按键扫描：双击、短按、长按（非阻塞）

创作时间:

作者:

@小白创作中心

按键扫描：双击、短按、长按（非阻塞）

引用

CSDN

https://m.blog.csdn.net/l20190411w/article/details/138162665

本文介绍了一种在单片机中实现非阻塞式按键扫描的软件处理方法，详细描述了短按、长按和双击的识别算法。通过使用定时器进行分时调度，可以有效避免按键抖动问题，并实现对不同按键操作的准确识别。

引言

按键防抖大多使用延时来处理，一般延时阻塞10ms，就算对于51单片机的运行速度来说，10ms也能做很多很多任务，10ms的时间太浪费资源。

按键电路

使用最简单的按键电路，组件仅包含一个单片机IO和一个按键。由于STC15W4K32S4的P7口内部有上拉电阻，所以也不需要在外面加什么东西，K1按下的时候单片机P7.0的电平是低电平，没按下P7.0就是高电平。

1、按键识别算法的作用

一般看来按键至少有3种状态：短按、长按、双击(或多次点击)

短按：一般定义为按键按下并快速释放的操作，持续时间较短，按下时不会立即触动动作，而是过一个较短的时间才触发动作。
长按：通常是指按键保持按压状态超过短按时间阈值的操作，持续时间较长，松开时触发动作。
双击：较短的时间内，连续按下两次才会触发动作。

2、按键机械抖动

我们将使用非阻塞式按键检测来过滤前后沿抖动。

3、短按长按双击定义

短按：如果检测出按键按下的时间>=90ms且<=250ms时，则会被认定为按键短按。程序则是进入短按的逻辑处理状态。
长按：经过网上大量的资料查阅和实际按下的情况对比，长按的时间一般大于500ms，因此在本文的按键识别算法中，将临界时间设定为500ms。
双击：双击的第一次按下松开后到第二次按下开始的时间间隔较多分布在200ms以内，而考虑到一些用户操作动作较为缓慢，及误触发的风险、硬件和软件的响应能力。因此将双击检测时间设置为了250ms，如果250ms内没有检测到按下第二次短按，则是会判断为单击，否则就是触发双击。

4、实现代码

注：使用定时器进行分时调度

/* Max compare value: u8/2 */
#define tim_cmp_uint8(cur, last)         (uint8_t)((s8)(cur) - (s8)(last))
/* Max compare value: uint16_t/2 */
#define tim_cmp_uint16(cur, last)        (uint16_t)((s16)(cur) - (s16)(last))
/* Max compare value: uint32_t/2 */
#define tim_cmp_uint32(cur, last)        (uint32_t)((s32)(cur) - (s32)(last))

static uint8_t time0_count;
static uint8_t led_count;

void main()
{
    clk_enable_timer0();
    timer0_set_overflow(249);//1 / (8000000 / 32) * 250 = 0.001 1ms
    timer0_enable_it();
    timer0_control(TIMER0_CTL_PSC_32 | TIMER0_CTL_START);
    while(1)
    {
        if ( tim_cmp_uint8(time0_count, led_count) >= 50 )//50ms进入一次
        {
            led_count = time0_count;
            led_Display();
            .......略
        }
        .......略
    }
}

void isr() __interrupt
{
    if(IF0_BIT_T0F){
        time0_count +=1;
        IF0_BIT_T0F = 0;
    }
}

1.定义各个状态：

typedef enum {
    KeyState_IDLE,               //空闲状态。
    KeyState_CUT,                //消抖状态。
    KeyState_PRESSED,            //按下状态。
    KeyState_WAIT_DOUBLE_CLICK,  //等待双击状态。
    KeyState_DOUBLE_CLICKED,     //双击状态。
    KeyState_LONG_PRESSED        //长按状态。
}KeyState;

2.定义按键结构体:

typedef struct key_state{
    uint8_t key_flag;       //按键标志
    bool level_state;       //电平状态
    uint16_t start_time;    //按下时间
    uint16_t end_time;      //松开时间
    uint8_t key_cut;        //按键消抖
    uint8_t key_last;       //按键最终状态
}key_state_t;

3.按键处理函数:

#define KEY_SCAN_CNT        (10-1)  //消抖 10ms
key_state_t g_key[4];    //按键状态全局结构体

//按键处理函数
void key_timer_callback(void)//注意该函数以每1ms 调用一次
{
    g_key[0].level_state =    GET_KEY_STATE(KEY0_GPIO_PIN);
    g_key[1].level_state =    GET_KEY_STATE(KEY1_GPIO_PIN);        
    g_key[2].level_state =    GET_KEY_STATE(KEY2_GPIO_PIN);        
    g_key[3].level_state =    GET_KEY_STATE(KEY3_GPIO_PIN);    

    for(int i=0; i<4; i++)
    {
        switch(g_key[i].key_flag)
        {
            case KeyState_IDLE:          //空闲状态
                if(g_key[i].level_state == GPIO_PIN_RESET)              //按下
                {
                    g_key[i].key_flag = KeyState_CUT;                   //将状态定义为消抖状态，在下次进入时开始消抖
                    g_key[i].key_cut = KEY_SCAN_CNT;                    //消抖
                }
                break;
            case KeyState_CUT:          //消抖状态
                if ( g_key[i].key_cut == 0 )
                {
                     if(g_key[i].level_state == GPIO_PIN_RESET)         //10ms消抖后按键状态为按下
                        g_key[i].key_flag = KeyState_PRESSED;           //将状态定义为按下状态
                    else                                                //消抖后按键未按下认为是误触
                        g_key[i].key_flag = KeyState_IDLE;     
                }
                else
                    g_key[i].key_cut--;
                break;
            case KeyState_PRESSED:    //按下状态
                if ( g_key[i].level_state == GPIO_PIN_RESET )           //按键按下
                {
                    g_key[i].press_time++;                              //按下时间加1
                    if ( g_key[i].press_time > (500-1) )                //避免按键长时间触发 由于16位最大65535，以免溢出导致错误
                    {
                        g_key[i].key_last = KeyState_LONG_PRESSED;      //如果长时间按下将一直为长按状态，可以选择其他方式优化
                        g_key[i].press_time = 0;
                    }
                }
                else                                                    //按键松开
                {
                    if ( g_key[i].press_time > (500-1) )                //长按（按下持续时间 >= 500ms）
                    {
                        g_key[i].key_flag = KeyState_IDLE;              //恢复到空闲状态
                        g_key[i].key_last = KeyState_LONG_PRESSED;      //长按
                        g_key[i].press_time = 0;
                        
                    }else if(g_key[i].press_time > (90-1))              //短按(持续时间>=90ms)
                    {
                        g_key[i].key_flag = KeyState_WAIT_DOUBLE_CLICK; //等待双击
                        g_key[i].press_time = 0;
                        g_key[i].key_cut = KEY_SCAN_CNT;                //释放消抖
                    }
                }
                break;
            
            case KeyState_WAIT_DOUBLE_CLICK:                            //释放按键消抖，只在双击时释放消抖
                if ( g_key[i].key_cut == 0 )
                {
                    g_key[i].end_time++;                                //等待双击
                    if(g_key[i].end_time > (250-1))                     //超出等待双击时间
                    {
                         g_key[i].key_last = KeyState_PRESSED;          //按键状态最终为短按
                         g_key[i].key_flag = KeyState_IDLE;             //空闲
                         g_key[i].end_time = 0;
                    }
                    else
                    {
                        if(g_key[i].level_state == GPIO_PIN_RESET)      //按键按下
                        {
                            g_key[i].key_flag = KeyState_DOUBLE_CLICKED;//双击状态
                            g_key[i].end_time = 0;
                            g_key[i].key_cut = KEY_SCAN_CNT;            //按下消抖
                        }
                    }
                }
                else
                {
                    g_key[i].key_cut--;
                }
                break;
            case KeyState_DOUBLE_CLICKED:
                if ( g_key[i].key_cut == 0 )                            //双击消抖
                {
                    if(g_key[i].level_state == GPIO_PIN_RESET)          //按键按下
                    {
                        g_key[i].press_time++; 
                    }
                    else
                    {
                        g_key[i].key_last = KeyState_DOUBLE_CLICKED;     //双击
                        g_key[i].key_flag = KeyState_IDLE;
                        g_key[i].press_time = 0;
                        g_key[i].end_time = 0;
                    }
                }
                else
                    g_key[i].key_cut--;
        }
    
    }
}