所謂人機(jī)交互，無外乎是利用微控制器檢測用戶的輸入指令，以及將設(shè)備的狀態(tài)信息通過顯示器顯示出來，微控制器通過檢測用戶輸入的指令，來及時(shí)響應(yīng)用戶的操作；用戶則通過LCD等顯示設(shè)備顯示出來的信息，來實(shí)時(shí)的了解設(shè)備的運(yùn)行狀況。因此，一套優(yōu)秀的人機(jī)接口，對一個(gè)嵌入式設(shè)備來說是多么的重要。有了人機(jī)接口，那么嵌入式的所有功能，都可以慢慢實(shí)現(xiàn)了。下面就有我來給大家講講人機(jī)交互里面最簡單的輸入設(shè)備，按鍵的掃描實(shí)現(xiàn)方法吧。
按鍵的掃描方式主要有下面幾種：
1、死循環(huán)掃描方式：這種掃描方式，一般出現(xiàn)在大量的單片機(jī)教程及51開發(fā)板的配套例程里面，因此一般單片機(jī)初學(xué)者多是用這種掃描方式，因?yàn)檫@種掃描方式簡單直接，也比較好理解。假定按鍵端口為PIN_KEY1，延時(shí)函數(shù)為delay_ms(unsined int ms),則死循環(huán)掃描方式的實(shí)現(xiàn)方式如下：
//由于超出字?jǐn)?shù)，具體程序請大家閱讀附件理解，抱歉。
以上就是死循環(huán)掃描方式的按鍵掃描實(shí)現(xiàn)方法，是最簡單的方法，這種方法最大的缺點(diǎn)就是占用CPU時(shí)間過長。當(dāng)實(shí)現(xiàn)的功能比較簡單，例如只控制一個(gè)LED燈的亮滅，感覺不出這種方法的缺點(diǎn)。但是當(dāng)功能比較多的時(shí)候，就會(huì)造成系統(tǒng)比較卡頓的現(xiàn)象，使系統(tǒng)運(yùn)行不流暢，造成的原因就是delay_ms(20)，因?yàn)樵谘訒r(shí)的20ms里面，CPU完全是死等在那里，不去處理其他任何功能，只有當(dāng)按鍵松開后，才會(huì)去處理其他功能，如果到處都充滿了這種死循環(huán)，那么就會(huì)有很多功能得不到及時(shí)的響應(yīng)，而造成系統(tǒng)卡頓。
2、中斷方式：這種按鍵掃描方式一般是利用外部中斷來實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橥獠恐袛嘁话憔哂猩仙赜|發(fā)中斷、下降沿觸發(fā)中斷、高電平觸發(fā)中斷、低電平觸發(fā)中斷等，當(dāng)按鍵沒有按下時(shí)為高電平，按下按鍵后，會(huì)有一個(gè)下降沿或者是低電平，外部中斷檢測到該信號(hào)后，進(jìn)入外部中斷處理程序，從而實(shí)現(xiàn)按鍵掃描。這種方式一般利用在一些需要低功耗應(yīng)用的場合，當(dāng)MCU進(jìn)入低功耗模式時(shí)，需要一個(gè)外部中斷來喚醒MCU，進(jìn)入運(yùn)行模式，這時(shí)我們可以利用一個(gè)外部中斷來喚醒MCU，并且通過外部中斷來檢測掃描按鍵是否按下，實(shí)現(xiàn)特定的功能。外部中斷掃描方式的主要優(yōu)點(diǎn)是，平時(shí)不需要MCU的參與，也就不消耗MCU的運(yùn)行時(shí)間，只有當(dāng)檢測到外部中斷時(shí)，才處理按鍵事件；缺點(diǎn)是一般MCU的外部中斷口不多，而外部中斷一般是用來處理一些比較緊急的功能，比如過零檢測等功能的。因此，外部中斷掃描方式也不是最常用的按鍵掃描方法。
3、ADC檢測按鍵：這種方法一般是使用在具有ADC功能的單片機(jī)上，當(dāng)IO口不足時(shí)，可以使用一個(gè)AD口來檢測按鍵，每個(gè)按鍵按下時(shí)，AD采集到的數(shù)據(jù)不一樣，從而來實(shí)現(xiàn)按鍵的檢測。
4、定時(shí)器定時(shí)掃描方式：這種方法和方法1有點(diǎn)類似，只是不會(huì)像方法1那樣死等在那里消耗MCU運(yùn)行時(shí)間，而是通過定時(shí)器掃描來實(shí)現(xiàn)。首先，MCU檢測到按鍵后，定時(shí)器定時(shí)，達(dá)到一定時(shí)間后，繼續(xù)掃描按鍵是否按下，然后計(jì)時(shí)按鍵按下的時(shí)間，當(dāng)20ms以后按鍵還是按下狀態(tài)，則執(zhí)行按鍵操作，反之則認(rèn)為是抖動(dòng)。下面是我利用狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)的一個(gè)按鍵掃描程序，先貼出源代碼再講解實(shí)現(xiàn)過程。
//由于貼源代碼超出字?jǐn)?shù)，此處程序請大家看附件資料理解，抱歉，大家可以安裝Source Insight 3閱讀，里面已經(jīng)附件里面已經(jīng)建好了工程。
//main函數(shù)如下：
void main(void)
{
//系統(tǒng)初始化
SystemInit();
while(1)
{
if(SystemFlag.fTimer_5ms)//a
{
SystemFlag.fTimer_5ms = 0;//b
process_key();//c
}
}
}
注解：
a、查詢5ms標(biāo)志是否為真，這個(gè)標(biāo)志是在定時(shí)器中斷里面置位的，5ms定時(shí)到，就置位該標(biāo)志。
b、清楚5ms到標(biāo)志；
c、調(diào)用按鍵掃描函數(shù)，這樣按鍵掃描函數(shù)是5ms執(zhí)行一次。
process_key()函數(shù)里面的具體的按鍵功能執(zhí)行函數(shù)請查看附件，里面注釋的很清楚了。
以上程序?qū)崿F(xiàn)的功能是，短按K1，LED1亮，LED2滅；短按K2，LED1滅，LED2亮；長按K1兩秒，LED1翻轉(zhuǎn)；長按K2兩秒，LED2翻轉(zhuǎn)；K1和K2同時(shí)按下2秒，LED1和LED2都翻轉(zhuǎn)。附件使用的是瑞薩R5F100FC單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)的，大家可以移植到任何平臺(tái)。
我想經(jīng)過了上面的講解，大家對按鍵的幾種掃描實(shí)現(xiàn)方式都有了一個(gè)足夠的認(rèn)識(shí)了，大家也可以看出狀態(tài)機(jī)編程應(yīng)用比較實(shí)用。將一個(gè)功能，分解成多個(gè)不同的狀態(tài)，每個(gè)狀態(tài)處理一個(gè)步驟，簡單易懂，而且也更加容易實(shí)現(xiàn)。
如果你是個(gè)單片機(jī)初學(xué)者，或者是還在使用死循環(huán)掃描按鍵的程序員，那么請趕緊拋棄死循環(huán)吧，盡量用定時(shí)器中斷來實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的前后臺(tái)系統(tǒng)。
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