C51按鍵程序編寫的基礎(chǔ)

◎按鍵檢測(cè)的原理
常見的獨(dú)立按鍵，相信大家并不陌生，各種常見的開發(fā)板學(xué)習(xí)板上隨處可以看到他們的身影。

總共有四個(gè)引腳，一般情況下，處于同一邊的兩個(gè)引腳內(nèi)部是連接在一起的，如何分辨兩個(gè)引腳是否處在同一邊呢？可以將按鍵翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，處于同一邊的兩個(gè)引腳，有一條突起的線將他們連接一起，以標(biāo)示它們倆是相連的。如果無(wú)法觀察得到，用數(shù)字萬(wàn)用表的二極管擋位檢測(cè)一下即可。搞清楚這點(diǎn)非常重要，對(duì)于我們畫PCB的時(shí)候的封裝很有益。
它們和我們的單片機(jī)系統(tǒng)的I/O口連接一般如下：

對(duì)于單片機(jī)I/O內(nèi)部有上拉電阻的微控制器而言，還可以省掉外部的那個(gè)上拉電阻。簡(jiǎn)單分析一下按鍵檢測(cè)的原理。當(dāng)按鍵沒有按下的時(shí)候，單片機(jī)I/O通過(guò)上拉電阻R接到VCC，我們?cè)诔绦蛑凶x取該I/O的電平的時(shí)候，其值為1(高電平); 當(dāng)按鍵S按下的時(shí)候，該I/O被短接到GND，在程序中讀取該I/O的電平的時(shí)候，其值為0(低電平) 。這樣，按鍵的按下與否，就和與該按鍵相連的I/O的電平的變化相對(duì)應(yīng)起來(lái)。結(jié)論：我們?cè)诔绦蛑型ㄟ^(guò)檢測(cè)到該I/O口電平的變化與否，即可以知道按鍵是否被按下，從而做出相應(yīng)的響應(yīng)。一切看起來(lái)很美好，是這樣的嗎？

◎現(xiàn)實(shí)并非理想
在我們通過(guò)上面的按鍵檢測(cè)原理得出上述的結(jié)論的時(shí)候，其實(shí)忽略了一個(gè)重要的問(wèn)題，那就是現(xiàn)實(shí)中按鍵按下時(shí)候的電平變化狀態(tài)。我們的結(jié)論是基于理想的情況得出來(lái)的，就如同下面這幅按鍵按下時(shí)候?qū)?yīng)電平變化的波形圖一樣：

而實(shí)際中，由于按鍵的彈片接觸的時(shí)候，并不是一接觸就緊緊的閉合，它還存在一定的抖動(dòng)，盡管這個(gè)時(shí)間非常的短暫，但是對(duì)于我們執(zhí)行時(shí)間以u(píng)s為計(jì)算單位的微控制器來(lái)說(shuō)，
它太漫長(zhǎng)了。因而，實(shí)際的波形圖應(yīng)該如下面這幅示意圖一樣。
這樣便存在這樣一個(gè)問(wèn)題。假設(shè)我們的系統(tǒng)有這樣功能需求：在檢測(cè)到按鍵按下的時(shí)候，將某個(gè)I/O的狀態(tài)取反。由于這種抖動(dòng)的存在，使得我們的微控制器誤以為是多次按鍵的按下，從而將某個(gè)I/O的狀態(tài)不斷取反，這并不是我們想要的效果，假如該I/O控制著系統(tǒng)中某個(gè)重要的執(zhí)行的部件，那結(jié)果更不是我們所期待的。于是乎有人便提出了軟件消除抖動(dòng)的思想，道理很簡(jiǎn)單：抖動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)度是一定的，只要我們避開這段抖動(dòng)時(shí)期，檢測(cè)穩(wěn)定的時(shí)候的電平不久可以了嗎？聽起來(lái)確實(shí)不錯(cuò)，而且實(shí)際應(yīng)用起來(lái)效果也還可以。于是，各種各樣的書籍中，在提到按鍵檢測(cè)的時(shí)候，總也不忘說(shuō)道軟件消抖。就像下面的偽代碼所描述的一樣。(假設(shè)按鍵按下時(shí)候，低電平有效)

If(0 == io_KeyEnter) //如果有鍵按下了
{
Delayms(20) ; //先延時(shí)20ms避開抖動(dòng)時(shí)期
If(0 == io_KeyEnter) //然后再檢測(cè)，如果還是檢測(cè)到有鍵按下
{
return KeyValue ; //是真的按下了，返回鍵值
}
else
{
return KEY_NULL //是抖動(dòng)，返回空的鍵值
}
while(0 == io_KeyEnter) ; //等待按鍵釋放
}

乍看上去，確實(shí)挺不錯(cuò)，實(shí)際中呢？在實(shí)際的系統(tǒng)中，一般是不允許這么樣做的。為什么呢？首先，這里的Delayms(20) , 讓微控制器在這里白白等待了20 ms 的時(shí)間，啥也沒干，考慮我在《學(xué)會(huì)釋放CPU》一章中所提及的幾點(diǎn)，這是不可取的。其次while(0 == io_KeyEnter) ;更是程序設(shè)計(jì)中的大忌(極少的特殊情況例外)。任何非極端情況下，都不要使用這樣語(yǔ)句來(lái)堵塞微控制器的執(zhí)行進(jìn)程。原本是等待按鍵釋放，結(jié)果CPU就一直死死的盯住該按鍵，其它事情都不管了，那其它事情不干了嗎？你同意別人可不會(huì)同意?所以合理的分配好微控制的處理時(shí)間，是編寫按鍵程序的基礎(chǔ)。

◎消除抖動(dòng)有必要嗎？

的確，軟件上的消抖確實(shí)可以保證按鍵的有效檢測(cè)。但是，這種消抖確實(shí)有必要嗎？有人提出了這樣的疑問(wèn)。抖動(dòng)是按鍵按下的過(guò)程中產(chǎn)生的，如果按鍵沒有按下，抖動(dòng)會(huì)產(chǎn)生嗎？如果沒有按鍵按下，抖動(dòng)也會(huì)在I/O上出現(xiàn)，我會(huì)立刻把這個(gè)微控制器錘了，永遠(yuǎn)不用這樣一款微控制器。所以抖動(dòng)的出現(xiàn)即意味著按鍵已經(jīng)按下，盡管這個(gè)電平還沒有穩(wěn)定。所以只要我們檢測(cè)到按鍵按下，即可以返回鍵值，問(wèn)題的關(guān)鍵是，在你執(zhí)行完其它任務(wù)的時(shí)候，再次執(zhí)行我們的按鍵任務(wù)的時(shí)候，抖動(dòng)過(guò)程還沒有結(jié)束，這樣便有可能造成重復(fù)檢測(cè)。所以，如何在返回鍵值后，避免重復(fù)檢測(cè)，或者在按鍵一按下就執(zhí)行功能函數(shù)，當(dāng)功能函數(shù)的執(zhí)行時(shí)間小于抖動(dòng)時(shí)間時(shí)候，如何避免再次執(zhí)行功能函數(shù)，就成為我們要考慮的問(wèn)題了。這是一個(gè)仁者見仁，智者見智的問(wèn)題，就留給大家去思考吧。所以消除抖動(dòng)的目的是：防止按鍵一次按下，多次響應(yīng)。