經(jīng)典按鍵掃描程序

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。有沒(méi)有一種不可思議的感覺(jué)？當然，沒(méi)有想懂之前會(huì )那樣，想懂之后就會(huì )驚嘆于這算法的精妙??！
下面是程序解釋:
Trg(triger)代表的是觸發(fā)，Cont(continue)代表的是連續按下。
1:讀PORTB的端口數據，取反，然后送到ReadData 臨時(shí)變量里面保存起來(lái)。
2:算法1，用來(lái)計算觸發(fā)變量的。一個(gè)位與操作，一個(gè)異或操作，我想學(xué)過(guò)C語(yǔ)言都應該懂吧？Trg為全局變量，其它程序可以直接引用。
3:算法2，用來(lái)計算連續變量。

看到這里，有種“知其然，不知其所以然”的感覺(jué)吧？代碼很簡(jiǎn)單，但是它到底是怎么樣實(shí)現我們的目的的呢？好，下面就讓我們繞開(kāi)云霧看青天吧。
我們最常用的按鍵接法如下：AVR是有內部上拉功能的，但是為了說(shuō)明問(wèn)題，我是特意用外部上拉電阻。那么，按鍵沒(méi)有按下的時(shí)候，讀端口數據為1，如果按鍵按下，那么端口讀到0。下面就看看具體幾種情況之下，這算法是怎么一回事。

(1)沒(méi)有按鍵的時(shí)候
端口為0xff，ReadData讀端口并且取反，很顯然，就是 0x00 了。
Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont); (初始狀態(tài)下，Cont也是為0的)很簡(jiǎn)單的數學(xué)計算，因為ReadData為0，則它和任何數“相與”，結果也是為0的。
Cont = ReadData; 保存Cont 其實(shí)就是等于ReadData，為0；
結果就是:
ReadData ＝ 0；
Trg ＝ 0；
Cont ＝ 0；

(2)第一次PB0按下的情況
端口數據為0xfe，ReadData讀端口并且取反，很顯然，就是 0x01 了。
Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont); 因為這是第一次按下，所以Cont是上次的值，應為為0。那么這個(gè)式子的值也不難算，也就是 Trg = 0x01 & (0x01^0x00) = 0x01
Cont = ReadData = 0x01；
結果就是:
ReadData ＝ 0x01；
Trg ＝ 0x01；Trg只會(huì )在這個(gè)時(shí)候對應位的值為1，其它時(shí)候都為0
Cont ＝ 0x01；

(3)PB0按著(zhù)不松(長(cháng)按鍵)的情況
端口數據為0xfe，ReadData讀端口并且取反是 0x01 了。
Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont); 因為這是連續按下，所以Cont是上次的值，應為為0x01。那么這個(gè)式子就變成了 Trg = 0x01 & (0x01^0x01) = 0x00
Cont = ReadData = 0x01；
結果就是:
ReadData ＝ 0x01；
Trg ＝ 0x00；
Cont ＝ 0x01；
因為現在按鍵是長(cháng)按著(zhù)，所以MCU會(huì )每個(gè)一定時(shí)間(20ms左右)不斷的執行這個(gè)函數，那么下次執行的時(shí)候情況會(huì )是怎么樣的呢？
ReadData ＝ 0x01；這個(gè)不會(huì )變，因為按鍵沒(méi)有松開(kāi)
Trg ＝ ReadData & (ReadData ^ Cont) ＝ 0x01 & (0x01 ^ 0x01) = 0 ，只要按鍵沒(méi)有松開(kāi)，這個(gè)Trg值永遠為 0 ?。?！
Cont ＝ 0x01；只要按鍵沒(méi)有松開(kāi)，這個(gè)值永遠是0x01??！

(4)按鍵松開(kāi)的情況
端口數據為0xff，ReadData讀端口并且取反是 0x00 了。
Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont) = 0x00 & (0x00^0x01) = 0x00
Cont = ReadData = 0x00；
結果就是:
ReadData ＝ 0x00；
Trg ＝ 0x00；
Cont ＝ 0x00；

很顯然，這個(gè)回到了初始狀態(tài)，也就是沒(méi)有按鍵按下的狀態(tài)。
總結一下，不知道想懂了沒(méi)有？其實(shí)很簡(jiǎn)單，答案如下：
Trg 表示的就是觸發(fā)的意思，也就是跳變，只要有按鍵按下(電平從1到0的跳變)，那么Trg在對應按鍵的位上面會(huì )置一，我們用了PB0則Trg的值為 0x01，類(lèi)似，如果我們PB7按下的話(huà)，Trg 的值就應該為 0x80 ，這個(gè)很好理解，還有，最關(guān)鍵的地方，Trg 的值每次按下只會(huì )出現一次，然后立刻被清除，完全不需要人工去干預。所以按鍵功能處理程序不會(huì )重復執行，省下了一大堆的條件判斷，這個(gè)可是精粹哦??！Cont代表的是長(cháng)按鍵，如果PB0按著(zhù)不放，那么Cont的值就為 0x01，相對應，PB7按著(zhù)不放，那么Cont的值應該為0x80，同樣很好理解。
如果還是想不懂的話(huà)，可以自己演算一下那兩個(gè)表達式，應該不難理解的。因為有了這個(gè)支持，那么按鍵處理就變得很爽了，下面看應用：

應用一:一次觸發(fā)的按鍵處理
假設PB0為蜂鳴器按鍵，按一下，蜂鳴器beep的響一聲。這個(gè)很簡(jiǎn)單，但是大家以前是怎么做的呢？對比一下看誰(shuí)的方便？
#define KEY_BEEP 0x01
void KeyProc(void)
{
if (Trg & KEY_BEEP) // 如果按下的是KEY_BEEP
{
Beep(); // 執行蜂鳴器處理函數
}
}

怎 么樣？夠和諧不？記得前面解釋說(shuō)Trg的精粹是什么？精粹就是只會(huì )出現一次。所以你按下按鍵的話(huà)，Trg & KEY_BEEP 為“真”的情況只會(huì )出現一次，所以處理起來(lái)非常的方便，蜂鳴器也不會(huì )沒(méi)事亂叫，hoho～～～或者你會(huì )認為這個(gè)處理簡(jiǎn)單，沒(méi)有問(wèn)題，我們繼續。

應用2:長(cháng)按鍵的處理
項目中經(jīng)常會(huì )遇到一些要求，例如：一個(gè)按鍵如果短按一下執行功能A，如果長(cháng)按2秒不放的話(huà)會(huì )執行功能B，又或者是要求3秒按著(zhù)不放，計數連加什么什么的功能，很實(shí)際。不知道大家以前是怎么做的呢？我承認以前做的很郁悶。但是看我們這里怎么處理吧，或許你會(huì )大吃一驚，原來(lái)程序可以這么簡(jiǎn)單,這里舉個(gè)簡(jiǎn)單例子，為了只是說(shuō)明原理，PB0是模式按鍵，短按則切換模式，PB1就是加，如果長(cháng)按的話(huà)則連加（玩過(guò)電子表吧？沒(méi)錯，就是那個(gè)?。?br />
#define KEY_MODE 0x01 // 模式按鍵
#define KEY_PLUS 0x02 // 加
void KeyProc(void)
{
if (Trg & KEY_MODE) // 如果按下的是KEY_MODE，而且你常按這按鍵也沒(méi)有用，
{ //它是不會(huì )執行第二次的哦 ， 必須先松開(kāi)再按下
Mode++; // 模式寄存器加1，當然，這里只是演示，你可以執行你想
// 執行的任何代碼
}
if (Cont & KEY_PLUS) // 如果“加”按鍵被按著(zhù)不放
{
cnt_plus++; // 計時(shí)
if (cnt_plus > 100) // 20ms*100 = 2S 如果時(shí)間到
{
Func(); // 你需要的執行的程序
}
}
}

不知道各位感覺(jué)如何？我覺(jué)得還是挺簡(jiǎn)單的完成了任務(wù)，當然，作為演示用代碼。

應用3:點(diǎn)觸型按鍵和開(kāi)關(guān)型按鍵的混合使用
點(diǎn)觸形按鍵估計用的最多，特別是單片機。開(kāi)關(guān)型其實(shí)也很常見(jiàn)，例如家里的電燈，那些按下就不松開(kāi)，除非關(guān)。這是兩種按鍵形式的處理原理也沒(méi)啥特別，但是你有沒(méi)有想過(guò)，如果一個(gè)系統里面這兩種按鍵是怎么處理的？我想起了我以前的處理，分開(kāi)兩個(gè)非常類(lèi)似的處理程序，現在看起來(lái)真的是笨的不行了，但是也沒(méi)有辦法啊，結構決定了程序。不過(guò)現在好了，用上面介紹的辦法，很輕松就可以搞定。原理么？可能你也會(huì )想到，對于點(diǎn)觸開(kāi)關(guān)，按照上面的辦法處理一次按下和長(cháng)按，對于開(kāi)關(guān)型，我們只需要處理Cont就OK了，為什么？很簡(jiǎn)單嘛，把它當成是一個(gè)長(cháng)按鍵，這樣就找到了共同點(diǎn)，屏蔽了所有的細節。程序就不給了，完全就是應用2的內容，在這里提為了就是說(shuō)明原理～～

好了，這個(gè)好用的按鍵處理算是說(shuō)完了?？赡軙?huì )有朋友會(huì )問(wèn)，為什么不說(shuō)延時(shí)消抖問(wèn)題？哈哈，被看穿了。果然不能偷懶。下面談?wù)勥@個(gè)問(wèn)題，順便也就非常簡(jiǎn)單的談?wù)勎易约河脮r(shí)間片輪辦法，以及是如何消抖的。延時(shí)消抖的辦法是非常傳統，也就是第一次判斷有按鍵，延時(shí)一定的時(shí)間(一般習慣是20ms)再讀端口，如果兩次讀到的數據一樣，說(shuō)明了是真正的按鍵，而不是抖動(dòng)，則進(jìn)入按鍵處理程序。
當然，不要跟我說(shuō)你delay(20)那樣去死循環(huán)去，真是那樣的話(huà)，我衷心的建議你先放下手上所有的東西，好好的去了解一下操作系統的分時(shí)工作原理，大概知道思想就可以，不需要詳細看原理，否則你永遠逃不出“菜鳥(niǎo)”這個(gè)圈子。當然我也是菜鳥(niǎo)。我的意思是，真正的單片機入門(mén)，是從學(xué)會(huì )處理多任務(wù)開(kāi)始的，這個(gè)也是學(xué)校程序跟公司程序的最大差別。當然，本文不是專(zhuān)門(mén)說(shuō)這個(gè)的，所以也不獻丑了。

我的主程序架構是這樣的：
volatile unsigned char Intrcnt;
void InterruptHandle() // 中斷服務(wù)程序
{
Intrcnt++; // 1ms 中斷1次，可變
}
void main(void)
{
SysInit();
while(1) // 每20ms 執行一次大循環(huán)
{
KeyRead(); // 將每個(gè)子程序都掃描一遍
KeyProc();
Func1();
Funt2();
…
…
while(1)
{
if (Intrcnt>20) // 一直在等，直到20ms時(shí)間到
{
Intrcnt="0";
break; // 返回主循環(huán)
}
}
}
}

貌似扯遠了，回到我們剛才的問(wèn)題，也就是怎么做按鍵消抖處理。我們將讀按鍵的程序放在了主循環(huán)，也就是說(shuō)，每20ms我們會(huì )執行一次KeyRead()函數來(lái)得到新的Trg 和 Cont 值。好了，下面是我的消抖部分,很簡(jiǎn)單,基本架構如上，我自己比較喜歡的，一直在用。當然，和這個(gè)配合，每個(gè)子程序必須執行時(shí)間不長(cháng)，更加不能死循環(huán)，一般采用有限狀態(tài)機的辦法來(lái)實(shí)現，具體參考其它資料咯。
懂得基本原理之后，至于怎么用就大家慢慢思考了，我想也難不到聰明的工程師們。例如還有一些處理，怎么判斷按鍵釋放？很簡(jiǎn)單，Trg 和Cont都為0 則肯定已經(jīng)釋放了。在這個(gè)基礎上再增加一個(gè)按鍵釋放檢測功能，程序如下：

volatile unsigned char Trg;
volatile unsigned char Cont;
volatile unsigned char Release;
// 再增加新功能！
void KeyRead( void )
{
unsigned char ReadData = PINB^0xff; // 1 讀鍵值
Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont); // 2 得到按下觸發(fā)值
Release= (ReadData ^ Trg ^ Cont); // 3 得到釋放觸發(fā)值
Cont = ReadData; // 4 得到所有未釋放的鍵值
}