按键输入实验

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1、7.1按键检测实验7.1.1单片机检测小弹性按键的原理单片机检测按键的原理是：单片机的I/O口既可作为输出也可作为输入使用，当检测按键时用的是它的输入功能，我们把按键的一端接地，另一端与单片机的某个I/O口相连，开始时先给该I/O口赋一高电平，然后让单片机不断地检测该O口是否变为低电平，当按键闭合肘，即相当于该I/O口通过按键与地相连，变成低电平，程序一旦检测到I／O口变为低电平则说明按键被按下，然后执行相应的指令。去抖概念：（分为软件去抖和硬件去抖）按键是机械器件，按下或者松开时有固定的机械抖动。什么是机械抖动？通常的按键开关为机械弹性开关，由于机械触点

2、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。抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一般为5ms～10ms。这是一个很重要的时间参数，在很多场合都要用到；实际上只进行一次按键操作，但有可能执行了多次按键结果，这就是抖动造成的，所以大多数产品实际使用中都使用了按键去抖功能。按键的连接方法和按键在被按下时其触点电压变化过程下图：这个抖动时间虽然很短，不同按键抖动不同，但对应单片机来说，很轻松就能检测到，单片机的运行的速度是微秒us级别。用示波器跟踪一个小的按钮开关在闭合时的抖动现象，得到

3、如下图的波形。观察波形可以帮助我们对抖动现象有一个直观的了解。水平轴2ms/DIII，抖动间隙大约为10ms，在达到稳定状态前一共有6次变化，频率随时间升高。硬件去抖最简单的就是按键两端并联电容，容量根据实验而定。当然也有专用的去抖动芯片。软件去抖使用方便不增加硬件成本，容易调试，所以现在大都使用软件去抖。关于软件去抖，我们在这里也详细讲解一下原理：1、检测到按键按下后进行5~10ms延时，用于跳过这个抖动区域2、延时后再检测按键状态，如果没有按下表明是抖动或者干扰造成，如果仍旧按下，可以认为是真正的按下。并进行对应的操作。3、同样按键释放后也要进行去抖延

4、时，延时后检测按键是否真正松开。7.1.2GPIO的8种工作模式在初始化GPIO的时候，根据我们的使用要求，必须把GPIO设置为相应的模式。如LED例程中的GPIO引脚如果配置为模拟输入模式是必然会导致错误的。我们配合GPIO结构图，来看看GPIO的8种模式及其应用场合：图的最右端为I/O引脚，左端的器件位于芯片内部。I/O引脚并联了两个用于保护的二极管。本图从ST提供的参考手册截取。●四种输入模式结构图的上半部分为输入模式结构。接下来就遇到了两个开关和电阻，与VDD相连的为上拉电阻，与VSS相连的为下拉电阻。再连接到施密特触发器就把电压信号转化为0、1的

5、数字信号存储在输入数据寄存器(IDR)。我们可以通过设置配置寄存器(CRL、CRH)，控制这两个开关，于是就可以得到GPIO的上拉输入(GPIO_Mode_IPU)和下拉输入模式(GPIO_Mode_IPD)了。从它的结构我们就可以理解，若GPIO引脚配置为上拉输入模式，在默认状态下(GPIO引脚无输入)，读取得的GPIO引脚数据为1，高电平。而下拉模式则相反，在默认状态下其引脚数据为0，低电平。而STM32的浮空输入模式(GPIO_Mode_IN_FLOATING)在芯片内部既没有接上拉，也没有接下拉电阻，经由触发器输入。配置成这个模式直接用电压表测量其

6、引脚电压为1点几伏，这是个不确定值。由于其输入阻抗较大，一般把这种模式用于标准的通讯协议如I2C、USART的接收端。模拟输入模式(GPIO_Mode_AIN)则关闭了施密特触发器，不接上、下拉电阻，经由另一线路把电压信号传送到片上外设模块。如传送至给ADC模块，由ADC采集电压信号。所以使用ADC外设的时候，必须设置为模拟输入模式。●四种输出模式结构图的下半部分为输出模式结构。线路经过一个由P-MOS和N-MOS管组成的单元电路。而所谓推挽输出模式，则是根据其工作方式来命名的。在输出高电平时，P-MOS导通，低电平时，N-MOS管导通。两个管子轮流导通，

7、一个负责灌电流，一个负责拉电流，使其负载能力和开关速度都比普通的方式有很大的提高。推挽输出的供电平为0伏，高电平为3.3伏。在开漏输出模式时，如果我们控制输出为0，低电平，则使N-MOS管导通，使输出接地，若控制输出为1(无法直接输出高电平)，则既不输出高电平，也不输出低电平，为高阻态。为正常使用时必须在外部接上一个上拉电阻。它具“线与”特性，即很多个开漏模式引脚连接到一起时，只有当所有引脚都输出高阻态，才由上拉电阻提供高电平，此高电平的电压为外部上拉电阻所接的电源的电压。若其中一个引脚为低电平，那线路就相当于短路接地，使得整条线路都为低电平，0伏。STM

8、32的GPIO输出模式就分为普通推挽输出(GPIO_Mode_Ou