嵌入式硬件基础——按键消抖之硬件篇

按键消抖通常的按键所用开关为机械弹性开关,当机械触点断开、闭合时,由于机械触点的弹性作用,一个按键开关在闭合时不会马上稳定地接通,在断开时也不会一下子断开。因而在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动,为了不产生这种现象而作的措施就是按键消抖。

按键的抖动对于人类来说是感觉不到的,但对单片机来说,则是完全可以感应到的,而且还是一个很“漫长”的过程,因为单片机处理的速度在“微秒”级,而按键抖动的时间至少在“毫秒”级。

一次按键动作的电平波形如下图。存在抖动现象,其前后沿抖动时间一般在5ms~10ms之间。由于单片机运行速度非常快,经过A时刻的时候会检测到低电平判断按键被按下。当到了B时刻的时候,单片机同样会检测到高电平,误以为松开按键,然后又到了C时刻检测到低电平,判断到按键被按下。周而复始,在5-10ms内可能会出现很多次按下的动作,每一次按键的动作判断的次数都不相同。


按键抖动状态图

为确保单片机对按键的一次闭合仅作一次处理,必须去除键抖动。在键闭合稳定时读取键的状态,并且必须判别到键释放稳定后再作处理。

(一)硬件消抖电路

(1)RS触发器:利用RS触发器来吸收按键的抖动。一旦有键按下,触发器立即翻转,触电的抖动便不会再对输出产生影响,按键释放时也一样。

RS触发电路消抖电路图

(2)电容滤波:将电容并联在按键的两端,利用电容的放电的延时特性。将产生抖动的电平通过电容吸收掉。从而达到消抖的作用。


电容消抖电路图

PS:在实际的产品应用中,通常硬件消抖电路是没有MCU情况下对按键进行消抖,我们基于嵌入式开发中,采用硬件消抖无疑增加了硬件成本。因此大多数情况下我们都是通过软件即程序来实现按键消抖。

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