关于蓝桥杯单片机官方例程矩阵按键消抖原理解释

项目场景：

芯片：IAP15F2K60S

蓝桥杯原书41页官方例程

问题描述

最开始我以为这款开发板有硬件消抖，对于下面这部分代码一直当作固定格式写，最近回看，发现其中另有“玄机”。

......
  ucKey_Val = Key_Read();
  ucKey_Down = ucKey_Val & (ucKey_Old ^ ucKey_Val);
  ucKey_Old = ucKey_Val;
......

原因分析：

这里默认大家看过并且会了 = = 之前的按键扫描例程了

众所周知，“ ^ ” 符号在C语言中是按位取 “ 异或 ” 的意思，并且，“ & ” 符号是按位取 “ 与 ”的意思。

这段代码的含义是获取扫描后的案件值然后进行消抖处理，我所截取的这一段代码是只保留了单边沿的。

详解：

首先，对于后面的异或，其作用到了ucKey_Old和ucKey_Val，其中ucKey_Old是上一次扫描按键获取的数值，包括获取到0，而ucKey_Val是这一次扫描按键获取的数值。如果二者不同，则会产生 “ 非零 ” 的结果，将代码改成如下。

......
  ucKey_Val = Key_Read();
  ucKey_Down = (ucKey_Old ^ ucKey_Val);
  ucKey_Old = ucKey_Val;
  
  if(ucKey_Down)
  {
       ......
  }
......

只要本次接收与上一次接收的按键值不同，ucKey_Down就会存储下“非零”的数值。回想一下，我们按键其实是有两个沿的，一次下降沿，一次上升沿。

更具体地针对官方例程来说，如果我按下4按键，那么他检测到的数值会出现两段变化，一次是ucKey_Val 从0到4的变化，另一次是其从4到0 的变化。

这样就会导致我的ucKey_Down在这两次变化过后都会有一次 “ 非零 ” 数值的出现，所以反应在我的输出上，就会将后面紧随的 if 代码段执行两次，这说明我们的 ” ^ ” 取异或只实现了部分的消抖功能，还需要保留单边沿，而非双边。

没错，我们的 “ & ” 取与符号就是实现的这个功能。我们分段讨论下0–4–0这个连续变化。

首先是 0–4，这段变化中，

我的 ucKey_Old = 0x00, 我的 ucKey_Val = 0x04;

因为这是从0到4的不同数值的变化，所以后面的取异或符号运算结束后一定是一个 “ 非零 ” 的量，并且结果一定是与 ucKey_Val 的数值相等！又加之与一个非零的 ucKey_Val 取与，那不就是 ucKey_Val 本身求与嘛！！！这就使得 ucKey_Down 最后的结果为 “ 非零 ” 的 ucKey_Val本身！！!这样解释了为什么后面会有

    switch(ucKey_Down)
    {
       ......
    }

的出现，原来我们仅凭借ucKey_Down的数值就可以判断我按下的是什么键。

————-分隔符————–

接下来是4–0这一段的变化，

我的 ucKey_Old = 0x40, 我的 ucKey_Val = 0x00;

之前说到如果是不同数值之间的变化必然会导致异或的结果为 “ 非零 ” 数值，所以这一段就很好明白了，我加上取与符号后，实现了ucKey_Val & “ 非零 ”，其中ucKey_Val为0，会将我的ucKey_Down，结果变成 0，这就实现了我取单边沿的效果。

总结


异或 “ ^ ” 是用来消抖的，只有扫描到不同的数值之后我才会发生变化。

取余 “ & ”是用来保留单边沿的，因为单单使用”^” 时，笨蛋机器不能判断是哪两个数值之间的变化，究竟是0–4还是4–0呢？当我加上 “ & ” 之后就可以消除一个沿。

PS：文中我们是以下降沿为例说明的，其实保留上升沿的话取个 “ ~ ” 就可以了，具体为啥，大家想想吧。