推荐---按键扫描程序--经典 值得细细品

葱花鱼

 转载《按键扫描程序 》
注：红色为自己评注   蓝色为重点部分

以下假设你懂C语言，因为纯粹的C语言描述，所以和处理器平台无关，你可以在MCS-51，AVR，PIC，甚至是ARM平台上面测试这个程序性能。 以下以AVR的MEGA8作为平台讲解，没有其它原因，因为我手头上只有AVR的板子而已没有51的。用51也可以，只是芯片初始化部分不同，还有寄存器名字不同而已。
核心算法：
unsigned char Trg;
unsigned char Cont;
void KeyRead( void )
{
    unsigned char ReadData = INB^0xff;   // 1
    Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont);      // 2
    Cont = ReadData;                                // 3
}
下面是程序解释：   
Trg（triger） 代表的是触发，Cont（continue）代表的是连续按下。
1：读PORTB的端口数据，取反，然后送到ReadData 临时变量里面保存起来。（端口值与0XFF按位异或，有按键按下为0，异或后相应的位就为1，相当于将读取的端口值取反）
2：算法1，用来计算触发变量的。一个位与操作，一个异或操作，我想学过C语言都应该懂吧？Trg为全局变量，其它程序可以直接引用。
3：算法2，用来计算连续变量。
看到这里，有种“知其然，不知其所以然”的感觉吧？代码很简单，但是它到底是怎么样实现我们的目的的呢？好，下面就让我们绕开云雾看青天吧。

我们最常用的按键接法如下：AVR是有内部上拉功能的，但是为了说明问题，我是特意用外部上拉电阻。（STM32可以将端口设置为输入上拉模式）那么，按键没有按下的时候，读端口数据为1，如果按键按下，那么端口读到0。下面就看看具体几种情况之下，这算法是怎么一回事。
（1） 没有按键的时候
端口为0xff，ReadData读端口并且取反，很显然，就是 0x00 了。 （0XFF^0XFF=0X00）
Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont); （初始状态下，Cont也是为0的）很简单的数学计算，因为ReadData为0，则它和任何数“相与”，结果也是为0的。
Cont = ReadData; 保存Cont 其实就是等于ReadData，为0；
结果就是：
ReadData ＝ 0；
Trg ＝ 0；
Cont ＝ 0；

（2）第一次PB0按下的情况
端口数据为0xfe，ReadData读端口并且取反，很显然，就是 0x01 了。 （0XFE^0XFF=0X01）
Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont); 因为这是第一次按下，所以Cont是上次的值，应为为0。那么这个式子的值也不难算，也就是 Trg = 0x01 & (0x01^0x00) = 0x01
Cont = ReadData = 0x01；
结果就是：
ReadData ＝ 0x01；
Trg ＝ 0x01；Trg只会在这个时候对应位的值为1，其它时候都为0
Cont ＝ 0x01；

（3）PB0按着不松（长按键）的情况
端口数据为0xfe，ReadData读端口并且取反是 0x01 了。
Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont); 因为这是连续按下，所以Cont是上次的值，应为为0x01。那么这个式子就变成了 Trg = 0x01 & (0x01^0x01) = 0x00
Cont = ReadData = 0x01；
结果就是：
ReadData ＝ 0x01；
Trg ＝ 0x00；
Cont ＝ 0x01；
因为现在按键是长按着，所以MCU会每个一定时间（20ms左右）不断的执行这个函数，那么下次执行的时候情况会是怎么样的呢？
ReadData ＝ 0x01；这个不会变，因为按键没有松开
Trg ＝ ReadData & (ReadData ^ Cont) ＝ 0x01 & (0x01 ^ 0x01) = 0 ，只要按键没有松开，这个Trg值永远为 0 ！！！
Cont ＝ 0x01；只要按键没有松开，这个值永远是0x01！！

（4）按键松开的情况
端口数据为0xff，ReadData读端口并且取反是 0x00 了。
Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont) = 0x00 & (0x00^0x01) = 0x00
Cont = ReadData = 0x00；
结果就是：
ReadData ＝ 0x00；
Trg ＝ 0x00；
Cont ＝ 0x00；
很显然，这个回到了初始状态，也就是没有按键按下的状态。

总结一下，不知道想懂了没有？其实很简单，答案如下：
Trg 表示的就是触发的意思，也就是跳变，只要有按键按下（电平从1到0的跳变），那么Trg在对应按键的位上面会置一，我们用了PB0则Trg的值为0x01，类似，如果我们PB7按下的话，Trg 的值就应该为 0x80 ，这个很好理解，还有，最关键的地方，Trg 的值每次按下只会出现一次，然后立刻被清除，完全不需要人工去干预。所以按键功能处理程序不会重复执行，省下了一大堆的条件判断，这个可是精粹哦！！Cont代表的是长按键，如果PB0按着不放，那么Cont的值就为 0x01，相对应，PB7按着不放，那么Cont的值应该为0x80，同样很好理解。 

因为有了这个支持，那么按键处理就变得很爽了，下面看应用：
应用一：一次触发的按键处理
假设PB0为蜂鸣器按键，按一下，蜂鸣器beep的响一声。这个很简单，但是大家以前是怎么做的呢？对比一下看谁的方便？
#define KEY_BEEP 0x01
void KeyProc(void)
{
       if (Trg & KEY_BEEP) // 如果按下的是KEY_BEEP
    {
         Beep();            // 执行蜂鸣器处理函数
    }
}
当你按下按键的话，Trg & KEY_BEEP 为“真”的情况只会出现一次，所以处理起来非常的方便，蜂鸣器也不会没事乱叫，hoho～～～ 

应用2：长按键的处理
项目中经常会遇到一些要求，例如：一个按键如果短按一下执行功能A，如果长按2秒不放的话会执行功能B，又或者是要求3秒按着不放，计数连加什么什么的功能，很实际。
这里具个简单例子，为了只是说明原理，PB0是模式按键，短按则切换模式，PB1就是加，如果长按的话则连加（玩过电子表吧？没错，就是那个！）
#define KEY_MODE 0x01    // 模式按键
#define KEY_PLUS 0x02     // 加
void KeyProc(void)
{
       if (Trg & KEY_MODE) // 如果按下的是KEY_MODE，而且你常按这按键也没有用，
    {                    //它是不会执行第二次的哦 ， 必须先松开再按下
         Mode++;         // 模式寄存器加1，当然，这里只是演示，你可以执行你想
                         // 执行的任何代码
    }
    if (Cont & KEY_PLUS) // 如果“加”按键被按着不放
    {
         cnt_plus++;       // 计时
         if (cnt_plus > 100) // 20ms*100 = 2S 如果时间到
         {
              Func();      // 你需要的执行的程序
         }          
    }
} 

应用3：点触型按键和开关型按键的混合使用
点触形按键估计用的最多，特别是单片机。开关型其实也很常见，例如家里的电灯，那些按下就不松开，除非关。这是两种按键形式的处理原理也没啥特别，但是你有没有想过，如果一个系统里面这两种按键是怎么处理的？我想起了我以前的处理，分开两个非常类似的处理程序，现在看起来真的是笨的不行了，但是也没有办法啊，结构决定了程序。
原理么？可能你也会想到，对于点触开关，按照上面的办法处理一次按下和长按，对于开关型，我们只需要处理Cont就OK了，为什么？很简单嘛，把它当成是一个长按键，这样就找到了共同点，屏蔽了所有的细节。程序就不给了，完全就是应用2的内容，在这里提为了就是说明原理～～
好了，这个好用的按键处理算是说完了。可能会有朋友会问，为什么不说延时消抖问题？哈哈，被看穿了。果然不能偷懒。下面谈谈这个问题，顺便也就非常简单的谈谈我自己用时间片轮办法，以及是如何消抖的。
延时消抖的办法是非常传统，也就是 第一次判断有按键，延时一定的时间（一般习惯是20ms）再读端口，如果两次读到的数据一样，说明了是真正的按键，而不是抖动，则进入按键处理程序。
当然，不要跟我说你delay（20）那样去死循环去，真是那样的话，我衷心的建议你先放下手上所有的东西，好好的去了解一下操作系统的分时工作原理，大概知道思想就可以，不需要详细看原理，否则你永远逃不出“菜鸟”这个圈子。
我的主程序架构是这样的：      
volatile unsigned char Intrcnt;
void InterruptHandle()    // 中断服务程序
{
       Intrcnt++;          // 1ms 中断1次，可变
}
void main(void)
{
       SysInit();
    while(1)           // 每20ms 执行一次大循环
    {
        KeyRead();             // 将每个子程序都扫描一遍
        KeyProc();
        Func1();
        Funt2();
        …
        …
           while(1)
        {
              if (Intrcnt>20)     // 一直在等，直到20ms时间到
              {
                   Intrcnt="0";
                   break;       // 返回主循环
              }
        }
       }
}
貌似扯远了，回到我们刚才的问题，也就是怎么做按键消抖处理。我们将读按键的程序放在了主循环，也就是说，每20ms我们会执行一次KeyRead()函数来得到新的Trg 和 Cont 值。好了，下面是我的消抖部分：很简单       （第二个while(1)部分）
当然，和这个配合，每个子程序必须执行时间不长，更加不能死循环，一般采用有限状态机的办法来实现。

懂得基本原理之后，至于怎么用就大家慢慢思考了，我想也难不到聪明的工程师们。例如还有一些处理， 怎么判断按键释放？很简单，Trg 和Cont都为0 则肯定已经释放了。
     

sixear

这段程序流传已久，就像是是点明方向的灯塔。

葱花鱼

就是觉得经典才转载,也希望自己能够留下点痕迹,方面自己以后查阅!

寒寒

请教原子啊，这个算法如何移植到板子上，我试过了，还像不能一次读取几个口的状态，不知道哪里出了问题

寒寒

回复【4楼】寒寒:

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在本论坛找到了

wanglituan

经典，留印子。

dzng11

这个程序是很经典，谁把抖动加上 ，在实际应用中，我的一个产品用不了这个。

cq0801

很不错啊！收藏！

libing64

好算法，很实用啊!很巧妙~

mattress

果断收藏

xuzhenglim

这个不能当键盘扫描行列式的- -

smithlin

学习了，谢谢

5498折戟沉沙

很经典啊

icgra

回复【11楼】xuzhenglim:
这个不能当键盘扫描行列式的- -
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在51上用的，可以用行列式


#include <reg52.h>
#include "sys.h"

uchar trgrf = 0; //第一次按键值，用于消抖处理
uchar trgr = 0; //消抖处理后的按键值
uchar contr = 0; //长按按键值

/**********************************************************
4*4矩阵键盘
trgr按键值，contr长按键键值
**********************************************************/
void KeyReadR(void) 
{ 
uchar keyrow = 0; //定义临时行
 uchar keycol = 0; //定义临时列，线反转读取P1的值
 uchar readdata = 0;
 1 = 0x0f;
 keyrow = 1;
 1 = 0xf0;
 keycol = 1;
 readdata = (keyrow|keycol)^0xff;
 trgr = readdata & (readdata ^ contr);
 contr = readdata;
 if(trgrf) //第一次如果有键按下，进行消抖处理，以下均为消抖
 {
if(contr == trgrf)
 {
 trgr = trgrf; 
}
 else 
{
 trgr = 0;
 contr = 0;
 }
 } 
}

mygod

这段代码只能用在单个，或是多个特定按键的处理中， 如果是那种矩阵键盘处理就不行了，用这种还更麻烦

乘风破浪

顶

602647310

学习了

zhang123

回复【楼主位】葱花鱼:
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学习中，点按键自行清除会不会响应不到啊？

KKKK

回复【楼主位】葱花鱼:
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大神，来个4*4扫描键盘的经典程序呗，我问一下，扫描键盘时，一边引脚输出值，但一边又要读入值，我该怎么设置端口的模式呢，我现在全部设置为PP了，还有如果设置成INFLOATING的话，那么输出怎么办

bjtmh

回复【20楼】KKKK:
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没结果，顶

498650771

不错！顶！！

tiget327

收藏，以后备用，不错

Boooooosh

版主，我有一个问题想请教：就是，在按键的时候，不管是长按还是短按，Trig都会被触发一下（只不过长按的时候Trig会在下一次判断时清零，只留下Count），这样的话不会误触发短按键的函数吗？

JACK123

很是不错的例子，有一个实际的例子就更加完美了

abs123abs

这个程序实在经典，赞一个，要是有人把消抖部分加上就更好了

DongInker

机械输入的最关键是去斗的处理，比如按键输入，行程输入判断等这些都是有机械抖动，程序去斗处理不好直接影响产品的可靠性。
而不同机械抖动是有差别的，所以设计去斗也是要根据实际调整去斗参数。
去斗的方法：
1 对状态值的进行定时计数，状态一旦变化清零重新开始计数，直到计数个数到达预期的个数，确定有按键输入。
2 对输入状态进行定时移位处理（这个是看STM32仿PLC输入状态处理的参考代码）。

输入确定后，再对事件进行分类；
按键事件主要分为：按下处理，按键持续处理，释放处理。