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51微控制器簡潔按鍵程式

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      最為精闢和實用的按鍵處理程式

      1.新型的按鍵掃描程式

      不過我在網上游逛了很久,也看過不少源程式了,沒有發現這種按鍵處理辦法的蹤跡,所以,我將他共享出來,和廣大同僚們共勉。我非常堅信這種按鍵處理辦法的便捷和高效,你可以移植到任何一種嵌入式處理器上面,因為C語言強大的可移植性。

      同時,這裡面用到了一些分層的思想,在微控制器當中也是相當有用的,也是本文的另外一個重點。 對於老鳥,我建議直接看那兩個表示式,然後自己想想就會懂的了,也不需要聽我後面的自吹自擂了,我可沒有班門弄斧的意思,hoho~~但是對於新手,我建議將全文看完。因為這是實際專案中總結出來的經驗,學校裡面學不到的東西。

      以下假設你懂C語言,因為純粹的C語言描述,所以和處理器平臺無關,你可以在MCS-51,AVR,PIC,甚至是ARM平臺上面測試這個程式效能。當然,我自己也是在多個專案用過,效果非常好的。 好了,工程人員的習慣,廢話就應該少說,開始吧。以下我以AVR的MEGA8作為平臺講解,沒有其它原因,因為我手頭上只有AVR的板子而已沒有51的。用51也可以,只是晶片初始化部分不同,還有暫存器名字不同而已。

      核心演算法:

      unsigned char Trg;

      unsigned char Cont;

      void KeyRead( void )

      {

      unsigned char ReadData = PINB^0xff; // 1

      Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont); // 2

      Cont = ReadData; // 3

      }

      完了。有沒有一種不可思議的感覺?當然,沒有想懂之前會那樣,想懂之後就會驚歎於這演算法的精妙!! 下面是程式解釋:

      Trg(triger) 代表的是觸發,Cont(continue)代表的是連續按下。

      1:讀PORTB的埠資料,取反,然後送到ReadData 臨時變數裡面儲存起來。

      2:演算法1,用來計算觸發變數的。一個位與操作,一個異或操作,我想學過C語言都應該懂吧?Trg為全域性變數,其它程式可以直接引用。

      3:演算法2,用來計算連續變數。

      看到這裡,有種“知其然,不知其所以然”的感覺吧?程式碼很簡單,但是它到底是怎麼樣實現我們的目的的呢?好,下面就讓我們繞開雲霧看青天吧。

      我們最常用的按鍵接法如下:AVR是有內部上拉功能的,但是為了說明問題,我是特意用外部上拉電阻。那麼,按鍵沒有按下的時候,讀埠資料為1,如果按鍵按下,那麼埠讀到0。下面就看看具體幾種情況之下,這演算法是怎麼一回事。

      (1) 沒有按鍵的時候

      埠為0xff,ReadData讀埠並且取反,很顯然,就是 0x00 了。

      Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont); (初始狀態下,Cont也是為0的)很簡單的數學計算,因為ReadData為0,則它和任何數“相與”,結果也是為0的。

      Cont = ReadData; 儲存Cont 其實就是等於ReadData,為0;

      結果就是:

      ReadData = 0;

      Trg = 0;

      Cont = 0;

      (2) 第一次PB0按下的情況

      埠資料為0xfe,ReadData讀埠並且取反,很顯然,就是 0x01 了。

      Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont); 因為這是第一次按下,所以Cont是上次的值,應為為0。那麼這個式子的值也不難算,也就是 Trg = 0x01 & (0x01^0x00) = 0x01

      Cont = ReadData = 0x01;

      結果就是:

      ReadData = 0x01;

      Trg = 0x01;Trg只會在這個時候對應位的值為1,其它時候都為0

      Cont = 0x01;

      (3) PB0按著不鬆(長按鍵)的情況

      埠資料為0xfe,ReadData讀埠並且取反是 0x01 了。

      Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont); 因為這是連續按下,所以Cont是上次的值,應為為0x01。那麼這個式子就變成了 Trg = 0x01 & (0x01^0x01) = 0x00

      Cont = ReadData = 0x01;

      結果就是:

      ReadData = 0x01;

      Trg = 0x00;

      Cont = 0x01;

      因為現在按鍵是長按著,所以MCU會每個一定時間(20ms左右)不斷的執行這個函式,那麼下次執行的時候情況會是怎麼樣的呢?

      ReadData = 0x01;這個不會變,因為按鍵沒有鬆開

      Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont) = 0x01 & (0x01 ^ 0x01) = 0 ,只要按鍵沒有鬆開,這個Trg值永遠為 0 !!!

      Cont = 0x01;只要按鍵沒有鬆開,這個值永遠是0x01!!

      (4) 按鍵鬆開的情況

      埠資料為0xff,ReadData讀埠並且取反是 0x00 了。

      Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont) = 0x00 & (0x00^0x01) = 0x00

      Cont = ReadData = 0x00;

      結果就是:

      ReadData = 0x00;

      Trg = 0x00;

      Cont = 0x00;

      很顯然,這個回到了初始狀態,也就是沒有按鍵按下的狀態。

      總結一下,不知道想懂了沒有?其實很簡單,答案如下:

      Trg 表示的就是觸發的意思,也就是跳變,只要有按鍵按下(電平從1到0的跳變),那麼Trg在對應按鍵的位上面會置一,我們用了PB0則Trg的值為0x01,類似,如果我們PB7按下的話,Trg 的值就應該為 0x80 ,這個很好理解,還有,最關鍵的地方,Trg 的值每次按下只會出現一次,然後立刻被清除,完全不需要人工去幹預。所以按鍵功能處理程式不會重複執行,省下了一大堆的條件判斷,這個可是精粹哦!!Cont代表的是長按鍵,如果PB0按著不放,那麼Cont的值就為 0x01,相對應,PB7按著不放,那麼Cont的值應該為0x80,同樣很好理解。

      如果還是想不懂的話,可以自己演算一下那兩個表示式,應該不難理解的。

      因為有了這個支援,那麼按鍵處理就變得很爽了,下面看應用:

      應用一:一次觸發的按鍵處理

      假設PB0為蜂鳴器按鍵,按一下,蜂鳴器beep的響一聲。這個很簡單,但是大家以前是怎麼做的呢?對比一下看誰的方便?

      #define KEY_BEEP 0x01

      void KeyProc(void)

      {

      if (Trg & KEY_BEEP) // 如果按下的是KEY_BEEP

      {

      Beep(); // 執行蜂鳴器處理函式

      }

      }

      怎麼樣?夠和諧不?記得前面解釋說Trg的精粹是什麼?精粹就是隻會出現一次。所以你按下按鍵的話,Trg & KEY_BEEP 為“真”的情況只會出現一次,所以處理起來非常的方便,蜂鳴器也不會沒事亂叫,hoho~~~

      或者你會認為這個處理簡單,沒有問題,我們繼續。

      應用2:長按鍵的處理

      專案中經常會遇到一些要求,例如:一個按鍵如果短按一下執行功能A,如果長按2秒不放的話會執行功能B,又或者是要求3秒按著不放,計數連加什麼什麼的功能,很實際。不知道大家以前是怎麼做的呢?我承認以前做的很鬱悶。

      但是看我們這裡怎麼處理吧,或許你會大吃一驚,原來程式可以這麼簡單

      這裡具個簡單例子,為了只是說明原理,PB0是模式按鍵,短按則切換模式,PB1就是加,如果長按的話則連加(玩過電子錶吧?沒錯,就是那個!)

      #define KEY_MODE 0x01 // 模式按鍵

      #define KEY_PLUS 0x02 // 加

      void KeyProc(void)

      {

      if (Trg & KEY_MODE) // 如果按下的是KEY_MODE,而且你常按這按鍵也沒有用,

  { //它是不會執行第二次的哦 , 必須先鬆開再按下

      Mode++; // 模式暫存器加1,當然,這裡只是演示,你可以執行你想

      // 執行的任何程式碼

      }

      if (Cont & KEY_PLUS) // 如果“加”按鍵被按著不放

      {

      cnt_plus++; // 計時

      if (cnt_plus > 100) // 20ms*100 = 2S 如果時間到

      {

      Func(); // 你需要的執行的程式

      }

      }

      }

      不知道各位感覺如何?我覺得還是挺簡單的完成了任務,當然,作為演示用程式碼。

      應用3:點觸型按鍵和開關型按鍵的混合使用

      點觸形按鍵估計用的最多,特別是微控制器。開關型其實也很常見,例如家裡的電燈,那些按下就不鬆開,除非關。這是兩種按鍵形式的處理原理也沒啥特別,但是你有沒有想過,如果一個系統裡面這兩種按鍵是怎麼處理的?我想起了我以前的處理,分開兩個非常類似的處理程式,現在看起來真的是笨的不行了,但

      是也沒有辦法啊,結構決定了程式。不過現在好了,用上面介紹的辦法,很輕鬆就可以搞定。

      原理麼?可能你也會想到,對於點觸開關,按照上面的辦法處理一次按下和長按,對於開關型,我們只需要處理Cont就OK了,為什麼?很簡單嘛,把它當成是一個長按鍵,這樣就找到了共同點,遮蔽了所有的細節。程式就不給了,完全就是應用2的內容,在這裡提為了就是說明原理~~