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2020年01月21日 | 基于状态机的51单片机独立按键检测与消抖思路
2020-01-21 来源：51hei
状态机的按键检测思路2
先回顾一下定义：
状态机有如下性质
按键状态机发生状态迁移的条件
如何准确检测条件是否发生并进行状态迁移
确保状态机能稳定地进行迁移
按键消抖的原理：状态切换
按键操作触发的时机
先回顾一下定义：
按键从未按下到按下，再到弹起，可以视为一个有4个状态的有限状态机。 分别是未按下、前沿抖动、按下、后沿抖动。
即按键只在这4个状态间进行迁移，而且是当条件满足时按一定的顺序进行迁移： 未按下(条件1)>前沿抖动(条件2)>按下(条件3)>后沿抖动(条件4)>未按下 当且仅当条件成立时，才进行状态的迁移，当条件不成立时，状态机会保持当前状态不变。
状态机有如下性质
1.状态机会在条件满足时发生状态转移，由于每个状态会持续一段时间，而我们需要按键是理想的，即我们需要一个瞬间的按键事件，而不是连续的按键事件。
总结：
(1)当状态转移条件成立时，要进行状态的迁移。
(2)状态转移是瞬间的，所以我们把某个状态转移当成按键来用。
(3)未进行状态转移时，状态机会保持之前的状态。
按键状态机发生状态迁移的条件
即如何对状态机的迁移条件进行准确判定。
如何准确检测条件是否发生并进行状态迁移
注意：按键的初始状态是未按下
//在定义时将按键状态初始化为未按下
unsigned char KEY_Status = NOPRESS;
(1)条件1：前沿抖动开始
从未按下状态到前沿抖动开始这一事件发生，电平为由1变为0
即在未按下状态下，突然检测到低电平，就说明迁移条件成立了，立即把状态迁移到前沿抖动，或执行其他操作。
//KEY_Status == NOPRESS && KEY_Value == 0，等价于条件1成立
if (NOPRESS == KEY_Status && 0 == KEY_Value)
{
KEY_Status = PRESHAKE; //执行状态迁移
timer(); //设置一个10ms定时器，用定时器溢出事件来模拟前沿抖动结束事件。
}
(2)条件2：前沿抖动结束
从前沿抖动状态到前沿抖动结束这一事件发生，有大约10毫秒的时间，虽然没有具体的事件，但可以用定时器中断来模拟前沿抖动结束事件。在前沿抖动的状态下，一旦定时器中断，就说明迁移条件成立了，立即把状态迁移至按下，或执行其他操作。
//若PRESHAKE == KEY_Status && 1 == TF1 则条件2成立
if (PRESHAKE == KEY_Status && 1 == TF1)
{
KEY_Status = PRESS; //执行状态迁移
TF = 0; //清除溢出标志
TR1 = 0; //关闭定时器
}
(3)条件3：后沿抖动开始
从按下状态到后沿抖动开始这一事件发生，电平由0变1，即只要在按下状态中检测到电平为1，就认为迁移条件成立了，立即把状态迁移至后沿抖动。
//KEY_Status == PRESS && KEY_Value == 1则条件3成立
if (PRESS == KEY_Status && 1 == KEY_Value)
{
KEY_Status = TAILSHAKE; //执行状态迁移
n++; //执行想要的操作
timer(); //用定时器溢出来模拟后沿抖动结束事件
}
(4)条件4：后沿抖动结束
从后沿抖动状态到后沿抖动结束这一事件发生，虽然没有具体的事件，但是历时是确定的，基本在10ms左右，可以通过定时器溢出来模拟后沿抖动结束事件。一旦定时器溢出（或者定时器中断发生），就说明迁移条件成立了，立即把状态迁移至未按下。
//TF1 == 1即后沿抖动结束标志。
//要在此时关闭定时器，防止重复判断。
if (1 == TF1)
{
KEY_Status = NOPRESS;
TF1 = 0; //清除溢出标志
TR1 = 0; //关闭定时器
}
确保状态机能稳定地进行迁移
如果状态能稳定的迁移，也就是说如果我们能对状态发生迁移的条件进行准确判断，
状态机就会实现稳定的迁移。就可以在此基础上进行其他操作，不用担心状态机的状态界定错误，因为状态机是可以稳定迁移的。
所以关键是对状态发生迁移的条件进行准确判定，从而使各个状态不发生交叉，即稳定迁移。
要反复检查上面我们对状态机迁移条件界定是否准确。直到确定是准确的，就可以在此基础上做点别的事情了。
可以在心中模拟程序执行来验证思路是否正确。
按键消抖的原理：状态切换
（按键）状态机中，由于状态的切换是通过判定条件来进行的，一旦条件成立，状态就瞬间切换了，每个状态会持续一段时间，在此期间循环可能会执行多次，但由于状态切换的条件不满足，所以不会进入if语句中操作。所以如果把任何状态切换到下一状态的瞬间当成按键事件，那么按键就只会被检测到一次，这就是按键消抖的原理。
按键操作触发的时机
实际测试发现，把对按键事件的响应操作放在后沿抖动开始时(即状态机由按下状态迁
移到后沿抖动状态的瞬间）效果比较不错，不会显得太敏感也不会显得很迟钝。
史海拾趣
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