按键的研究

利用一个IO口,接一个按键,实现3功能操作:单击 + 双击 + 长按
用户基本操作定义:

  • 短按操作:按键按下,按下时间<1s,属于一次短按操作
  • 长按操作:按键按下,按下时间>1s,属于一次长按操作

在正常0.5s内无按键操作为启始按键扫描条件下,扫描按键将产生以下3种按键事件:

  • 长按事件:任何1次出现的长按操作都属于长按事件
  • 单击事件:1次短按操作后,间隔0.5内没有短按操作
  • 双击事件:2次短按操作间隔时间<0.5s,则2次短按操作为1次双击事件,且2次短按都取消

特别操作情况定义:

  • 短按操作和长按操作间隔<0.5s,以及,长按操作和短按操作间隔<0.5s,均不产生双击事件
  • 连续n次(n为奇数)短按操作,且间隔均<0.5s,产生(n-1)/2次双击事件+1次单击事件
  • 连续n次(n为偶数)短按操作,且间隔均<0.5s,产生n/2次双击事件

对按键操作者的建议:

由于按键的多功能性质,建议操作者每次在单击/长按/双击按键事件发生后,隔0.5s后再进行下一次的按键操作。因为在特别操作情况下,程序是保证按定义进行判断和处理的,主要是怕操作者自己记不清楚导致操作失误。

对软件设计者的要求:

  • 应该全面进行分析,给出严格定义和判断条件,如上所示。如果自己都不清楚,你的设计出的系统就不稳定,不可靠。
  • 在1的基础上,编写出符合要求的程序,并进行全面测试。
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/*================================================================================
低层按键(I/0)扫描函数,即低层按键设备驱动,只返回无键、短按和长按。具体双击不在此处判断。
=================================================================================*/

#define key_input PIND.7 // 按键输入口

#define N_key 0 //无键
#define S_key 1 //单键
#define D_key 2 //双键
#define L_key 3 //长键

#define key_state_0 0
#define key_state_1 1
#define key_state_2 2

unsigned char key_driver(void)
{
static unsigned char key_state = key_state_0, key_time = 0;
unsigned char key_press, key_return = N_key;

key_press = key_input; // 读按键I/O电平

switch (key_state)
{
case key_state_0: // 按键初始态
if (!key_press) key_state = key_state_1; // 键被按下,
break; //状态转换到按键消抖和确认状态

case key_state_1: // 按键消抖与确认态
if (!key_press)
{
key_time = 0;
key_state = key_state_2; // 按键仍然处于按下,消抖完成,状态转换到按
//下键时间的计时状态,但返回的还是无键事件
}
else
key_state = key_state_0; // 按键已抬起,转换到按键初始态。此处完成和实现
//软件消抖,其实按键的按下和释放都在此消抖的。
break;

case key_state_2:
if(key_press)
{
key_return = S_key; // 此时按键释放,说明是产生一次短操作,回送S_key
key_state = key_state_0; // 转换到按键初始态
}
else if (++key_time &gt;= 100) // 继续按下,计时加10ms(10ms为本函数循环执行间隔)
{
key_return = L_key; // 按下时间&gt;1000ms,此按键为长按操作,返回长键事件
key_state = key_state_3; // 转换到等待按键释放状态
}
break;

case key_state_3: //等待按键释放状态,此状态只返回无按键事件
if (key_press) key_state = key_state_0; //按键已释放,转换到按键初始态
break;
}
return key_return;
}

/*=============================================================
中间层按键处理函数,调用低层函数一次,处理双击事件的判断,返回上层正确的
无键、单键、双键、长键4个按键事件。 本函数由上层循环调用,间隔10ms
==============================================================*/

unsigned char key_read(void)
{
static unsigned char key_m = key_state_0, key_time_1 = 0;
unsigned char key_return = N_key,key_temp;

key_temp = key_driver();

switch(key_m)
{
case key_state_0:
if (key_temp == S_key )
{
key_time_1 = 0; // 第1次单击,不返回,
key_m = key_state_1; //到下个状态判断后面是否出现双击
}
else
key_return = key_temp; // 对于无键、长键,返回原事件
break;

case key_state_1:
if (key_temp == S_key) // 又一次单击(间隔肯定&lt;500ms)
{
key_return = D_key; // 返回双击键事件,回初始状态
key_m = key_state_0;
}
else // 这里500ms内肯定读到的都是无键事件,因为长键&gt;1000ms
{ //在1s前低层返回的都是无键
if(++key_time_1 &gt;= 50)
{
key_return = S_key;//0.5s内没再次出现单键事件,返回上次单键事件
key_m = key_state_0; // 返回初始状态
}
}
break;
}
return key_return;
}

下面,根据程序分析按键事件的反映时间:

  • 对于长键,按下超过1s马上响应,反映最快。

  • 对于双键,第2次按键释放后马上得到反映。

  • 对于单键,释放后延时拖后500ms才能响应,反映最慢。

反应的速度与需要判断后面是否有双击操作有关,只能这样。实际应用中,可以调整两次单击间隔时间定义,比如为300ms,这样单击的响应回快一点,单按键操作人员需要加快按键的操作过程。如果产品是针对老年人的,这个时间不易太短,因为年纪大的人,反映和动作都比较慢。

当然,上面两段可以合在一起。我这样做的目的,是为了可以方便的扩展为N击(当然,需要做修改)。可是最底层的就是最基本的操作处理短按和长按,不用改动的。至于双击,还是N击,在中间层处理。这就是程序设计中分层结构的优点。
测试代码环境如下:

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interrupt [TIM0_COMP] void timer0_comp_isr(void) // 定时器10ms中断服务
{
time_10ms_ok = 1;
}

main(viod)
{


while
{
if (time_10ms_ok) //每10ms执行一次,
{
time_10ms_ok =0;
key = key_read(); //《====== 10ms一次调用按键中间层函数,根据返回键值,
//点亮不同的LED灯,全面测试按键操作是否正常
if (key == L_key)
........//点亮A_LED,关闭B_LED和C_LED
else if(key == D_key)
........//点亮B_LED,关闭A_LED和C_LED
else if(key == S_key)
........//点亮C_LED,关闭A_LED和B_LED
}
}
}
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