发一个按键中断触发的流程图

hotdll

侦测按键常用的是： 中断法、轮询法、定时器中断查询法，按键软件消抖方法常见的是延时查询法和连续查询法，依据使用定时器还是延时函数再细分多种方法。

大部分的51教程和书籍教的都是延时法，看别人项目成熟的代码用的比较多的是 定时器中断查询法，本文只讨论外部中断触发。

在网上搜一下，可以发现，大部分的帖子对按键触发中断的做法都是很不看好的，各种原因都有。但是中断法有一些优势是别的方法无法比拟的。
例如：
中断唤醒MCU，在低功耗设备上，只有外部中断触发，才能唤醒MCU。
主程序需要连续采样输出的死循环程序。定时器查询、或者延时、或者轮询都会打断采样的过程导致数据出错。特别是定时器查询，通常定时器设置的都是ms级查询时间，会导致采样过程不连续，，而实际的程序可能并不需要经常使用按键，这样定时器的频繁中断其实并没有节省CPU的资源，反而极大的浪费了CPU的宝贵资源。

大部分中断法用延时函数去消抖，带来的问题也不少，常见的是消抖效果不好，延时并不能改变外部中断是否触发。有的人用低电平外部中断处罚，其实也不是好主意，这个要从单片机的输入口的寄存器说起，通常：

1. 下降沿触发是锁存中断信号——D触发器记忆的，意即：即使当时CPU来不及响应中断，外部中断信号撤消后，由于D触发器的记忆作用，消失的中断信号仍然有效，直到被响应并进入中断ISR，记忆的中断信号才会由硬件清除；
   
2.     而低电平触发是即时的，当外部中断信号撤消时，中断申请信号随之消失。也就是：如果在外部中断信号作用申请期间，CPU来不及响应此中断，那么有可能，这次中断申请就漏掉了。
   
3. ——显然下降沿触发不会漏掉短暂的中断申请信号。
   
4.    ——低电平触发信号低电平宽度显然不能大于ISR响应执行时间，否则，当ISR完成，RETI退出中断时，将再次被低电平触发，如此反复响应中断。
   

复制代码

于是，我们可以利用外部中断、定时器中断、和连续查询法来设计一个按键程序，流程图如下：


大图： 按键中断触发.pdf (84.82 KB, 下载次数: 25, 售价: 1 人民币)

2016-1-9 14:05 上传

点击文件名下载附件

程序的原理是：
将按键的状态分解成  按下-->保持-->松开 三种状态分别检测。

利用定时器轮询实现连续查询法，从而实现消抖、短按键、长按键、快进（退）按键的实现。在外部中断中开启定时器中断，在定时器中断中开启外部中断，实现保持中断灵敏性的同时最少占用系统资源。

cptank

发一个我以前收藏的，可能和你的差不多吧
新型的按键扫描程序
—— http://blog.ednchina.com/zp2009/983530/Message.aspx
不过我在网上游逛了很久，也看过不少源程序了，没有发现这种按键处理办法的踪迹，
所以，我将他共享出来，和广大同僚们共勉。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，hoho～～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。
核心算法：
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，用来计算触发变量的。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，为 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 ，只要按键没
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。
因为有了这个支持，那么按键处理就变得很爽了，下面看应用：
应用一：一次触发的按键处理
假设 PB0 为蜂鸣器按键，按一下，蜂鸣器 beep 的响一声。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。
应用 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
这里具个简单例子，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，而且你常按这按键也没有用，
{ //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(); // 你需要的执行的程序
}
}
}
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。
应用 3：点触型按键和开关型按键的混合使用
点触形按键估计用的最多，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。
我的主程序架构是这样的：
volatile unsigned char Intrcnt;
void InterruptHandle() // 中断服务程序
{
Intrcnt++; // 1ms 中断 1 次，可变
}
void main(void)
{
SysInit();
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)
{
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。

hotdll

cptank 发表于 2016-1-9 15:12
发一个我以前收藏的，可能和你的差不多吧
新型的按键扫描程序
—— http://blog.ednchina.com/zp2009/983 ...

不一样，这个我看过。这个代码没有任何用处。那个异或运算多此一举。

cptank

hotdll 发表于 2016-1-9 16:56
不一样，这个我看过。这个代码没有任何用处。那个异或运算多此一举。

可是实际使用非常有效

40560335

hotdll 发表于 2016-1-9 16:56
不一样，这个我看过。这个代码没有任何用处。那个异或运算多此一举。

很显然你根本就没看过，我不但觉有用，而且觉得很好用，代码巧妙又简单易懂，比你这种办法好多了。。。

40560335

cptank 发表于 2016-1-9 21:36
可是实际使用非常有效

你说的没错，我几年前是在阿莫论坛里看到后觉得非常不错，在之后的程序中都采用了这种方法！~

hotdll

40560335 发表于 2016-1-9 22:16
很显然你根本就没看过，我不但觉有用，而且觉得很好用，代码巧妙又简单易懂，比你这种办法好多了。。。： ...

这个文章我很早就看过，并且分析过每个步骤的时序。文章所说的精华部分实现了定时器查询法判断长短按键，几乎所有的长短按键代码都是的定时器查询法判断，只是它的语句并不能实现长按键时长设置。消抖部分他用的是传统延时法，既然使用了定时器查询，又用延时消抖，这算法算是最佳的么？
举个例子：
我要求按键算法实现如下要求：
1、除了设置参数的时候，其它任何时刻，键盘扫描代码不得打断主程序执行。
2、一个按键后三种状态：短按功能切换，长按3-4秒进入设置，连按3次，进入工厂模式。
3、按键3秒，将CPU从待机模式唤醒。
你上面的代码如何实现？真要是觉得他的那个方法好，很简单的，抽象为算法，画出流程图，一看便知。
我个人觉得学习技术，只要算法一样，用什么代码实现是次要的。
不喜欢争论，你觉得哪个好用就用哪个，这是你的自由。我只是分享的我的算法流程，喜欢就拿去，不喜欢就路过。

8055

我用中断判断按键的一个做法是：收到中断信号——中断处理里如果没有按键标志就启动定时器，设一个标志，此时并不处理按键——定时到了，判断这个按键是否按下，如果没有按下就清除标志退出，否则执行按键处理函数并清除标志。

40560335

hotdll 发表于 2016-1-10 10:19
这个文章我很早就看过，并且分析过每个步骤的时序。文章所说的精华部分实现了定时器查询法判断长短按键， ...

这个代码没有任何用处。那个异或运算多此一举，河河河河。。。

hotdll

40560335 发表于 2016-1-10 11:30
这个代码没有任何用处。那个异或运算多此一举，河河河河。。。

呵呵呵呵。