外观

项目
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简易数字示波器项目-GD32
六、按键控制实验

七、按键检测实验 ​

独立按键基础知识 ​

独立按键结构组成 ​

  独立按键实际上是一个非自锁的轻触开关，有左右四个触点，当按下时左右四个触点闭合，当松开时左右四个触点断开，12触点与34触点在内部是连接在一起的。

独立按键原理 ​

  单片机通过检测按键按下前后的高低电平变化，来判断按键是否按下。通过程序的控制，就可以实现不同的功能与设置。机械式按键在按下或者释放时，由于机械弹性作用的影响，通常伴随有一定时间的触点机械抖动，然后其触点才稳定下来。抖动时间长短与开关的机械特性有关，一般为5-10ms。在触点抖动期间检测按键的按下与否，可能会导致判断错误，为了克服机械抖动所产生的影响，必须采取消抖措施，可分为硬件消抖和软件消抖。

硬件消抖 ​

  硬件消抖一般会在按键检测引脚处加入电容与电阻，通过RC延迟电路将按键按下时的高频振荡吸收滤除掉。

软件消抖 ​

  软件消抖一般是通过延时。当检测到按键按下时，不会立即去检测电平，而是经过短暂的延时之后，再去检测当前引脚的电平，这样就可以去掉抖动过程中的干扰，一般抖动时间在10ms以内。
  按键一侧接电源，GPIO需要设置为下拉，也就是默认为低电平，通过判断对应GPIO引脚为高电平，从而判断按键是否按下。

  按键一侧接GND，GPIO需要设置为上拉，也就是默认为高电平，通过判断对应GPIO引脚为低电平，从而判断按键是否按下。

板载按键原理图 ​

按键检测配置 ​

项目分析 ​

  本次项目完成KEY1点亮两个LED灯，KEY2熄灭两个LED灯，KEY3留给大家自行发挥；
  通过前面的知识，我们已经知道了按键检测的原理与按键连接的引脚；

  • KEY1--->PB13
  • KEY2--->PB14
  • KEY3--->PB15

  从原理图中可看出，按键一侧接GND，所以需要判断GPIO引脚为低电平，从而判断按键是否按下。

配置流程 ​

一般我们使用GPIO的端口，都需要有以下几个步骤；

  • 开启GPIO的端口时钟；
  • 配置GPIO的模式；
  • 配置GPIO的输出；

开启GPIO端口时钟 ​

  GD32的所有外设资源时钟默认都是关闭的，在配置外设之前需要先开启对应的时钟。
时钟库函数在gd32e23x_rcu.h头文件中，也可通过附件资料中的《GD32固件库使用指南》查看该函数的详细说明。

C
//使能时钟
rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOB);

配置GPIO模式 ​

在配置模式前，首先需要了解GPIO的模式，GD32E230GPIO模式有以下几种：

  • GPIO_MODE_INPUT-------输入模式
  • GPIO_MODE_OUTPUT-----输出模式
  • GPIO_MODE_AF-----------复用模式（引脚复用功能时使用）
  • GPIO_MODE_ANALOG----模拟模式（ADC读取模拟量时使用，可以读取细微变化的值）

当GPIO用作输入时，还会有以下几种情况可以设置：

  • GPIO_PUPD_NONE--------引脚浮空
  • GPIO_PUPD_PULLUP------引脚上拉
  • GPIO_PUPD_PULLDOWN-引脚下拉

相关GPIO操作库函数在gd32e23x_gpio.h中，也可通过附件资料中的《GD32固件库使用指南》查看该函数的详细说明。
此函数有四个参数：
第一个参数是引脚端口，第二参数设置引脚模式；
第三个参数是设置上下拉情况，第四个参数是具体端口引脚号；
此处我们使用引脚的输入功能，按照原理说明，设置为引脚上拉；可通过“|”语法一次配置多个引脚

C
//设置输出模式，上拉
gpio_mode_set(GPIOB, GPIO_MODE_INPUT, GPIO_PUPD_PULLUP, GPIO_PIN_13|GPIO_PIN_14|GPIO_PIN_15);

配置GPIO的输出 ​

  这里使用的是GPIO的输入功能，输出配置不会生效，可直接选择不进行配置。自此，GPIO引脚配置完成。

检测输入电平 ​

引脚配置完成后，现在可通过检测GPIO是否为低电平来判断按键是否按下。
相关GPIO操作库函数在gd32e23x_gpio.h中，也可通过附件资料中的《GD32固件库使用指南》查看该函数的详细说明。

C
//高电平返回SET，低电平返回RESET
gpio_input_bit_get(GPIOB,GPIO_PIN_13)
此时可自行配置对应按键引脚检测是否是低电平来判断按键是否按下。

项目完整源码 ​

  下载成功后即可看到，按下KEY1，板载LED灯点亮，按下KEY2，板载LED灯熄灭。 此处项目源码中，有一个小细节，当我们检测按键是低电平时，开始延迟10ms进行消抖，随后再次判断，如果还是低电平，那就确定是按键按下，但还会有另外一个问题出现，如果我们一直按着按键，那就会一直是低电平，就会造成反复判断。   所以，加入一个死循环，如果按键一直按下，就一直循环，当按下松手的时候，才算一次完整的按键按下。

C
#include "gd32e23x.h"
#include "systick.h"
#include <stdio.h>
#include "led.h"
#include "main.h"


int main(void)
{
    //初始化滴答定时器
	systick_config();

    //使能时钟
    rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOC);
    //使能时钟
    rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOB);

    //设置输出模式，不上下拉
    gpio_mode_set(GPIOC, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_14);
    gpio_mode_set(GPIOC, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_15);
    //设置输出模式，上拉
    gpio_mode_set(GPIOB, GPIO_MODE_INPUT, GPIO_PUPD_PULLUP, GPIO_PIN_13|GPIO_PIN_14|GPIO_PIN_15);

    //设置输出类型，推挽输出，50Mhz
    gpio_output_options_set(GPIOC, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_14);
	gpio_output_options_set(GPIOC, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_15);

    //没有按键按下时引脚输出为高电平，不点亮
    gpio_bit_set(GPIOC,GPIO_PIN_14);
    gpio_bit_set(GPIOC,GPIO_PIN_15);
	while(1)
	{
        //KEY1按下
        if(gpio_input_bit_get(GPIOB,GPIO_PIN_13)==RESET)
        {
            //消抖
            delay_1ms(10);

            //判断是否是真的按下
            if(gpio_input_bit_get(GPIOB,GPIO_PIN_13)==RESET)
            {
                //等待按键松手
                while(gpio_input_bit_get(GPIOB,GPIO_PIN_13)==RESET);

                //点亮LED
                gpio_bit_reset(GPIOC,GPIO_PIN_14);
                gpio_bit_reset(GPIOC,GPIO_PIN_15);
            }
        }
        if(gpio_input_bit_get(GPIOB,GPIO_PIN_14)==RESET)
        {
            delay_1ms(10);
            if(gpio_input_bit_get(GPIOB,GPIO_PIN_14)==RESET)
            {
                while(gpio_input_bit_get(GPIOB,GPIO_PIN_14)==RESET);
                gpio_bit_set(GPIOC,GPIO_PIN_14);
                gpio_bit_set(GPIOC,GPIO_PIN_15);
            }
        }
	}
}

资料下载

工程代码可前往gitee下载资料包，简易数字示波器资料包

注意事项 ​

消抖时间判断 ​

软件消抖延迟时间为经验值，可根据实际情况增大或减少。

按键不灵敏 ​

此时我们按键扫描是在while（1）中，无间断的扫描，如果此时在循环中加入延迟函数，那么延迟函数在延时时也是死循环，意味着延时时间内你按键按下是没有任何判断的，所以不建议在循环中加入大延迟函数或做大延迟操作。