基于狀態(tài)機的51單片機獨立按鍵檢測與消抖思路

ID:435124 · 發(fā)表于 2018-11-28 17:33

狀態(tài)機的按鍵檢測思路2
先回顧一下定義：
狀態(tài)機有如下性質(zhì)
按鍵狀態(tài)機發(fā)生狀態(tài)遷移的條件
如何準確檢測條件是否發(fā)生并進行狀態(tài)遷移
確保狀態(tài)機能穩(wěn)定地進行遷移
按鍵消抖的原理：狀態(tài)切換
按鍵操作觸發(fā)的時機

先回顧一下定義：
按鍵從未按下到按下，再到彈起，可以視為一個有4個狀態(tài)的有限狀態(tài)機。  分別是未按下、前沿抖動、按下、后沿抖動。
即按鍵只在這4個狀態(tài)間進行遷移，而且是當條件滿足時按一定的順序進行遷移：  未按下(條件1)>前沿抖動(條件2)>按下(條件3)>后沿抖動(條件4)>未按下  當且僅當條件成立時，才進行狀態(tài)的遷移，當條件不成立時，狀態(tài)機會保持當前狀態(tài)不變。

狀態(tài)機有如下性質(zhì)

1.狀態(tài)機會在條件滿足時發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)移，由于每個狀態(tài)會持續(xù)一段時間，而我們需要按鍵是理想的，即我們需要一個瞬間的按鍵事件，而不是連續(xù)的按鍵事件。
總結(jié)：
(1)當狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件成立時，要進行狀態(tài)的遷移。
(2)狀態(tài)轉(zhuǎn)移是瞬間的，所以我們把某個狀態(tài)轉(zhuǎn)移當成按鍵來用。
(3)未進行狀態(tài)轉(zhuǎn)移時，狀態(tài)機會保持之前的狀態(tài)。

按鍵狀態(tài)機發(fā)生狀態(tài)遷移的條件

即如何對狀態(tài)機的遷移條件進行準確判定。
如何準確檢測條件是否發(fā)生并進行狀態(tài)遷移
注意：按鍵的初始狀態(tài)是未按下
//在定義時將按鍵狀態(tài)初始化為未按下
unsigned char KEY_Status = NOPRESS;

(1)條件1：前沿抖動開始
從未按下狀態(tài)到前沿抖動開始這一事件發(fā)生，電平為由1變?yōu)?
即在未按下狀態(tài)下，突然檢測到低電平，就說明遷移條件成立了，立即把狀態(tài)遷移到前沿抖動，或執(zhí)行其他操作。
//KEY_Status == NOPRESS && KEY_Value == 0，等價于條件1成立
if (NOPRESS ==  KEY_Status && 0 == KEY_Value)
{
KEY_Status = PRESHAKE; //執(zhí)行狀態(tài)遷移
timer(); //設置一個10ms定時器，用定時器溢出事件來模擬前沿抖動結(jié)束事件。
}

(2)條件2：前沿抖動結(jié)束
從前沿抖動狀態(tài)到前沿抖動結(jié)束這一事件發(fā)生，有大約10毫秒的時間，雖然沒有具體的事件，但可以用定時器中斷來模擬前沿抖動結(jié)束事件。在前沿抖動的狀態(tài)下，一旦定時器中斷，就說明遷移條件成立了，立即把狀態(tài)遷移至按下，或執(zhí)行其他操作。

//若PRESHAKE == KEY_Status && 1 == TF1 則條件2成立
if (PRESHAKE == KEY_Status && 1 == TF1)
{
KEY_Status = PRESS; //執(zhí)行狀態(tài)遷移
TF = 0; //清除溢出標志
TR1 = 0; //關閉定時器
}

復制代碼

(3)條件3：后沿抖動開始
從按下狀態(tài)到后沿抖動開始這一事件發(fā)生，電平由0變1，即只要在按下狀態(tài)中檢測到電平為1，就認為遷移條件成立了，立即把狀態(tài)遷移至后沿抖動。

//KEY_Status == PRESS && KEY_Value == 1則條件3成立
if (PRESS == KEY_Status && 1 == KEY_Value)
{
KEY_Status = TAILSHAKE; //執(zhí)行狀態(tài)遷移
n++; //執(zhí)行想要的操作
timer(); //用定時器溢出來模擬后沿抖動結(jié)束事件
}

復制代碼

(4)條件4：后沿抖動結(jié)束
從后沿抖動狀態(tài)到后沿抖動結(jié)束這一事件發(fā)生，雖然沒有具體的事件，但是歷時是確定的，基本在10ms左右，可以通過定時器溢出來模擬后沿抖動結(jié)束事件。一旦定時器溢出（或者定時器中斷發(fā)生），就說明遷移條件成立了，立即把狀態(tài)遷移至未按下。

//TF1 == 1即后沿抖動結(jié)束標志。
//要在此時關閉定時器，防止重復判斷。
if (1 == TF1)
{
KEY_Status = NOPRESS;
TF1 = 0; //清除溢出標志
TR1 = 0; //關閉定時器
}

確保狀態(tài)機能穩(wěn)定地進行遷移

如果狀態(tài)能穩(wěn)定的遷移，也就是說如果我們能對狀態(tài)發(fā)生遷移的條件進行準確判斷，
狀態(tài)機就會實現(xiàn)穩(wěn)定的遷移。就可以在此基礎上進行其他操作，不用擔心狀態(tài)機的狀態(tài)界定錯誤，因為狀態(tài)機是可以穩(wěn)定遷移的。
所以關鍵是對狀態(tài)發(fā)生遷移的條件進行準確判定，從而使各個狀態(tài)不發(fā)生交叉，即穩(wěn)定遷移。
要反復檢查上面我們對狀態(tài)機遷移條件界定是否準確。直到確定是準確的，就可以在此基礎上做點別的事情了。
可以在心中模擬程序執(zhí)行來驗證思路是否正確。

按鍵消抖的原理：狀態(tài)切換

（按鍵）狀態(tài)機中，由于狀態(tài)的切換是通過判定條件來進行的，一旦條件成立，狀態(tài)就瞬間切換了，每個狀態(tài)會持續(xù)一段時間，在此期間循環(huán)可能會執(zhí)行多次，但由于狀態(tài)切換的條件不滿足，所以不會進入if語句中操作。所以如果把任何狀態(tài)切換到下一狀態(tài)的瞬間當成按鍵事件，那么按鍵就只會被檢測到一次，這就是按鍵消抖的原理。

按鍵操作觸發(fā)的時機
實際測試發(fā)現(xiàn)，把對按鍵事件的響應操作放在后沿抖動開始時(即狀態(tài)機由按下狀態(tài)遷
移到后沿抖動狀態(tài)的瞬間）效果比較不錯，不會顯得太敏感也不會顯得很遲鈍。

完整的pdf格式文檔51黑下載地址：

狀態(tài)機的51單片機獨立按鍵檢測與消抖思路.pdf (382.78 KB, 下載次數(shù): 64)

ID:295805 · 發(fā)表于 2020-1-19 10:58

樓主寫的不錯。有道理

ID:59300 · 發(fā)表于 2023-9-8 13:35

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