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    独立按键的四大要素(自锁,消抖,非阻塞,清零式滤波)

    按键有两种驱动方式,一种是独立按键,一种是矩阵按键。1个独立按键要占用1个IO口,IO口不能共用。而矩阵按键的IO口是分时片选复用的,用少量的IO口就可以驱动翻倍级别的按键数量。比如,用8个IO口只能驱动8个独立按键,但是却可以驱动16个矩阵按键(4x4)。因此,按键少的时候就用独立按键,按键多的时候就用矩阵按键。这两种按键的驱动本质是一样的,都是靠识别输入信号的下降沿(或上升沿)来识别按键的触发。 独立按键的硬件原理基础,如上图,P2.2这个IO口,在按键K1没有被按下的时候,P2.2口因为单片机内部自带上拉电阻把电平拉高,此时P2.2口是高电平的输入状态。当按键K1被按下的时候,按键K1左右像一根导线连接到电源的负极(GND),直接把原来P2.2口的电平拉低,此时P2.2口变成了低电平的输入状态。编写按键驱动程序,就是要识别这个电平从高到低的过程,这个过程也叫下降沿。多说一句,51单片机的P1,P2,P3口是内部自带上拉电阻的,而P0口是内部没有上拉电阻的,需要外接上拉电阻。除此之外,很多单片机内部其实都没有上拉电阻的,因此,建议大家在做独立按键电路的时候,养成一个习惯,凡是按键输入状态都外接上拉电阻。 识别按键的下降沿触发有四大要素:自锁,消抖,非阻塞,清零式滤波。 “自锁”,按键一旦进入到低电平,就要“自锁”起来,避免不断触发按键,只有当按键被松开变成高电平的时候,才及时“解锁”为下一次触发做准备。 “消抖”,按键是一个机械触点器件,在接触的瞬间必然存在微观上的机械抖动,反馈到电平的瞬间就是“高,低,高,低...”这种不稳定的电平状态是一种干扰,但是,按键一旦按下去稳定了之后,这种状态就消失,电平就一直保持稳定的低电平。消抖的本质就是滤波,要把这种接触的瞬间抖动过滤掉,避免按键的“一按多触发”。 “非阻塞”,在处理消抖的时候,必须用到延时,如果此时用阻塞的delay延时就会影响其它任务的运行效率,因此,用非阻塞的定时延时更加有优越性。 “清零式滤波”,在消抖的时候,有两种境界,第一种境界是判断两次电平的状态,中间插入“固定的时间”延时,这种方法前后一共判断了两次,第一次是识别到低电平就进入延时的状态,第二次是延时后再确认一次是否继续是低电平的状态,这种方法的不足是,“固定的时间”全凭经验值,但是不同的按键它们的抖动时间长度是不同的,除此之外,前后才判断了两次,在软件的抗干扰能力上也弱了很多,“密码等级”不够高。第二种境界就是“清零式滤波”,“清零式滤波”非常巧妙,抗扰能力超强,它能自动过滤不同按键的“抖动时间”,然后再进入一个“稳定时间”的“N次识别判断”,更加巧妙的是,在“抖动时间”和“稳定时间”两者时间内,只要发现一次是高电平的干扰,就马上自动清零计时器,重新开始计时。“稳定时间”一般取20ms到30ms之间,而“抖动时间”是隐藏的,在代码上并没有直接描写出来,但是却无形地融入了代码之中,只有慢慢体会才能发现它的存在。 具体的代码如下,实现的功能是按一次K1或者K2按键,就触发一次蜂鸣器鸣叫。

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