单片机基于事件的按键处理编程思想（原创）

zyhlove813 · 发表于 2021-9-27 13:51:49

本帖最后由 zyhlove813 于 2021-9-27 14:25 编辑

单片机处理按键，网上的思路也是五花八门。入门的，可能是直接判断端口，老手的，可能是通过键值计算；不管是谁学单片机，都逃不了做按键处理的程序。我在做项目的过程中，参考一些网上的思路，结合自己的算法，通过项目调试和验证，终于做出了比较优化和满意的按键处理程序，功能有如下几个方面：

1、多键扫描处理，提高处理速度

2、支持长按处理（单次触发或一直触发）

3、支持按下、弹起、按住、松开、长按的事件

4、项目中只需要修改扫描键值，然后在各事件中判断对应键值（单键或多键）

主要编程思路如下：

1、变量的说明

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//长按键的时长
#define longkey_times 2000
//长按单次模式定义，如果要长按时一直执行，请注释下一行
#define LONG_PROCESS_ONCE
uint8_t  KEY_PRESS;  //当前按下的键值
uint8_t  KEY_NOT_PRESS;  //当前未被按的键值
uint8_t  KEY_LAST;  //上一次的键值
uint8_t  KEY_LONG;  //长按的键值
uint8_t  KEY_DOWN;  //按下的键值
uint8_t  KEY_UP; //弹起的键值
uint8_t  KEY_UP_NL; //弹起的键值不带长按键
uint32_t KEY_TICKS;  //按键时间，用于长按计时

2、按键相关函数说明

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//按键处理程序
void JUDGE_KEY(bool SINGLE_KEY); //键值扫描及逻辑处理
void KEY_LONG_PROCESS(void);  //长按事件
void KEY_PRESS_PROCESS(void);  //按住状态事件
void KEY_NOT_PRESS_PROCESS(void); //松开状态事件
void KEY_DOWN_PROCESS(void); //按下事件
void KEY_UP_PROCESS(void);  //弹起事件

3、按键扫描及逻辑处理思路

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//bool SINGLE_KEY 防抖开关，True时打开
void JUDGE_KEY(bool SINGLE_KEY)
{
uint8_t TEMP_KEY;  //临时的键值缓存
TEMP_KEY = PIND & 0x0C; //批量扫描IO，并生成键值，用户需结合项目自已修改，PIND
//此处表示PD0-7的端口，不同单片机不一样，0x0C只取出
//PD2 PD3的值
TEMP_KEY ^= 0x0C;    //此处主要是把键值取反，如果你的按键是低电平触发的话
//如果你的按键是高电平触发，则删除此行，不需要取反
if(TEMP_KEY > 0)  //键值大于0，表示有按键按着
{
      delay(10); //防抖延时
      //以下再一次批量扫描键值
      KEY_PRESS = PIND & 0x0C;
      KEY_PRESS ^= 0x0C;

      //如果防抖开关有效且两次键值不一致，返回不处理
      if(TEMP_KEY != KEY_PRESS && SINGLE_KEY)
      {
         return;
      }
}
else //无按键动作，当前按下的键值=0
{
      KEY_PRESS = 0;
}
//核心按键逻辑判断
KEY_DOWN = (KEY_LAST ^ KEY_PRESS) & KEY_PRESS; //按下的键值
KEY_UP = (KEY_LAST ^ KEY_PRESS) & KEY_LAST; //弹起的键值（包含长按键）
KEY_UP_NL = (~KEY_LONG) & KEY_UP; //弹起的键值（不包含长按键）
KEY_NOT_PRESS = ~KEY_PRESS; //未按的键状态值
if(KEY_LONG & KEY_UP)
{
      KEY_LONG = 0;
}
if(KEY_PRESS > 0)  //当前有按键值按下
{
      if(KEY_LAST & KEY_PRESS)    //如果当前的值与上次按下的值有相同的地方
         //表示有键一直按着，否则可能只是切换了其他按键
      {
         //millis()函数是Arduino的开机时间毫秒计数，其他单片机自己实现
         if(millis() - KEY_TICKS > longkey_times) //按键时间大于长按时间
         {
            KEY_LONG = KEY_LAST & KEY_PRESS; //长按键值等于一直按住的值
            KEY_LONG_PROCESS(); //长按键处理
            #ifdef LONG_PROCESS_ONCE  //如果是长按单次处理
               KEY_TICKS = millis(); //更新长按时间标记，避免进入长按判断
            #endif
         }
      }
      else
      {
         KEY_TICKS = millis(); //切换了其他键，更新长按时间标记，避免进入长按判断
      }
}
else //当前无按键按下
{
      KEY_TICKS = millis(); //更新长按时间标记，避免进入长按判断
}
if(KEY_UP > 0)  //如果有弹起的按键值
{
      KEY_UP_PROCESS(); //按键弹起时处理
}
if(KEY_DOWN > 0)
{
      KEY_DOWN_PROCESS();  //按键按下时处理
}
if(KEY_PRESS > 0)
{
      KEY_PRESS_PROCESS();  //按键按着状态处理
}
if(KEY_NOT_PRESS)
{
      KEY_NOT_PRESS_PROCESS();  //按键弹起状态处理
}
KEY_LAST = KEY_PRESS; //更新上一次的键值
}

4、按键逻辑处理算法详解

4.1首次按下的键，先用异或^进行上次扫描键值和本次扫描键值计算，取得不一样的键位，不一样的键位和本次扫描键位相同，则表示首次按下。

如 0000 0010表示上次扫描的键，第1位是按下的状态

0000 0110 表示本次扫描的键，第1位和第2位是按下的，

我们要算出第2位是首次按下，则

0000 0010 ^ 0000 0110=0000 0100

0000 0100 & 0000 0110=0000 0100

又如 000 0010表示上次扫描的键，第1位是按下的

0000 0100表示本次扫描的键，第2位是按下的，第1位已经松开

我们要算出第2位是首次按下，则

0000 0010 ^ 0000 0100=0000 0110

0000 0110 & 0000 0100=0000 0100

（所以与本次扫描的键值与，可以得到首次按下的键值）

KEY_DOWN=(KEY_LAST^KEY_PRESS) & KEY_PRESS; //按下的键值

4.2弹起的键值，与按下的原理一样，不同的是要和上次扫描的键值相与

如 0000 0010表示上次扫描的键，第1位是按下的状态

0000 0100 表示本次扫描的键，第2位是按下的，

我们要算出第1位是弹起，则

0000 0010 ^ 0000 0100=0000 0110

0000 0110 & 0000 0010=0000 0010

KEY_UP=(KEY_LAST^KEY_PRESS) & KEY_LAST;//弹起的键值（包含长按键）

4.3长按键一般单独处理，弹起时如果要排除，避免多次触发事件，需要计算出

不包含长按键的键值，用如下公式

KEY_UP_NL=(~KEY_LONG) & KEY_UP; //弹起的键值（不包含长按键）

4.4 长按键的计算逻辑，见程序注释

5、如何使用

5.1 设置好长按的时间

#define longkey_times 2000 //这里表示2秒

5.2 修改扫描键值

TEMP_KEY = PIND & 0x0C; //批量扫描IO，并生成键值，用户需结合项目自已修改，PIND

//此处表示PD0-7的端口，不同单片机不一样，0x0C只取出 PD2 PD3的值

TEMP_KEY ^= 0x0C; //此处主要是把键值取反，如果你的按键是低电平触发的话

//还有一处地方也要一起改

KEY_PRESS = PIND & 0x0C;

KEY_PRESS ^= 0x0C;

注意：51或其他单片机中，如果按键不在同一序列，比如P01 P03 P14 P16，则可以如下设置

TEMP_KEY = P0 & 0x0A; //取出 P01 P03

TEMP_KEY |=（P1 & 0x50）; //取出 P14 P16

TEMP_KEY ^= （0x0A|0x50); //此处主要是把键值取反，如果你的按键是低电平触发的话,

//如果你的按键是高电平触发，则删除此行，不需要取反

//还有一处地方也要一起改

KEY_PRESS = P0 & 0x0A; //取出 P01 P03

KEY_PRESS |=（P1 & 0x50）; //取出 P14 P16

KEY_PRESS ^= （0x0A|0x50); //此处主要是把键值取反，如果你的按键是低电平触发的话,

//如果你的按键是高电平触发，则删除此行，不需要取反

为了编程方便，尽量使用同一序列的口，如果不同序列的口，那端口号也要能错开，如用了P01，就不要用P11了。

这样的话，才能方便计算，提高扫描效率，如果非要用，只能通过移位处理

如51或其他单片机中，想判断 P01 P02 P12 P13的键

TEMP_KEY = P1 & 0x0C; //取出 P12 P13

TEMP_KEY =TEMP_KEY<<1; //左移1位，避开P12和P02交叉重叠

TEMP_KEY |= （P0 & 0x06）; //取出 P01 P02

TEMP_KEY ^= （0x18|0x06); //此处主要是把键值取反，如果你的按键是低电平触发的话

//如果你的按键是高电平触发，则删除此行，不需要取反

这样键值里，0x02表示P01，0x04表示P02，0x08表示P12，0x10表示P13

5.3在单片机循环程序或定时器里，周期性调用扫描程序

   void loop()
   {
      JUDGE_KEY(true);
   }

5.4在对应事件里进行其他编程，如：

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void KEY_NOT_PRESS_PROCESS() //按键弹起状态处理
{
if(KEY_NOT_PRESS & 0x04)
{
      //Serial.println("KEY PD2 is NOT PRESSING");
}
}
void KEY_PRESS_PROCESS() //按键按着状态处理
{
if(KEY_PRESS & 0x04)
{
      //Serial.println("KEY PD2 is PRESSING");
}
}
void KEY_LONG_PROCESS() //长按键处理
{
if(KEY_LONG & 0x04)
{
      Serial.println("KEY PD2 is LONG PRESS");
}
if(KEY_LONG & 0x08)
{
      Serial.println("KEY PD3 is LONG PRESS");
}
}
void KEY_DOWN_PROCESS()  //按键按下时处理
{
if(KEY_DOWN & 0x04)
{
      Serial.println("KEY PD2 is DOWN NOW");
}
if(KEY_DOWN & 0x08)
{
      Serial.println("KEY PD3 is DOWN NOW");
}
Serial.println("---------------------");
}
void KEY_UP_PROCESS() //按键弹起时处理
{
if(KEY_UP_NL & 0x04)
{
      Serial.println("KEY PD2 is UP_NL NOW");
}
if(KEY_UP_NL & 0x08)
{
      Serial.println("KEY PD3 is UP NOW");
}
Serial.println("---------------------");
}

附上Arduino的测试程序,注意Arduino Uno中PD2表示数字脚2，PD3表示数字脚3

kpj001 · 发表于 2021-10-2 18:43:12

不用中断都是耍流氓

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