【单片机笔记】状态机效率地按键扫描、识别短按、长按及松手检测方法

按键是人机交互最简单也是最廉价的方式之一,要实现一个或者多个按键的有效扫描并处理,这里附上我修改过的代码:

实现的代码主要包含有四个部分:

第一部分:按键的初始化部分

void Key_Configuration(void)
{
	return;
}

这里需要根据所使用的IC来做不同的配置方式,我使用的是51内核,在初始化的过程I/O口默认做了准双向若上拉处理,按键低电平有效,所以就没有处理直接跳出去。

第二部分:按键的电平读取

//只读取初次按键电平状态,在状态机中进一步处理
static u8 Key_Read(void)
{
    if(!READ_KEY1)  
		return KEY1_PRES;
    if(!READ_KEY2)  
		return KEY2_PRES;       
    if(!READ_KEY3)  
		return KEY3_PRES;
    if(!READ_KEY4)  
		return KEY4_PRES;
    if(!READ_KEY5)  
		return KEY5_PRES;
	
	return KEY_NONE;
}

根据使用的具体环境及功能,这里每次读取电平只读取一个有效的电平并且有优先级,由代码可以看出优先级的顺序为:KEY1>KEY2>KEY3>KEY4>KEY5。当然需要使用多少个按键根据项目的需求来定,理论支持多少个独立按键都是可以的。

第三部分:状态机的按键判定部分

//状态机
static u8 Key_Scan(void)
{
	static u8 state = 0; //按键初始化状态
	static u8 KEY_LAST=0,KEY_NOW=0; //记录两次电平的状态
	u8 KEY_VALUE=0;

	KEY_NOW = Key_Read();//读按键值
   
	switch(state)
	{
		case 0:
		{
			if(KEY_NOW != KEY_LAST)	state = 1; //有按键按下
		}break;
		case 1: 
		{
			if(KEY_NOW == KEY_LAST)	state = 2; //消斗之后按键有效
			else state = 0; //认为误触
		}break; 
		case 2: //消斗之后
		{
			if(KEY_NOW == KEY_LAST) //还是按下的状态 
			{
			  	state = 3;
			}
			else//松开了,短按
			{
				state = 0; 
				
				KEY_VALUE = KEY_LAST|KEY_SHORT;  //返回键值短按	
			}
		}break;
		
		case 3: //判断长按短按
		{
			if(KEY_NOW == KEY_LAST) 
			{
			    static u8 cnt = 0;
				if(cnt++ > 120) //1200ms
				{
					cnt = 0; 
					state = 4;
					KEY_VALUE = KEY_LAST|KEY_LONG; //返回键值长按
				}			  
			}
			else
			{
				state = 0;
				KEY_VALUE = KEY_LAST|KEY_SHORT; //返回键值短按			
			}
		}break;
		case 4://长按松手检测
		{
			if(KEY_NOW != KEY_LAST) 
				state = 0;
		}break;
	}//switch
	
	KEY_LAST = KEY_NOW; //更新
	return KEY_VALUE;
}

这部分也是整个的核心代码部分,首先定义了三个静态变量,按键的状态state,当前读取的键值KEY_NOW,上一次的键值KEY_LAST,以及返回的判定后的有效键值KEY_VALUE。接下来一步步研究:

state初始值为0,进入switch和case,每次进入case判断的时间间隔是由第四部分来确定的,这里给出我选用的是10ms

判定0,只要上一次记录的键值和本次读取到的键值不想等,则进入1。这里还有另一个作用,那就是短按的松手检测。这也是没有else的原因,具体如何实现请看状态4。

判定1,上一次和这一次的键值相等,注意case 0后KEY_LAST已经被更新,也就是说10ms后这次读取到的键值还等于上一次的键值,这里我们认为是有效的按下,而并非误触和干扰造成的,这种情况下进入2。否则就返回到0。

判定2,这里是从1过来的,也就是此时的按键键值是有效的,这里还是来判断上次更新的KEY_LAST及这次读取到的新的键值,如果不想等,证明手已经松开(单一按键的情况)。这样就识别成了短按,state重新回到0并返回短按的键值量,在0。如果按键还没有被释放那就有长按的趋势了,进入3。

判定3,这里也很简单,判定键值有没有释放,每次进来就开始计次,10ms进入一次,这里计120次也就是需要1200ms的时间达到条件并且把返回的键值赋值成长按,同时进入4,反之没有达到时间就识别成短按并重新进入0。

判定4,这里代码的作用主要是作为长按的松手检测,道理也很简单,按键没有释放,那肯定历史键值和当前的键值相等并且不为0,等按键释放的后,读取的键值肯定为0,这就跳出了状态4。

第四部分:实体函数及被调用函数

static void KEY1_ShortHander(void)
{

}
static void KEY1_LongHander(void)
{

}
static void KEY2_ShortHander(void)
{

}
static void KEY2_LongHander(void)
{

}
static void KEY3_ShortHander(void)
{

}
static void KEY3_LongHander(void)
{

}
static void KEY4_ShortHander(void)
{

}
static void KEY4_LongHander(void)
{

}
static void KEY5_ShortHander(void)
{

}
static void KEY5_LongHander(void)
{

}


void Key_Hander(void)					//按键处理函数
{
	u8 KEY_NUM=0;
	static u32 LAST=0;
	if(Systick_ms-LAST<10)	return;
	LAST = Systick_ms;	
	
	KEY_NUM = Key_Scan();  //按键扫描值
	if(KEY_NUM == KEY_NONE) return;
	
	//有按键按下
	if(KEY_NUM & KEY_SHORT) //短按
	{    
		if(KEY_NUM & KEY1_PRES)//KEY1_PRES
		{				
			KEY1_ShortHander();
		}
		else if(KEY_NUM & KEY2_PRES)//KEY2_PRES
		{
			KEY2_ShortHander();
		}		
		else if(KEY_NUM & KEY3_PRES)//KEY3_PRES
		{
			KEY3_ShortHander();
		}
		else if(KEY_NUM & KEY4_PRES)//KEY4_PRES
		{
			KEY4_ShortHander();
		}
		else if(KEY_NUM & KEY5_PRES)//KEY5_PRES
		{
			KEY5_ShortHander();
		}
	}
	else if(KEY_NUM & KEY_LONG) //长按 
	{
		if(KEY_NUM & KEY1_PRES)//KEY1_PRES
		{
			KEY1_LongHander();
		}
		else if(KEY_NUM & KEY2_PRES)//KEY2_PRES
		{
			KEY2_LongHander();
		}		
		else if(KEY_NUM & KEY3_PRES)//KEY3_PRES
		{
			KEY3_LongHander();
		}
		else if(KEY_NUM & KEY4_PRES)//KEY4_PRES
		{
			KEY4_LongHander();
		}
		else if(KEY_NUM & KEY5_PRES)//KEY5_PRES
		{
			KEY5_LongHander();
		}
	}	
}

这部分代码是比较清晰的,通过前面3部分的分析,在这里调用前3部分的得到键值的结果,然后判定结果做相应的函数和功能处理,这里给的直接是函数体,用户可以直接在函数体里面添加响应的代码。但更有效的方式应该是把执行函数换成标记变量,这样程序执行会更加有条理并且不错误的占用时间片。

最后附上头文件:

#ifndef __FY_KEY_H
#define __FY_KEY_H

#include "fy_includes.h"

#define READ_KEY1	P30
#define READ_KEY2	P14
#define READ_KEY3	P13
#define READ_KEY4	P10
//#define READ_KEY5	P17

#define KEY1_PRES 0x01
#define KEY2_PRES 0x02
#define KEY3_PRES 0x04
#define KEY4_PRES 0x08
#define KEY5_PRES 0x10

#define KEY_SHORT  0x40
#define KEY_LONG   0x80
#define KEY_NONE      0

#define HOT_KEY_PRES	KEY1_PRES
#define PWR_KEY_PRES	KEY2_PRES
#define H2_KEY_PRES	KEY3_PRES
#define MP3_KEY_PRES	KEY4_PRES

void Key_Configuration(void);
void Key_Hander(void);

#endif

/*********************************************END OF FILE**********************************************/

 By Urien 2018年3月19日 10:47:36

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