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摘要：在使用单片机实现的智能控制系统中，快速、可靠的按键识别控制非常关键，一定程度上决定了整个系统的高效运行。本文在分析传统的按键扫描或识别方法的基础上，对比各种方法的优缺点，重点讨论一种高效的按键识别方法，并给出该方法对应的程序设计思路，它可快速识别对按键的一次响应，解决多次冗余响应的缺陷。
关键词：单片机按键识别一次响应
1007-9416(2012)08-0175-02
1、引言
在以单片机为核心控制的应用系统中，键盘按键能实现向单片机输入数据、传送命令等功能，是单片机应用系统中人工干预单片机的主要手段。而单片机对按键闭合与否的判断，主要是通过其引脚上的电压高低进行的。本文以51单片机为例说明，所述键盘按键的硬件电路设计也非常简单——轻触开关的一端接地，另一端连接单片机引脚，该引脚同时接10K上拉电阻。很明显，单片机引脚呈现高电平表示按键开关断开；反之，引脚电压呈现低电平表示按键开关闭合。因此，对单片机的按键识别只要通过对其引脚电平的高低状态的检测，即可确认按键按下与否。
众所周知，按键为机械弹性开关，加之按键按下或抬起瞬间均会产生抖动现象，因此消除按键抖动也是整个系统的关键。为更突出本文的讨论重点，这里不再重点讨论按键去抖的方法。
(1)初始化按键；
(2)if（按下按键）{
延迟10ms去抖；
if（按键确实按下）{事件处理，退出}
}else {未按按键，退出}
单片机程序可能是一个循环执行的过程，当按键按下闭合，程序进入按键事件，执行完该事件，若按键仍未被抬起，则程序循环又再一次进入同样的按键事件执行。事实上，如果采用12MHZ外部晶振，单片机处理器执行一个指令通常只要2个机器周期的时间，也即4us。如此短暂的时间，当我们松开按键时，程序可能早已经循环执行很多次按键事件。因此该按键识别的程序思路并不合适。为了不重复执行同一个按键事件，可改进为如下所述的按键识别的方法：
(1)初始化按键；
(2)if（按下按键）{
延迟10ms去抖；
if（按键确实按下）{事件处理，等待按键释放，退出}
}else {未按按键，退出}
此方法虽然可识别按键释放，即实现每一次按键，系统只会调用一次按键处理事件。但若按键一直不释放，则程序只可在此原地踏步等待，浪费系统执行时间，CPU每个时钟周期均做无用功。解决方法是，在识别到第一次按键，并执行完按键事件后，将忽略后续的按键状态，从而实现对按键的一次响应，解决多次冗余响应的缺陷。
(1)初始化按键；
(2)if（按下按键 &&！key_mark）{
延迟10ms去抖；
key_mark = 1；//将状态“1”赋予标志位。表示按键已按下
if（按键确实按下）{事件处理，退出}
}elseif（未按按键）{
key_mark = 0，退出}
该方法可行有效，其中标志位key_mark起了至关重要的作用。只有当按键按下，key_mark=0，且延迟10ms去抖后，程序才会确认是否真的有按键被按下。此时马上对key_mark=1，使得下一次查询key_mark标志时，得知按键正处于按下状态。如此，不仅使得按键被按下时可被准确检测到，还可以在按键还没被抬起释放时，不重复响应同一个按键事件。由于此时标志位key_mark的值被赋值为“1”，因此if（按下按键 &&！key_mark）将不再成立，直到按键抬起，才重新赋值key_mark为“0”，实现了每一次按键，系统只会调用一次按键处理事件。
下面给出该快速按键识别方法的思路。先初始化三个标志位：key_now，key_old，key_change。其中，key_now表示当前读取到的按键电平；key_old表示之前一次读取到的按键电平；key_change表示按键被按下后出现的变化情况，即当key_change=0，表示按键处于断开状态，key_change=1，表示按键处于闭合状态。这三个标志位的初始化值均为“1”。现在给出该方法的程序设计思路。
(1)初始化按键
(2)key_now = P
key_old = key_now;
根据上述方法，当未按下按键时，与按键连接的引脚P1.0为高电平，则key_now也为高电平，key_change与(key_now ^ key_old)异或运算后结果为“0”，并重新赋值给key_change，标志着当前没有按键按下；当按键被按下，引脚P1.0为低电平，key_change与(key_now ^ key_old)异或运算后结果为“1”，同样赋值给key_change，标志着当前按键已按下；若此时按键保持低电平，即按键未抬起释放，则key_now仍为低电平，key_change的异或运算结果仍为“0”；只有当按键被抬起时，引脚P1.0恢复为高电平，对应的key_change异或为“1”。总之，只要有按键按下，key_change对应的位就为“1”，按键弹起后key_change对应的位为“0”，表示按键未被按下。这大大简化了按键的识别，不需要再去进行其他判断，程序设计也简洁明了。
4、结语
本文首先介绍了键盘按键识别的工作原理，并以51单片机为例探讨基于单片机的键盘按键识别方法，这些方法同样适用于R、PIC、凌阳单片机等应用的程序设计中。围绕如何进行快速有效的键盘按键识别，本文深入研究了传统的键盘识别方法、带标志位的键盘识别方法，以及一种通过异或运算得到的快速键盘按键识别方法。详细比较各种方法，并采用单片机开发板（外部12M晶振，编程软件为Keil uVision2）试验[4]，结果表明上述三种键盘识别程序思路均可，
参考文献
林伸茂编著,管继斌,白雁钧改编.8051单片机彻底研究基础篇.人民邮电出版社,200
关键词：单片机按键识别一次响应
1007-9416(2012)08-0175-02
1、引言
在以单片机为核心控制的应用系统中，键盘按键能实现向单片机输入数据、传送命令等功能，是单片机应用系统中人工干预单片机的主要手段。而单片机对按键闭合与否的判断，主要是通过其引脚上的电压高低进行的。本文以51单片机为例说明，所述键盘按键的硬件电路设计也非常简单——轻触开关的一端接地，另一端连接单片机引脚，该引脚同时接10K上拉电阻。很明显，单片机引脚呈现高电平表示按键开关断开；反之，引脚电压呈现低电平表示按键开关闭合。因此，对单片机的按键识别只要通过对其引脚电平的高低状态的检测，即可确认按键按下与否。
众所周知，按键为机械弹性开关，加之按键按下或抬起瞬间均会产生抖动现象，因此消除按键抖动也是整个系统的关键。为更突出本文的讨论重点，这里不再重点讨论按键去抖的方法。
2、传统按键识别方法
2.1 简单的按键识别
该按键识别方法虽然简单，但当按下按键的瞬间，却可能让系统多次循环处理同一按键事件，造成CPU资源的浪费。以下为该方法的程序设计思路，下述中的“按键确实按下”表示延迟10ms后，按键仍处于按下状态。(1)初始化按键；
(2)if（按下按键）{
延迟10ms去抖；
if（按键确实按下）{事件处理，退出}
}else {未按按键，退出}
单片机程序可能是一个循环执行的过程，当按键按下闭合，程序进入按键事件，执行完该事件，若按键仍未被抬起，则程序循环又再一次进入同样的按键事件执行。事实上，如果采用12MHZ外部晶振，单片机处理器执行一个指令通常只要2个机器周期的时间，也即4us。如此短暂的时间，当我们松开按键时，程序可能早已经循环执行很多次按键事件。因此该按键识别的程序思路并不合适。为了不重复执行同一个按键事件，可改进为如下所述的按键识别的方法：
(1)初始化按键；
(2)if（按下按键）{
延迟10ms去抖；
if（按键确实按下）{事件处理，等待按键释放，退出}
}else {未按按键，退出}
此方法虽然可识别按键释放，即实现每一次按键，系统只会调用一次按键处理事件。但若按键一直不释放，则程序只可在此原地踏步等待，浪费系统执行时间，CPU每个时钟周期均做无用功。解决方法是，在识别到第一次按键，并执行完按键事件后，将忽略后续的按键状态，从而实现对按键的一次响应，解决多次冗余响应的缺陷。
2.2 带标志的按键识别
为了解决多次冗余响应的缺陷，可设置按键按下与释放两种状态的标志，在程序执行过程中，检测标志位内容，识别按键的状态。根据该思路，可在初始化按键时，设置按键按下与否的标志位，并赋予“0”与“1”两种状态。标志状态为“0”表示按键无效，为“1”表示按键被按下。以下为带标志位的按键识别的程序设计思路，这里检测定标志位为key_mark，初始值为0。(1)初始化按键；
(2)if（按下按键 &&！key_mark）{
延迟10ms去抖；
key_mark = 1；//将状态“1”赋予标志位。表示按键已按下
if（按键确实按下）{事件处理，退出}
}elseif（未按按键）{
key_mark = 0，退出}
该方法可行有效，其中标志位key_mark起了至关重要的作用。只有当按键按下，key_mark=0，且延迟10ms去抖后，程序才会确认是否真的有按键被按下。此时马上对key_mark=1，使得下一次查询key_mark标志时，得知按键正处于按下状态。如此，不仅使得按键被按下时可被准确检测到，还可以在按键还没被抬起释放时，不重复响应同一个按键事件。由于此时标志位key_mark的值被赋值为“1”，因此if（按下按键 &&！key_mark）将不再成立，直到按键抬起，才重新赋值key_mark为“0”，实现了每一次按键，系统只会调用一次按键处理事件。
3、快速按键识别方法
对于程序员来说，实现同样功能的程序，简洁、高效对设计非常关键。本文讨论的快速按键识别方法，尝试使用单片机C语言中的逻辑运算方法，同样快速有效地解决了按键识别的程序设计问题。该方法在初始化设置后，只需要使用一句异或运算语句，两句赋值语句，即可快速进行按键识别。下面给出该快速按键识别方法的思路。先初始化三个标志位：key_now，key_old，key_change。其中，key_now表示当前读取到的按键电平；key_old表示之前一次读取到的按键电平；key_change表示按键被按下后出现的变化情况，即当key_change=0，表示按键处于断开状态，key_change=1，表示按键处于闭合状态。这三个标志位的初始化值均为“1”。现在给出该方法的程序设计思路。
(1)初始化按键
(2)key_now = P
1.0;//读取当前按键电平（检测定使用单片机P0引脚连接按键）
key_change = (key_now ^ key_old) ^ key_change;key_old = key_now;
根据上述方法，当未按下按键时，与按键连接的引脚P1.0为高电平，则key_now也为高电平，key_change与(key_now ^ key_old)异或运算后结果为“0”，并重新赋值给key_change，标志着当前没有按键按下；当按键被按下，引脚P1.0为低电平，key_change与(key_now ^ key_old)异或运算后结果为“1”，同样赋值给key_change，标志着当前按键已按下；若此时按键保持低电平，即按键未抬起释放，则key_now仍为低电平，key_change的异或运算结果仍为“0”；只有当按键被抬起时，引脚P1.0恢复为高电平，对应的key_change异或为“1”。总之，只要有按键按下，key_change对应的位就为“1”，按键弹起后key_change对应的位为“0”，表示按键未被按下。这大大简化了按键的识别，不需要再去进行其他判断，程序设计也简洁明了。
4、结语
本文首先介绍了键盘按键识别的工作原理，并以51单片机为例探讨基于单片机的键盘按键识别方法，这些方法同样适用于R、PIC、凌阳单片机等应用的程序设计中。围绕如何进行快速有效的键盘按键识别，本文深入研究了传统的键盘识别方法、带标志位的键盘识别方法，以及一种通过异或运算得到的快速键盘按键识别方法。详细比较各种方法，并采用单片机开发板（外部12M晶振，编程软件为Keil uVision2）试验[4]，结果表明上述三种键盘识别程序思路均可，
源于：论文的标准格式www.udooo.com
而后者只需要使用三句C语言语句，即可实现键盘按键识别，是一种可行有效的方法。参考文献
林伸茂编著,管继斌,白雁钧改编.8051单片机彻底研究基础篇.人民邮电出版社,200