一、按鍵抖動
通常的按鍵所用開關(guān)為機(jī)械彈性開關(guān),當(dāng)機(jī)械觸點(diǎn)斷開、閉合時,由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用,一個按鍵開關(guān)在閉合時不會馬上穩(wěn)定地接通,在斷開時也不會一下子斷開。因而在閉合及斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動,為了不產(chǎn)生這種現(xiàn)象而作的措施就是按鍵消抖。
抖動時間的長短由按鍵的機(jī)械特性決定,一般為5ms~10ms。這是一個很重要的時間參數(shù),在很多場合都要用到。按鍵穩(wěn)定閉合時間的長短則是由操作人員的按鍵動作決定的,一般為零點(diǎn)幾秒至數(shù)秒。為確保CPU對鍵的一次閉合僅作一次處理,必須去除鍵抖動。在鍵閉合穩(wěn)定時讀取鍵的狀態(tài),并且必須判別到鍵釋放穩(wěn)定后再作處理。
二、按鍵消抖方法
1.硬件消抖:適用于按鍵較少時
(1)RS觸發(fā)器
圖中兩個“與非”門構(gòu)成一個RS觸發(fā)器。當(dāng)按鍵未按下時,輸出為0;當(dāng)鍵按下時,輸出為1。此時即使用按鍵的機(jī)械性能,使按鍵因彈性抖動而產(chǎn)生瞬時斷開(抖動跳開B),只要按鍵不返回原始狀態(tài)A,雙穩(wěn)態(tài)電路的狀態(tài)不改變,輸出保持為0,不會產(chǎn)生抖動的波形。也就是說,即使B點(diǎn)的電壓波形是抖動的,但經(jīng)雙穩(wěn)態(tài)電路之后,其輸出為正規(guī)的矩形波。這一點(diǎn)通過分析RS觸發(fā)器的工作過程很容易得到驗(yàn)證。
(2)電容器
利用電容的放電延時,采用并聯(lián)電容法,也可以實(shí)現(xiàn)硬件消抖。如圖所示,由于電容兩端電壓不能突變,使得按鍵兩端的電壓平緩變化,直至電容充放電到達(dá)一定電壓閾值時,單片機(jī)才讀取到電平變化。
2.軟件消抖
如果按鍵較多,常用軟件方法消抖
(1)延時函數(shù)按鍵消抖
檢測出鍵閉合后執(zhí)行一個延時程序,5ms~10ms(取決于機(jī)械特性)的延時,讓前沿抖動消失后再一次檢測鍵的狀態(tài),如果仍保持閉合狀態(tài)電平,則確認(rèn)為真正有鍵按下。當(dāng)檢測到按鍵釋放后,也要給5ms~10ms的延時,待后沿抖動消失后才能轉(zhuǎn)入該鍵的處理程序。
優(yōu)點(diǎn):簡單方便
缺點(diǎn):程序在空跑浪費(fèi)CPU資源、不夠精準(zhǔn)
注:如果按鍵是用中斷方式實(shí)現(xiàn)的,那就更不能在中斷服務(wù)函數(shù)里面使用延時函數(shù),因?yàn)橹袛喾?wù)函數(shù)最基本的要求就是快進(jìn)快出!
(2)定時器按鍵消抖
原理:按鍵采用中斷驅(qū)動方式,當(dāng)按鍵按下以后觸發(fā)按鍵中斷,在按鍵中斷中開啟一個定時器,定時周期為 10ms,當(dāng)定時時間到了以后就會觸發(fā)定時器中斷,最后在定時器中斷處理函數(shù)中讀取按鍵的值,如果按鍵值還是按下狀態(tài)那就表示這是一次有效的按鍵。
如圖所示:
圖中 t1 ~ t3 這一段時間就是按鍵抖動,是需要消除的。設(shè)置按鍵為下降沿觸發(fā)(由按鍵的電路決定),因此會在 t1、t2 和 t3 這三個時刻會觸發(fā)按鍵中斷,每次進(jìn)入中斷處理函數(shù)都會重新開器定時器中斷,所以會在 t1、t2 和 t3 這三個時刻開器定時器中斷。但是 t1 ~ t2 和 t2 ~ t3 這兩個時間段是小于我們設(shè)置的定時器中斷周期(也就是消抖時間,比如 10ms),所以雖然 t1 開啟了定時器,但是定時器定時時間還沒到 t2 時刻就重置了定時器,最終只有 t3 時刻開啟的定時器能完整的完成整個定時周期并觸發(fā)中斷,我們就可以在定時器中斷處理函數(shù)里面做按鍵處理了。
優(yōu)點(diǎn):節(jié)約CPU資源
缺點(diǎn):消耗一個定時器
注:
1.消抖的定時時間由按鍵的機(jī)械特性決定,多調(diào)試。
2.中斷處理函數(shù)處理完要清除相應(yīng)中斷標(biāo)志。
3.進(jìn)行按鍵處理后要清零和失能定時器,否則無按鍵按下時也在定時。
審核編輯:湯梓紅
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原文標(biāo)題:【單片機(jī)】按鍵消抖及原理(硬件和軟件方法詳解)
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