C51按鍵程序編寫的基礎(chǔ)

◎按鍵檢測的原理
常見的獨立按鍵，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。

總共有四個引腳，一般情況下，處于同一邊的兩個引腳內(nèi)部是連接在一起的，如何分辨兩個引腳是否處在同一邊呢？可以將按鍵翻轉(zhuǎn)過來，處于同一邊的兩個引腳，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。如果無法觀察得到，用數(shù)字萬用表的二極管擋位檢測一下即可。搞清楚這點非常重要，對于我們畫PCB的時候的封裝很有益。
它們和我們的單片機系統(tǒng)的I/O口連接一般如下：

對于單片機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上拉電阻。簡單分析一下按鍵檢測的原理。當(dāng)按鍵沒有按下的時候，單片機I/O通過上拉電阻R接到VCC，我們在程序中讀取該I/O的電平的時候，其值為1(高電平); 當(dāng)按鍵S按下的時候，該I/O被短接到GND，在程序中讀取該I/O的電平的時候，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的電平的變化相對應(yīng)起來。結(jié)論：我們在程序中通過檢測到該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)。一切看起來很美好，是這樣的嗎？

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

而實際中，由于按鍵的彈片接觸的時候，并不是一接觸就緊緊的閉合，它還存在一定的抖動，盡管這個時間非常的短暫，但是對于我們執(zhí)行時間以us為計算單位的微控制器來說，
它太漫長了。因而，實際的波形圖應(yīng)該如下面這幅示意圖一樣。
這樣便存在這樣一個問題。假設(shè)我們的系統(tǒng)有這樣功能需求：在檢測到按鍵按下的時候，將某個I/O的狀態(tài)取反。由于這種抖動的存在，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的思想，道理很簡單：抖動的時間長度是一定的，只要我們避開這段抖動時期，檢測穩(wěn)定的時候的電平不久可以了嗎？聽起來確實不錯，而且實際應(yīng)用起來效果也還可以。于是，各種各樣的書籍中，在提到按鍵檢測的時候，總也不忘說道軟件消抖。就像下面的偽代碼所描述的一樣。(假設(shè)按鍵按下時候，低電平有效)

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

乍看上去，確實挺不錯，實際中呢？在實際的系統(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 的時間，啥也沒干，考慮我在《學(xué)會釋放CPU》一章中所提及的幾點，這是不可取的。其次while(0 == io_KeyEnter) ;更是程序設(shè)計中的大忌(極少的特殊情況例外)。任何非極端情況下，都不要使用這樣語句來堵塞微控制器的執(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？你同意別人可不會同意?所以合理的分配好微控制的處理時間，是編寫按鍵程序的基礎(chǔ)。

◎消除抖動有必要嗎？

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