Accessory Shield学习1：五向摇杆

2015-5-6 15:00| 发布者: yanwl| 查看: 5402| 评论: 0

摘要: 现在，我们开始步入按键程序设计的殿堂，在基于Arduino为核心构成的应用系统中，用户输入是必不可少的部分，输入可以由多种方式，这里我们来讲一下最高(chao)大(jian)上(dan)的按键。这是个有5个方向的操纵杆，包括 ...

现在，我们开始步入按键程序设计的殿堂，在基于Arduino为核心构成的应用系统中，用户输入是必不可少的部分，输入可以由多种方式，这里我们来讲一下最高(chao)大(jian)上(dan)的按键。

原理大放送：

这是个有5个方向的操纵杆，包括上、下、左、右以及确定（就是往下按），每个按键分别与Arduino的引脚连接，原理图如下，其中AR_A1 -- AR_A5分别于Arduino的A1 -- A5相连。

由于Arduino的主控器内部有上拉电阻，所以我们原理图就没加；什么？你不知道上拉电阻时干什么的？上拉就是将不确定的信号通过一个电阻钳位在高电平，电阻同时起限流作用。下拉同理。也是将不确定的信号通过一个电阻钳位在低电平。为方便描述按键的检测原理，我们简化一下原理图如下：

简单分析一下按键检测原理，当按键没有按下的时候，单片机的引脚通过上拉电阻R接到VCC，程序在读取这个引脚的电平时值为1（高电平）；当按键按下时，该引脚被短接到GND，此时程序读这个引脚的电平时值为0（低电平）；因此，按键是否按下可以通过对应引脚的高低电平来反应，我们只要再程序中判断引脚的电平状态就可以识别按键是否按下，从而做出相应的处理；

一切看起来很美好，但现实并非理想状态！

我们在得出上述结论的时候其实忽略了一个重要的问题，那就是现实中按键按下时电压的变化状态不是理想的如下图：

二现实往往是残酷的，由于按键的弹片接触时，并不是一接触就紧紧的闭合，它还存在一定的抖动，尽管这个时间非常的短暂，但是对于执行速度以us为计算单位的微控制器来说就比较漫长了，实际的按键波形是下面这样的：

这样便存在这样一个问题，由于抖动的存在，程序会认为多次按下了按键，这并不是我们所需要的。解决办法就是软件延时消抖，由于抖动的时间大概维持20ms以内，只要软件第一次检测到按键按下时，延时20ms，避开这个抖动区间就可以了；

示例代码：

01/*
02I/O define
03*/
04#define    KEY_UP        A1
05#define    KEY_DOWN      A5
06#define    KEY_LEFT      A3
07#define    KEY_RIGHT     A2
08#define    KEY_ENTER     A4
09 
10int key_release_flag = 1, i; 
11int time_ticks = 0;
12 
13void setup(void)
14{
15  pinMode(13, OUTPUT);
16   
17  pinMode(KEY_UP, INPUT);
18  digitalWrite(KEY_UP, HIGH);
19  pinMode(KEY_DOWN, INPUT);
20  digitalWrite(KEY_DOWN, HIGH);
21  pinMode(KEY_LEFT, INPUT);
22  digitalWrite(KEY_LEFT, HIGH);
23  pinMode(KEY_RIGHT, INPUT);
24  digitalWrite(KEY_RIGHT, HIGH);
25  pinMode(KEY_ENTER, INPUT);
26  digitalWrite(KEY_ENTER, HIGH);
27  
28  Serial.begin(9600);
29}
30 
31void loop(void)
32{
33  /*
34  led flash
35  */
36  delay(1);
37  time_ticks++;  
38  if(time_ticks == 500)
39  {
40    digitalWrite(13, HIGH);
41  }
42  else if(time_ticks == 1000)
43  {
44    digitalWrite(13, LOW);
45    time_ticks = 0;
46  }
47   
48  /*
49  keyboard scan
50  */
51  if((digitalRead(KEY_UP) == LOW) || (digitalRead(KEY_DOWN) == LOW) || (digitalRead(KEY_LEFT) == LOW) || (digitalRead(KEY_RIGHT) == LOW) || (digitalRead(KEY_ENTER) == LOW))
52  {
53    if(key_release_flag)
54    {
55      delay(10);
56       
57      if((digitalRead(KEY_UP) == LOW) || (digitalRead(KEY_DOWN) == LOW) || (digitalRead(KEY_LEFT) == LOW) || (digitalRead(KEY_RIGHT) == LOW) || (digitalRead(KEY_ENTER) == LOW))
58      {
59        key_release_flag = 0;
60        if(digitalRead(KEY_UP) == LOW)
61          Serial.print("you press UP\n");
62        else if(digitalRead(KEY_DOWN) == LOW)
63          Serial.print("you press DOWN\n");
64        else if(digitalRead(KEY_LEFT) == LOW)
65          Serial.print("you press LEFT\n");
66        else if(digitalRead(KEY_RIGHT) == LOW)
67          Serial.print("you press RIGHT\n");
68        else if(digitalRead(KEY_ENTER) == LOW)
69          Serial.print("you press ENTER\n");
70      }
71    }
72  }
73  else
74    key_release_flag = 1;
75}

程序运行时板载的LED会以1秒为周期闪烁，提示系统正常工作；当按下任意一个按键时，串口监视器会显示当前按下的键位，例如“you press UP”。现象如下图：

源代码下载：

joysticks.zip

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