硬件層面如何實(shí)現(xiàn)按鍵消抖

在做硬件設(shè)計(jì)的時(shí)候，按鍵是最常見(jiàn)的模塊之一，也是學(xué)硬件的人入坑接觸的第一二個(gè)實(shí)例。

人手在按下按鍵的時(shí)候會(huì)有一定頻率的抖動(dòng)，反映在按下和釋放的上升下降沿會(huì)有信號(hào)的反復(fù)跳動(dòng)，如下示意圖。單片機(jī)在識(shí)別IO信號(hào)的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)根據(jù)前后電平值來(lái)判斷是否有跳變，如果在單片機(jī)的采樣窗口內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)反復(fù)多次的高低電平，就會(huì)影響單片機(jī)的判斷，采集到多次高低電平信號(hào)。不僅是人手主動(dòng)按，不小心碰到按鍵也是會(huì)存在一定幾率的抖動(dòng)信號(hào)，可能導(dǎo)致誤觸。

不過(guò)成熟、高可靠性的按鍵設(shè)計(jì)一定不是只有按鍵，通常我們會(huì)看到有并聯(lián)電容，用來(lái)消除按鍵抖動(dòng)。抖動(dòng)不消除會(huì)有一定幾率造成產(chǎn)品的不良影響，比如按鍵失靈、響應(yīng)錯(cuò)誤、誤觸等。

既然電容可以消除抖動(dòng)，那消抖電容的容值是怎么選的。

首先電容在這里的作用是濾波的，那么濾除什么頻率的波就是我們需要考慮的因素了。通過(guò)查閱資料，按鍵抖動(dòng)的頻率一般在100Hz以內(nèi)，抖動(dòng)的時(shí)間經(jīng)驗(yàn)值通常在5~10ms，即在這個(gè)時(shí)間內(nèi)通常會(huì)有多次的跳變信號(hào)。

電容兩端的電壓是不能突變的，充電和放電都會(huì)有一個(gè)過(guò)程，如上圖。因此在出現(xiàn)抖動(dòng)的時(shí)候，電容會(huì)使其兩端的電壓緩慢變化，只要在其充放電時(shí)間內(nèi)，抖動(dòng)能夠結(jié)束，就能有效消除掉抖動(dòng)。

也就是說(shuō)，根據(jù)充放電的時(shí)間計(jì)算，通常選擇0.01uF~1uF的電容，就能夠消除大部分機(jī)械按鍵的抖動(dòng)。

相對(duì)應(yīng)的，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，軟件層面也會(huì)做消抖，程序會(huì)考慮在第一次接收到電平跳變后delay10ms左右再次做檢測(cè)，這樣也能有效避免誤檢測(cè)。