单片机实用教程按键防抖解决方案

第3章探讨过按键的简单应用，当时我们假设在理想状态下，当按下开关S时，给单片机输入一个“0”（低电平）；当S断开时，则给单片机输入一个“1”（高电平）。

实际上，当按下开关S时，由于手的抖动，S会断开、闭合几次，然后稳定闭合，所以按下开关时，给单片机输入的低电平不稳定，而是高、低电平变化几次（持续10～20ms），再保持为低电平，同样在S弹起时也有这种情况。开关给单片机输入的信号如图5-12所示。开关抖动给单片机输入不正常的信号后，可能会使单片机产生误动作，应设法消除开关的抖动。开关抖动的消除方法通常有两种：硬件防抖和软件防抖。

图5-12 开关输入信号

1.硬件防抖

硬件防抖的方法很多，图5-13是几种常见的硬件防抖电路。

图5-13a是RS触发器防抖电路。当开关S与上端接触时，S端（置“1”端）为“0”，触发器被置“1”，输出端Q=1；当开关被拨向下端时，R端（置“0”端）为“0”，触发器被置“0”，Q=0，这时即使手发生抖动，开关又脱离下端（由于上端距离下端较远，开关抖动也不会接触到上端），使R端为“1”，Q端仍保持为“0”不变（因为当S、R均为“0”时，RS触发器状态保持不变），从而消除了抖动。

用RS触发器可以消除开关抖动，但这种电路较复杂，成本也高，为此可采用图5-13b、c所示的RC防抖电路。

在图5-13b中，当开关S断开时，+5V电压经电阻R对电容C充电，在C上充得+5V电压，当按下开关时，S闭合，由于开关电阻小，电容C通过开关迅速将两端电荷放掉，两端电压迅速降低（接近0V），单片机输入为低电平，若手发生抖动导致开关短时断开，+5V电压经R对C充电，但由于R阻值大，短时间电容C充电很少，电容C两端电压基本不变，单片机输入仍为低电平，从而消除了开关抖动。

图5-13c所示防抖电路的工作原理读者可自己分析。

如果采用图5-13b、c所示的防抖电路，选择RC的值比较关键，RC元件的值可以用下式计算：

t<0.357·RC(www.xing528.com)

因为抖动时间一般为10～20ms，如果R=10kΩ，那么C可在2.8～5.6μF选择，通常选择3.3μF。

图5-13 常见的硬件防抖电路

a）RS触发器防抖电路 b）RC防抖电路1 c）RC防抖电路2

2.软件防抖

虽然用硬件可以消除抖动，但会使输入电路变复杂且成本提高，对于擅长编程的人，可以通过软件来消除抖动。软件防抖的思想是在单片机第一次检测到开关按下时，马上执行延时子程序（需10～20ms），在执行延时子程序时，即使开关发生抖动，单片机也不采取措施，而是待延时子程序执行完后，再检测开关的状态，由于这时开关状态已稳定，所以检测到的是正确的开关输入信号。

下面以图5-13所示的开关输入电路为例编写一段程序，用于消除开关S按下时产生的抖动。程序如下：

此种方法中使用延时的方法实现了软件消抖，但是此种延时方法在工程上几乎不使用，因为它会浪费大量的资源。工程上一般使用定时器来解决延时的问题。