單片機(jī)系統(tǒng)中按鍵功能的發(fā)掘

王士瑩 張學(xué)

摘要： 提出了一種連續(xù)狀態(tài)法的按鍵檢測(cè)濾波方法，可以準(zhǔn)確穩(wěn)定地讀取按鍵狀態(tài)。對(duì)按鍵的“按下”、 “彈起”等基本狀態(tài)進(jìn)行分析，結(jié)合時(shí)間長(zhǎng)短和動(dòng)作次數(shù)，提出了“短按”、“長(zhǎng)按”、“雙擊”等功能及其判定流程。實(shí)現(xiàn)了對(duì)按鍵的功能的擴(kuò)展，由單功能按鍵擴(kuò)展為多功能按鍵，充分發(fā)揮了按鍵的潛能。通過(guò)實(shí)例，對(duì)按鍵功能的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了討論。

【關(guān)鍵詞】按鍵檢測(cè) 軟件濾波 功能擴(kuò)展

按鍵是機(jī)器與人交互（HMI）所必不可少的器件，在單片機(jī)系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。按鍵在實(shí)際使用中存在著功能單一，不能正確使用或充分使用的問(wèn)題。本文對(duì)此進(jìn)行研究并深入發(fā)掘，力求使按鍵最大化地發(fā)揮其功能。

1 軟件濾波

機(jī)械按鍵在狀態(tài)切換時(shí)通常會(huì)有狀態(tài)不穩(wěn)定的一個(gè)階段，在這個(gè)階段產(chǎn)生的毛刺夾雜著高低電平，如果單片機(jī)直接讀取，很大概率會(huì)出現(xiàn)誤讀。因此除了硬件上要有相應(yīng)的濾波措施外，還要在程序中加入濾波功能，把不穩(wěn)定的狀態(tài)濾掉，以讀取按鍵的穩(wěn)定真實(shí)狀態(tài)。本文介紹一種連續(xù)狀態(tài)法來(lái)讀取按鍵狀態(tài)。基本思路為：讀取按鍵狀態(tài)并與前一次讀取的狀態(tài)進(jìn)行比較，若一致則記下讀取次數(shù)并延時(shí)后進(jìn)行下一次的讀??；若不一致，則把讀取次數(shù)清零重新讀取；重復(fù)上述過(guò)程，直到讀取次數(shù)達(dá)到10次。也就是說(shuō)，只有讀到的按鍵狀態(tài)連續(xù)10次都一致，才認(rèn)為該狀態(tài)是正確穩(wěn)定的按鍵狀態(tài)；若中間有一次不一致，則重新讀取，直到出現(xiàn)連續(xù)10次一致。流程圖如圖1所示。

2 按鍵功能

2.1 基本功能

按鍵的基本功能狀態(tài)有四個(gè)，分別是：無(wú)動(dòng)作、按下、彈起、一直按下。定義一直按下的狀態(tài)是“1”，無(wú)動(dòng)作的狀態(tài)是“O”，則按下是從0到1上升沿，彈起是從1到O的下降沿。

對(duì)四個(gè)基本功能的定義流程如表1。

按鍵的“單擊”包括“按下”和“彈起”，是最常用的功能。使用“按下”觸發(fā)單片機(jī)的某個(gè)功能時(shí)，單片機(jī)檢測(cè)到按鍵按下即運(yùn)行對(duì)應(yīng)功能，彈起按鍵時(shí)該功能已經(jīng)在運(yùn)行了；使用“彈起”時(shí)，要等到按鍵彈開(kāi)后再運(yùn)行對(duì)應(yīng)功能。因此，使用“按下”比“彈起”反應(yīng)更快，操作更流暢。

2.2 “短按”和“長(zhǎng)按”功能

在一直按下的狀態(tài)，根據(jù)按下的時(shí)間長(zhǎng)短，可以定義“短按”和“長(zhǎng)按”，可以把一直按下的時(shí)間在1秒到2秒以內(nèi)的動(dòng)作定義為“短按”，把3秒以上的動(dòng)作定義為“長(zhǎng)按”。判斷流程如圖2。

2.3 “雙擊”功能

還可以根據(jù)兩次按下的時(shí)間間隔的長(zhǎng)短定義“雙擊”功能。根據(jù)功能需要和操作習(xí)慣，一般把間隔在0.5秒以內(nèi)的連續(xù)兩次按下定義為“雙擊”。如圖3。

經(jīng)過(guò)以上處理，按鍵的功能由單一的“按下”，擴(kuò)展出了“短按”、“長(zhǎng)按”、“雙擊”。給每個(gè)動(dòng)作賦予處理函數(shù)，則可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)功能，該按鍵也可稱為多功能按鍵。

3 應(yīng)用實(shí)例

LCD是單片機(jī)系統(tǒng)中的常用顯示器件。若顯示的信息量大，一屏不夠，則需要多屏顯示，在各顯示界面之間用按鍵切換。另外，處于節(jié)省成本的考慮，多個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)共用一個(gè)顯示器，需要查看參數(shù)時(shí)把LCD顯示器裝上，用完拆下隨身帶走。由于LCD顯示器需要初始化才能工作，因此安裝上后需要用按鍵通知單片機(jī)對(duì)LCD進(jìn)行初始化操作?；谝陨戏治觯褂枚喙δ馨存I的“按下”功能進(jìn)行切換顯示頁(yè)面的操作，用“雙擊”功能對(duì)LCD屏幕進(jìn)行初始化操作。

在位置跟蹤系統(tǒng)中，常用到“校準(zhǔn)”操作。校準(zhǔn)分為對(duì)當(dāng)前位置的校準(zhǔn)和對(duì)定位開(kāi)關(guān)的校準(zhǔn)。由于校準(zhǔn)會(huì)改變位置角度的數(shù)值，故該操作需要慎重使用。因此，可以用多功能按鍵的“短按”和“長(zhǎng)按”，進(jìn)行該操作。用“短按”進(jìn)行當(dāng)前位置的校準(zhǔn)，用“長(zhǎng)按”進(jìn)行定位開(kāi)關(guān)的校準(zhǔn)。

4 結(jié)論

本文探討了按鍵在單片機(jī)系統(tǒng)中的功能，尤其是發(fā)掘了幾個(gè)非常實(shí)用的擴(kuò)展功能。通過(guò)按鍵功能擴(kuò)展，可以用一個(gè)按鍵完成兩個(gè)甚至多個(gè)功能。具有操作方便、節(jié)省成本的優(yōu)點(diǎn)。本文所舉的案例已經(jīng)應(yīng)用于實(shí)際產(chǎn)品和工程中，取得了很好的效果。

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