新型按键扫描程序(C程序)

本内容介绍一种便捷和高效的按键检测方法以及一种简易独立按键检测方法。紫色文字是超链接，点击自动跳转至相关博文。持续更新，原创不易！

一、简述

二、核心算法

三、应用

1、一次触发的按键处理

2、长按键的处理

3、点触型按键和开关型按键的混合使用

4、我的主程序架构

四、简易独立按键

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一、简述

看过不少源程序，没有发现这种按键处理办法的踪迹，所以现将它共享出来。我非常坚信这种按键处理办法的便捷和高效，你可以移植到任何一种嵌入式处理器上面，因为C语言强大的可移植性。同时，这里面用到了一些分层的思想，在单片机当中也是相当有用的，也是本文的另外一个重点。

对于老鸟，我建议直接看那两个表达式，然后自己想想就会懂的了，也不需要听我后面的自吹自擂了，我可没有班门弄斧的意思，但是对于新手，我建议将全文看完。因为这是实际项目中总结出来的经验，学校里面学不到的东西。

以下假设你懂C语言，因为纯粹的C语言描述，所以和处理器平台无关，你可以在MCS-51，AVR，PIC，甚至是ARM平台上面测试这个程序性能。当然，我自己也是在多个项目用过，效果非常好的。好了，工程人员的习惯，废话就应该少说，开始吧。以下我以AVR的MEGA8作为平台讲解，没有其它原因，因为我手头上只有AVR的板子而已没有51的。用51也可以，只是芯片初始化部分不同，还有寄存器名字不同而已。

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二、核心算法

unsigned char Trg; //触发

unsigned char Cont; //连续按下

void KeyRead( void )

{

unsigned char ReadData = PINB^0xff; // 1 读PORTB的端口数据，PINB异或0xff，取反，然后送到 // ReadData 临时变量里面保存起来

Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont); // 2 用来计算触发变量

Cont = ReadData; // 3 用来计算连续变量

}

完了。有没有一种不可思议的感觉？当然，没有想懂之前会那样，想懂之后就会惊叹于这算法的精妙！

下面是程序解释：

Trg（triger）代表的是触发，Cont（continue）代表的是连续按下。

1：读PORTB的端口数据，取反，然后送到ReadData 临时变量里面保存起来。

2：算法1，用来计算触发变量。一个位与操作，一个异或操作，我想学过C语言都应该懂吧？Trg为全局变量，其它程序可以直接引用。

3：算法2，用来计算连续变量。

看到这里，有种“知其然，不知其所以然”的感觉吧？代码很简单，但是它到底是怎么样实现我们的目的的呢？好，下面就让我们绕开云雾看青天吧。

我们最常用的按键接法如下：AVR是有内部上拉功能的，但是为了说明问题，我是特意用外部上拉电阻。那么，按键没有按下的时候，读端口数据为1，如果按键按下，那么端口读到0。下面就看看具体几种情况之下，这算法是怎么一回事。

（1）没有按键的时候

端口为0xff，ReadData读端口并且取反，很显然，就是 0x00 了。

Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont); （初始状态下，Cont也是为0的）很简单的数学计算，因为ReadData为0，则它和任何数“相与”，结果也是为0的。

Cont = ReadData; 保存Cont 其实就是等于ReadData=0；

结果就是：

ReadData ＝ 0；

Trg ＝ 0；

Cont ＝ 0；

（2）第一次PB0按下的情况

端口数据为0xfe，ReadData读端口并且取反，很显然，就是 0x01 了。

Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont); 因为这是第一次按下，所以Cont是上次的值，应为为0。那么这个式子的值也不难算，也就是 Trg = 0x01 & (0x01^0x00) = 0x01

Cont = ReadData = 0x01；

结果就是：

ReadData ＝ 0x01；

Trg ＝ 0x01； //Trg只会在这个时候对应位的值为1，其它时候都为0

Cont ＝ 0x01；

（3）PB0按着不松（长按键）的情况

端口数据为0xfe，ReadData读端口并且取反是 0x01 了。

Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont); 因为这是连续按下，所以Cont是上次的值，应为0x01。那么这个式子就变成了 Trg = 0x01 & (0x01^0x01) = 0x00

Cont = ReadData = 0x01；

结果就是：

ReadData ＝ 0x01；

Trg ＝ 0x00；

Cont ＝ 0x01；

因为现在按键是长按着，所以MCU会每个一定时间（20ms左右）不断的执行这个函数，那么下次执行的时候情况会是怎么样的呢？

ReadData ＝ 0x01；//这个不会变，因为按键没有松开

Trg ＝ ReadData & (ReadData ^ Cont); // 0x01 & (0x01 ^ 0x01) = 0 ，只要没有松开，这个Trg值永远为 0

Cont ＝ 0x01；//只要按键没有松开，这个值永远是0x01！

（4）按键松开的情况

端口数据为0xff，ReadData读端口并且取反是 0x00 了。

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

Cont = ReadData = 0x00；

结果就是：

ReadData ＝ 0x00；

Trg ＝ 0x00；

Cont ＝ 0x00；

很显然，这个回到了初始状态，也就是没有按键按下的状态。

总结一下，不知道想懂了没有？其实很简单，答案如下：

Trg 表示的就是触发的意思，也就是跳变，只要有按键按下（电平从1到0的跳变），那么Trg在对应按键的位上面会置一，我们用了PB0则Trg的值为0x01，类似，如果我们PB7按下的话，Trg 的值就应该为 0x80 ，这个很好理解，还有最关键的地方，Trg 的值每次按下只会出现一次，然后立刻被清除，完全不需要人工去干预。所以按键功能处理程序不会重复执行，省下了一大堆的条件判断，这个可是精粹哦！Cont代表的是长按键，如果PB0按着不放，那么Cont的值就为 0x01，相对应PB7按着不放，那么Cont的值应该为0x80，同样很好理解。

如果还是想不懂的话，可以自己演算一下那两个表达式，应该不难理解的。

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三、应用

因为有了这个支持，那么按键处理就变得很爽了。

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1、一次触发的按键处理

假设PB0为蜂鸣器按键，按一下，蜂鸣器beep响一声。这个很简单，但是大家以前是怎么做的呢？对比一下看谁的方便。

#define KEY_BEEP 0x01

void KeyProc(void)

{

if (Trg & KEY_BEEP) // 如果按下的是KEY_BEEP

{

Beep(); // 执行蜂鸣器处理函数

}

怎么样？够和谐不？记得前面解释说Trg的精粹是什么？精粹就是只会出现一次。所以你按下按键的话，Trg & KEY_BEEP 为“真”的情况只会出现一次，所以处理起来非常的方便，蜂鸣器也不会没事乱叫，hoho～～～或者你会认为这个处理简单，没有问题，我们继续。

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2、长按键的处理

项目中经常会遇到一些要求，例如：一个按键如果短按一下执行功能A，如果长按2秒不放的话会执行功能B，又或者是要求3秒按着不放，计数连加什么什么的功能，很实际。不知道大家以前是怎么做的呢？我承认以前做的很郁闷。但是看我们这里怎么处理吧，或许你会大吃一惊，原来程序可以这么简单。这里举个简单例子，为了只是说明原理，PB0是模式按键，短按则切换模式，PB1就是加，如果长按的话则连加（玩过电子表吧？没错，就是那个！）

#define KEY_MODE 0x01 // 模式按键

#define KEY_PLUS 0x02 // 加

void KeyProc(void)

{

if (Trg & KEY_MODE) // 如果按下的是KEY_MODE，而且你长按这按键也没有用，

{ // 它是不会执行第二次的哦，必须先松开再按下

Mode++; // 模式寄存器加1，当然，这里只是演示，你可以执行你想执行的任何代码

}

if (Cont & KEY_PLUS) // 如果“加”按键被按着不放

{

cnt_plus++; // 计时

if (cnt_plus > 100) // 20ms*100 = 2S 如果时间到

{

Func(); // 需要执行的程序

}

不知道各位感觉如何？我觉得还是挺简单的完成了任务，当然，作为演示用代码。

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3、点触型按键和开关型按键的混合使用

点触型按键估计用的最多，特别是单片机。开关型其实也很常见，例如家里的电灯，那些按下就不松开，除非关。这是两种按键形式的处理原理也没啥特别，但是你有没有想过，如果一个系统里面这两种按键是怎么处理的？我想起了我以前的处理，分开两个非常类似的处理程序，现在看起来真的是笨的不行了，但是也没有办法啊，结构决定了程序。不过现在好了，用上面介绍的办法，很轻松就可以搞定。

原理么？可能你也会想到，对于点触开关，按照上面的办法处理一次按下和长按，对于开关型，我们只需要处理Cont就OK了，为什么？很简单嘛，把它当成是一个长按键，这样就找到了共同点，屏蔽了所有的细节。程序就不给了，完全就是应用2的内容，在这里提为了就是说明原理～～

好了，这个好用的按键处理算是说完了。可能会有朋友会问，为什么不说延时消抖问题？哈哈，被看穿了。果然不能偷懒。下面谈谈这个问题，顺便也就非常简单的谈谈我自己用时间片轮办法，以及是如何消抖的。延时消抖的办法是非常传统，也就是第一次判断有按键，延时一定的时间（一般习惯是20ms）再读端口，如果两次读到的数据一样，说明了是真正的按键，而不是抖动，则进入按键处理程序。

当然，不要跟我说你delay（20）那样去死循环去，真是那样的话，我衷心的建议你先放下手上所有的东西，好好的去了解一下操作系统的分时工作原理，大概知道思想就可以，不需要详细看原理，否则你永远逃不出“菜鸟”这个圈子。当然我也是菜鸟。我的意思是，真正的单片机入门，是从学会处理多任务开始的，这个也是学校程序跟公司程序的最大差别。当然，本文不是专门说这个的，所以也不献丑了。

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4、我的主程序架构

volatile unsigned char Intrcnt;

void InterruptHandle() // 中断服务程序

{

Intrcnt++; // 1ms 中断1次，可变

}

void main(void)

{

SysInit(); // 系统初始化

while(1) // 每20ms 执行一次大循环

{

KeyRead(); // 将每个子程序都扫描一遍

KeyProc();

Func1();

Funt2();

…

while(1) //执行完第一个 while(1)，就进入此 while(1)，一直持续20ms才能跳出，所以第1个

{ // while(1) 每20ms被执行一次

if (Intrcnt>20) // 一直在等，直到20ms时间到

{

Intrcnt="0";

break; // 返回主循环

}

貌似扯远了，回到我们刚才的问题，也就是怎么做按键消抖处理。我们将读按键的程序放在了主循环，也就是说，每20ms我们会执行一次KeyRead()函数来得到新的Trg 和 Cont 值。好了，下面是我的消抖部分：很简单

基本架构如上，我自己比较喜欢的，一直在用。当然，和这个配合，每个子程序必须执行时间不长，更加不能死循环，一般采用有限状态机的办法来实现，具体参考其它资料咯。

懂得基本原理之后，至于怎么用就大家慢慢思考了，我想也难不到聪明的工程师们。例如还有一些处理，怎么判断按键释放？很简单，Trg 和Cont都为0 则肯定已经释放了。测试程序搜索我的百度网盘“KeyScan”或移步“https://download.csdn.net/download/liht_1634/85077619”。

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四、简易独立按键

void fun_ResetKey(void) //松开再按下执行

{

static u8 keylast=0;

if(keylast!=(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_6)))

{

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_6)) //复位

{

//添加需要的执行的程序

}

keylast=(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_6));

}

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