编辑 3 小综合（理综还是文综？？）综合1和2进行考虑，得出以下几条。 (1) 正常的单击和长击示意图。图2.3.1短击识别示意图图 2.3.2 长击识别示意图 (2) 按键时间过短，应丢弃。图2.3.3按键时间过短示意图 (3) 多键同时按下时，不响应。图2.3.4多键同时按下示意图 (4) 多键异步按下图2.3.5多键异步按下示意图这种情况要考虑一下了。如图2.3.5所示。这种情况不会影响到单击。看图2.3.1可知，单击是在按键松开后才进行识别的；但这种情况对长击有影响，如果t1大于长击的阀值，那么键1是否应该识别为一次有效长击呢？这里小白菜认为键1有效，后面的程序也是按键1有效进行的处理。既然认为有效，那么这个过程可以分解为两个部分，键 1 闭合到键 2 闭合这部分认为是一次合法的长击行为，键 2 闭合以后认为是“多键同时按下”，按出错处理。 (5) 多键“前仆后继”地按下图2.3.6 这里仍然存在 (4) 中存在的长击问题。这里小白菜依旧认为长击有效。并且不再响应后面的按键。 (6) 按键因为受到干扰而出现了假松开。如图2.3.7中的尖峰所示。图2.3.7 对付这种假松开，小白菜想到的是设定按键松开计时器，只有计时器到一定的值，并且在此期间，读取到的状态都是键松开，才真正认为是键松开。小白菜在最开始的设计时并未考虑到这种情况的出现，是在写本文的时候才考虑到的，所以第一版未对假松开做处理，但在测试时，无论多么复杂错误的按键，程序未出现误动作，也许只有强干扰才能检验了。在本次发布的代码中，小白菜对假松开作了处理，但由于周末，未能测试。请万能的网友们来进行吧，别忘记把结果（最主要的是程序中的BUG）告诉我一声（ QQ ：1062509507）。如果按键完全闭合后还口线电平还到达能够识别的高度，那么这个干扰也够强烈的，你说对么，元芳？ (7) 还有其他错误情况吗，元芳？？

2012-11-9 10:38:18 评论举报 1^# 朱海生

0 很期待 mark {:soso__5382138823488878830_1:}

2012-11-9 10:47:44 评论举报 2^# zhihuizhou

本帖最后由 3htech 于 2012-11-9 23:12 编辑

三 “伪状态”的抽象

为什么要加上“伪”字呢，因为小白菜对于状态机这个东西，认识的不够清楚，为了避免老鸟们的拍砖，加上伪字。嘎嘎～

根据第二部分，小白菜大致能抽象出一些东西了。

1 确定所使用的变量

(1) 首先要有一个按键状态是否正确合法的标志 KeyErrFlg。

(2) 按键时长计时器KeyTimer。用这个变量来确定键按下了多长时间。

单击时间范围 TS < t < TL 。这里Ts代表短按最短时间，TL 代表长按最短时间。

长击时间范围 t ≥ TL 。

(3) 为了防止第二部分图2.3.6【多键“前仆后继”地按下】这种情况的出现，小白菜自以为是的增加了两个变量，当前按键值KeyCurrent和上次按键值KeyLast。通过两个变量的比较来防止二(5)的出现。

(4) 键松开计时器KeyOffTimer。

设置本变量主要是为了防止图2.3.7【假松开】情况的出现。KeyOffTimer必须大于某个值才算完全松开。

这里为何不不对键按下时做处理呢（出现假按下的情况）？因为假按下的延续时间比较短，达不到我们所设置的Ts时间，所以可以忽略。如果假按下的时间超过了Ts，让你来处理的话，你还认为是假按下？

(5) 键值寄存器 KeyValue和KeyReg，用户可以直接查询变量KeyValue， 最重要的是不需要用户清零；而 KeyReg 则由检测程序和键值读取函数使用，用户不可使用。

2 所有可能的情况

KeyErrFlg ：TRUE = 无错误，ERR = 有错误。

KeyCurrent 和KeyLast ：NULL = 本次无键按下，OK = 键值合法，ERR = 键值非法。

KeyErrFlg	KeyCurrent	KeyLast	此时的操作	合法性
TRUE	NULL	NULL	无键按下或完全松开	√
		OK	按键刚松开	√
		ERR	防错处理	×
TRUE	OK	NULL	键刚按下	√
		OK	( 与KeyCurrent 相等) 键正在按下	√
		OK	( 与KeyCurrent 不等) 二(5)	×
		ERR	情况太多	×
TRUE	ERR	忽略	错误按键	×
ERR	NULL	忽略	错误按键松开	×
ERR	OK / ERR	忽略	错误按键未松开	×

3 “伪”状态转换图

图3.3.1状态转换图

为了在一张图上能画的下，这里面把 Key 都省略了。图中的粗线是正常按键时的状态转换。

2012-11-9 10:48:30 评论

3^#

朱海生

0 本帖最后由 3htech 于 2012-11-10 01:49 编辑 4 程序传统流程图这里面需要注意一点，在长按键的识别时，有两种方法，一是检查 KeyTimer == T L 这样可以保证只识别一次，二是检查 KeyTimer >= T L 然后把 KeyErrFlg 置为 Err ，这样可以转换其状态，另其不再识别按键。第一种方法的好处是清晰明了，但是却仅检查了 T L 这一个点，小白菜很担心，也许你会说，正常运行时没问题，但是，我就怕不正常运行；基于安全的考虑，小白菜选用了方法二。图 3.4.1 传统流程图四代码编写（略）

2012-11-9 10:50:05 评论举报 4^# 朱海生

0 本帖最后由 3htech 于 2012-11-10 01:50 编辑五应用说明说了半天，还没有中断的事。下面说一下，同学们，注意听哈。 1 while(1) 式检测和中断式检测的对比 (1) 在网上也看过一些人发的按键检测，自己以前也写过按键检测，但是无论这些检测程序多么美妙，绝大部分是在while(1)里执行按键检测程序（先管它叫while(1)式吧），这其实有一个很大的隐患。当MCU负担不重时，while(1)式检测程序也许能好好的工作，这是由于while(1)的平均执行时间(不是最大执行时间)与按键检测程序的最长调用间隔时间相差无几或更小。但当MCU负担很重时，while(1)式反应就会明显变慢，甚至会丢失按键信息；这是由于while(1)的平均执行时间过大所造成的。举个极端例子，while(1)平均执行时间为1000ms，短按时间为300ms，显然按键检测程序会丢失按键信息。一句话总结while(1)式的按键检测程序：时间不可控，耗时长，易丢失信息。 (2) 下面说一下在定时中断服务函数中进行按键检测（管它叫中断式吧）的优缺点。首先说缺点：由于是在中断中执行检测程序，增加的中断执行时间。但由于仅仅是几个【字节变量】的大小判断，所以耗时很短，小白菜曾在自己所用的平台上测试过，不超过50us，对，没错，就是50us不是50ms，而我的中断时间是10ms对其的影响小于5‰。下面说一下优点。优点一：中断式检测的调用时间是可预测，是可控的。中断的发生和while(1)的执行可以看成是并行的（老鸟不要拍砖啊），这显然为按键检测程序按我们设定的间隔执行。优点二：几乎每个系统中都会出现定时中断（这里不用RTOS，因为小白菜不懂RTOS，只会裸了个奔），并且小白菜接触到的系统都是以10ms，20ms左右这样的定时中断。优点三：一但把按键检测程序放在中断处理函数中执行，那我们就不需要再考虑之了，只需要在需要使用按键值的地方（比如菜单）调用一个获取键值函数就可以了，而获取键值函数也仅仅是把一个变量的值返回。优点四：巧妙的躲过了抖动区。小白菜的系统中用的10ms中断。如图5.1.1所示。图5.1.1 抖动区示意图大家知道单片机IO对高低电平识别是有范围的，如图5.1.1中所示，所以，虽然aa’、dd’段存在抖动，但是这一段的电平仍然在“松开”范围内，同理，bb’、cc’段的电平仍在“闭合”的范围内。实际中肯定有ab段时长大于a’b’段时长。而我们真正要躲避的是 a’b’ 和 c’d’段，这才是真正的抖动区，因为其处于单片机不能识别的电平范围。一般地，抖动区在 10ms 左右（我是听说的，这个我真没测试过），而我的中断时间是10ms，由图5.1.1可以，正好可以完美地跨过ab段和cd段，同要也跨过了a’b’和c’d’，从而实现了利用中断间隔达到普通延时去抖动的目的。小白在实验定时间隔时发现， 10-20ms 的定时时间对按键响应比较好。中断时间过短，会因中断太频繁而降低系统性能；中断时间过长又不能及时地响应短按键。万能的亲们，你们自己试试吧。

2012-11-9 10:51:40 评论举报 5^# 朱海生

0 本帖最后由 3htech 于 2012-11-10 01:51 编辑 2 函数说明，首先申明，发布的代码未测试过，也未编译过！下周一（ 2012-11-12 ）发布测试版本。 (1) externvoid App_Init_Key(void);按键检测初始化函数。必须在中断服务程序执行前调用，使变量一个合法的初始值开始运行，以防止因为变量随机值而出现误动作的情况！！！ (2) externvoid App_Detect_Key(void); 核心函数，好吧，直接放到定时中断服务程序中就行了。不需要做什么工作。 (3) externuint8 App_Get_Key_Value(void);读取按键函数。返回值是当前的键值，一定要在使用键值前先调用本函数，否则会出现严重的错误！在一个循环中本函数只能调用一次，请看一下本函数的设计，你会明白为什么。 3 简单的应用举例主函数中 void main(void) { uint8 u8Key; App_Init_Key(); //初始化按键 xxx();//初始化定时器 while(1) { u8Key = App_Get_Key_Value();// 读取键值 if(KEY_NULL == u8Key) {// 什么都不做 } else if(xxxx1) {// 处理1 } } } 中断ISR Tn_ISR() { App_Detect_Key(); } 五联系小白菜？ QQ = 1062509507 【END】

2012-11-9 10:52:45 评论举报 6^# 朱海生

0 我把我的删除了给你？哈哈

2012-11-9 10:59:25 评论举报 7^# zhihuizhou

0 不知道你们在干嘛！感觉有点欠***，呵呵

2012-11-9 11:08:41 评论举报 8^# 张三

0 什么情况？{:soso_e132:}

2012-11-9 20:31:20 评论举报 9^# lstcspring

0 本帖最后由 3htech 于 2012-11-12 14:17 编辑你如果耐心的看到了这里，那么恭喜你，可以无限制地下载了。一种基于定时器按键检测程序(已测试).rar 527.02 KB , 下载次数: 498

2012-11-9 23:20:10 评论举报 10^# 朱海生

0 大侠们，尽情的拍砖吧。看看这个东西有存在的意义么？如果有，里面是否还有不足之外？

2012-11-11 13:34:05 评论举报 11^# 朱海生

0 终于完工了。嘎嘎

2012-11-12 14:17:56 评论举报 12^# 朱海生

0 谢谢

2012-11-12 14:28:01 评论举报 13^# 朱靖

0 我以为骗人的真的有耶

2012-11-12 16:00:34 评论举报 14^# zhihuizhou

0 zhihuizhou 发表于 2012-11-12 16:00 我以为骗人的真的有耶切……{:soso__11824716995429377336_2:}

2012-11-12 16:16:12 评论举报 15^# 朱海生