嵌入式芯片引脚的按键消抖

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通常的按键所用开关为机械弹性开关，当机械触点断开、闭合时，由于机械触点的弹性作用，一个按键开关在闭合时不会马上稳定地接通，在断开时也不会一下子断开。因而在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动，为了不产生这种现象而作的措施就是按键消抖。

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抖动时间

抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一般为5ms～10ms。这是一个很重要的时间参数，在很多场合都要用到。

按键稳定闭合时间的长短则是由操作人员的按键动作决定的，一般为零点几秒至数秒，大家可以用示波器测试一下。键抖动会引起一次按键被误读多次。为确保CPU对键的一次闭合仅作一次处理，必须去除键抖动。在键闭合稳定时读取键的状态，并且必须判别到键释放稳定后再作处理。

消抖方法

按键的消抖，可用硬件或软件两种方法。

硬件消抖

在键数较少时可用硬件方法消除键抖动。下图所示的RS触发器为常用的硬件去抖。

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图中两个“与非”门构成一个RS触发器。当按键未按下时，输出为1;当键按下时，输出为0。此时即使用按键的机械性能，使按键因弹性抖动而产生瞬时断开（抖动跳开B），中要按键不返回原始状态A，双稳态电路的状态不改变，输出保持为0，不会产生抖动的波形。也就是说，即使B点的电压波形是抖动的，但经双稳态电路之后，其输出为正规的矩形波。这一点通过分析RS触发器的工作过程很容易得到验证。

另一种硬件消抖的方法利用电容的放电延时，采用并联电容法，也可以实现硬件消抖，如图3所示：

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软件消抖

如果按键较多，常用软件方法去抖，即检测出键闭合后执行一个延时程序，5ms～10ms的延时，让前沿抖动消失后再一次检测键的状态，如果仍保持闭合状态电平，则确认为真正有键按下。当检测到按键释放后，也要给5ms～10ms的延时，待后沿抖动消失后才能转入该键的处理程序。还可以利用定时器中断来消抖。

消抖是为了避免在按键按下或是抬起时电平剧烈抖动带来的影响。一般来说，软件消抖的方法是不断检测按键值，直到按键值稳定。实现方法：假设未按键时输入1，按键后输入为0，抖动时不定。可以做以下检测：检测到按键输入为0之后，延时20ms，再次检测，如果按键还为0，那么就认为有按键输入。延时的20ms恰好避开了抖动期。

下面再介绍一种按键消抖的方法：利用switch()结构，程序设计如下：

无延时的软件消抖

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/*********************************************
名称：键盘扫描子函数
功能：在按键稳定期内判断键值，并返回键值
**********************************************/
uchar keyscan(void)
{
static char key_state = 0;
static char key_value = 0;
uchar key_press, key_return = 0;
key_press=turn_left&turn_right;   //读按键I/O电平
switch (key_state) 
{
  case 0 :  // 按键初始态
  if (key_press==0) key_state = 1; // 键被按下，但需要确认是否是干扰
  break;
  case 1 : // 按键确认态
  if (key_press==0)
//如有键按下则不是干扰，判断键值
  {    if(turn_left==0)  //判断是哪一个按键被按下
         key_value=1;    //按键较多时可采用switch选择结构
       else if(turn_right==0)
         key_value=2;
       else key_value=0;
      key_state = 2; // 状态转换到键释放态
  }
  else key_state = 0; // 按键已抬起，属于干扰，转换到按键初始态
  break;
  case 2 :
  if (key_press==1) 
  {
    key_return=key_value;//按键释放后再输出键值 
    key_value=0;
    key_state = 0; //如果按键释放，转换到按键初始态
  } break;
}return key_return; //返回键值
}
/*********************************************
名称：按键处理子函数
功能：
**********************************************/
void key_operation(void)
{  
  switch (keyscan())   //根据键值不同，执行不同的内容
  { case 1:
  hight_votage-=1;
  if(hight_votage<5)
   hight_votage=5; break;
   case 2:
  hight_votage+=1;
  if(hight_votage>25)
   hight_votage=25; break;
  default :break;
  } 
}

总结

只要有按键就一定要想到消抖，总之不管是硬件消抖还是软件消抖，在脑海里始终要想到按键按下时出现图一的情景，然后再进行相应的设计。

对于多个按键的设计常用思路是：按照面向过程的编程方式，将数据与过程分离。把和按键状态相关的东西比如按键功能统统塞到结构里, 把消抖的代码放在一个函数中。这里介绍按键设计的几种方法：

  1. 矩阵键盘，（这个文档里放了几个矩阵键盘的程序，个人觉得这几个程序比较精简，大家可以参看一下）

  2. ADC按键，ADC按键的优点是节省IO口，但是需要调配好电阻值，个人觉得有点麻烦。

  3. 并入串出按键

  4. 4*3键盘， 并且复用端口很牛

参考

  1. 浅谈如何按键消抖