CN110888833A - 多路输入开关消抖的方法、装置、存储介质及单片机设备 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种多路输入开关消抖的方法、装置、存储介质及单片机设备，其中，一种多路输入开关消抖的方法，所述方法应用于单片机，包括：在预设时间段内，读取预设数量次数的多路输入开关的所有GPIO接口的电平状态，生成预设数量的样本值，根据预设数量的样本值，生成样本列表，其中，读取一次多路输入开关的所有GPIO接口的电平状态，生成一样本值；设置用于判断多路输入开关的各GPIO接口电平状态的阈值；根据多路输入开关的各GPIO接口对应的预设数量的电平状态以及阈值，分别判断各GPIO接口最终电平状态；根据多路输入开关的的各GPIO接口最终电平状态，生成多路输入开关的状态值。与现有技术相比，本方案实现低成本的对多路输入开关进行消抖。

Description

多路输入开关消抖的方法、装置、存储介质及单片机设备
技术领域
本发明涉及到单片机领域，特别是涉及到一种多路输入开关消抖的方法、装置、存储介质及单片机设备。
背景技术
在单片机的开发运用当中，相关的电路当中经常都会用到开关，而在单片机的固件程序中通常就需要对开关的状态进行判定，到底是接通还是断开。在开关的接通过程中，短时间内因为各种缘故难免会出现0/1来回跳变的情况，譬如说人手的抖动、机械按键弹性开关的振动或者电平的不稳都会导致。在一块电路通电的伊始，如果需要判定此时开关的状态，更是有可能出现状态不稳定的现象。这种情况通常称之为抖动，而要消除这种抖动以保证判定的准确性的处理就称之为消抖。在现有技术中，工程人员一般通过在硬件上增加滤波延时电路来避开按键初始时的抖动时间，以达到消抖的目的，但这种方式需重新设计电路和增加元器件，增加厂商的生产成本和生产时间。因此，如何低成本的对多路输入开关进行消抖显得十分必要。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种多路输入开关消抖的方法，旨在解决低成本的对多路输入开关进行消抖的技术问题。
本发明提出一种多路输入开关消抖的方法，所述方法应用于单片机，包括：
在预设时间段内，读取预设数量次数的多路输入开关的所有GPIO接口的电平状态，生成预设数量的样本值，根据预设数量的样本值，生成样本列表，其中，读取一次多路输入开关的所有GPIO接口的电平状态，生成一样本值；
设置用于判断多路输入开关的各GPIO接口电平状态的阈值；
根据多路输入开关的各GPIO接口对应的预设数量的电平状态以及阈值，分别判断各GPIO接口最终电平状态；
根据多路输入开关的的各GPIO接口最终电平状态，生成多路输入开关的状态值。
优选的，设置用于判断多路输入开关的各GPIO接口电平状态的阈值的步骤包括：
将阈值对应的次数设置成占预设数量次数的70％。
优选的，预设数量次数具有对应的取值范围，读取预设数量次数的多路输入开关的所有GPIO接口的电平状态的步骤，包括：
从取值范围中取任一值作为预设数量次数，并读取预设数量次数的多路输入开关的所有GPIO接口的电平状态。
本发明还提供一种多路输入开关消抖的装置，包括：
第一执行模块，用于在预设时间段内，读取预设数量次数的多路输入开关的所有GPIO接口的电平状态，生成预设数量的样本值，根据预设数量的样本值，生成样本列表，其中，读取一次多路输入开关的所有GPIO接口的电平状态，生成一样本值；
阈值设置模块，用于设置用于判断多路输入开关的各GPIO接口电平状态的阈值；
判断模块，用于根据多路输入开关的各GPIO接口对应的预设数量的电平状态以及阈值，分别判断各GPIO接口最终电平状态；
第二执行模块，用于根据多路输入开关的的各GPIO接口最终电平状态，生成多路输入开关的状态值。
优选的，阈值设置模块包括：
设置子模块，用于将阈值对应的次数设置成占预设数量次数的70％。
优选的，第一执行模块包括：
取值子模块，用于从取值范围中取任一值作为预设数量次数，并读取预设数量次数的多路输入开关的所有GPIO接口的电平状态。
本发明还提供一种存储介质，其为单片机可读的存储介质，其上存储有单片机程序，单片机程序被执行时实现如上述的多路输入开关消抖的方法。
本发明还提供一种单片机设备，用于执行上述的多路输入开关消抖的方法。
本发明的有益效果在于：由于多路输入开关的每个GPIO接口的独立性，从而使得单片机中的固件程序可以将多路输入开关的每个GPIO接口的状态分开来处理，也就是分别消抖。将每个GPIO接口的消抖处理完之后，再将每个GPIO接口的电平状态整合得到最终的多路输入开关的状态值。因此，本方案提供的方法不仅具有更高的准确性，且无需在硬件中增加滤波延时电路来避开按键初始时的抖动时间，实现低成本的对多路输入开关进行消抖。
附图说明
图1为本发明一种多路输入开关消抖的方法的第一实施例流程示意图；
图2为本发明一种多路输入开关消抖的方法的样本列表的第一示意图；
图3为本发明一种多路输入开关消抖的方法的第二实施例流程示意图；
图4为本发明一种多路输入开关消抖的装置的第一实施例结构示意图；
图5为本申请提供的存储介质一实施例的结构框图。
标号说明：
1、第一执行模块；2、阈值设置模块；3、判断模块；4、第二执行模块；
100、存储介质；200、单片机机程序。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，本发明提供一种多路输入开关消抖的方法，所述方法应用于单片机，包括：
S1：在预设时间段内，读取预设数量次数的多路输入开关的所有GPIO接口的电平状态，生成预设数量的样本值，根据预设数量的样本值，生成样本列表，其中，读取一次多路输入开关的所有GPIO接口的电平状态，生成一样本值；
S2：设置用于判断多路输入开关的各GPIO接口电平状态的阈值；
S3：根据多路输入开关的各GPIO接口对应的预设数量的电平状态以及阈值，分别判断各GPIO接口最终电平状态；
S4：根据多路输入开关的的各GPIO接口最终电平状态，生成多路输入开关的状态值。
在本发明实施例中，多路输入开关为具有多个GPIO接口的拨码开关。预设时间段指单片机所在电路刚通电的时间段。单片机读取预设数量次数的多路输入开关的所有GPIO接口的电平状态，生成预设数量的样本值，根据预设数量的样本值，生成样本列表，其中，读取一次多路输入开关的所有GPIO接口的电平状态，生成一样本值。以8位拨码开关为例，数值“1”代表其GPIO的接口为高电平状态，数值“0”代表其GPIO接口为低电平状态。单片机读取一次8位拨码开关生成一个样本值，如“11010010”。在预设时间段内，读取预设数量次数的8位拨码开关的所有GPIO接口的电平状态，生成预设数量的样本值，根据预设数量的样本值，生成样本列表。如单片机读取10次8位拨码开关的所有GPIO接口的电平状态，生成包含10个样本值的样本列表。单片机根据用户操作，设置用于判断多路输入开关的各GPIO接口电平状态的阈值。单片机根据多路输入开关的各GPIO接口对应的预设数量的电平状态以及阈值，分别判断各GPIO接口电平状态，具体的，以8位拨码开关的第一GPIO接口为例，单片机读取10次8位拨码开关的所有GPIO接口的电平状态，第一GPIO接口对应的电平状态分别为“0”、“0”、“1”、“0”、“1”、“1”、“1”、“1”、“1”和“1”。单片机获取第一GPIO接口的高电平状态出现次数是否符合阈值，若符合，则判定第一GPIO接口的最终电平状态为“1”；若不符合，则判定第一GPIO接口的最终电平状态为“0”。8位拨码开关的第二GPIO接口至第八GPIO接口最终电平状态的判定过程与第一GPIO接口的最终电平状态的判定过程相同，故不再赘述。单片机根据多路输入开关的的各GPIO接口最终电平状态，生成多路输入开关的状态值。通过上述设置，由于多路输入开关的每个GPIO接口的独立性，从而使得单片机中的固件程序可以将多路输入开关的每个GPIO接口的状态分开来处理，也就是分别消抖。将每个GPIO接口的消抖处理完之后，再将每个GPIO接口的电平状态整合得到最终的多路输入开关的状态值。因此，本方案提供的方法不仅具有更高的准确性，且无需在硬件中增加滤波延时电路来避开按键初始时的抖动时间，实现低成本的对多路输入开关进行消抖。
参照图2和图3，设置用于判断多路输入开关的各GPIO接口电平状态的阈值的步骤S2包括：
S21：将阈值对应的次数设置成占预设数量次数的70％。
在本发明实施例中，多路输入开关为8位拨码开关，预设数量次数为10次，阈值为7次，其中，预设数量次数与元器件的稳定时间以及采样频率有关。具体的，图2“样本”代表样本序号，“二进制”代表用二进制表示8位拨码开关的状态值，“Bit7”至“Bit0”代表8位拨码开关的8个GPIO接口，“十六进制”代表用十六进制表示8位拨码开关的状态值。参考图2，单片机对8位拨码开关的所有GPIO接口的电平状态，生成10个二进制表示的样本值。以8位拨码开关的Bit7为例，单片机单独判断Bit7的最终电平状态，Bit7的高电平状态占比大于70％(即阈值)，因此Bit7的最终电平状态为“1”，单片机完成对Bit7的单独消抖。Bit6至Bit0的消抖过程与Bit7一致，故不再赘述。单片机对Bit7至Bit0单独消抖，得到各GPIO接口对应的最终电平状态，分别是“1”、“0”、“1”、“1”、“0”、“1”、“1”和“0”。单片机根据Bit7至Bit0的最终电平状态，得到8位拨码开关的二进制的状态值“10110110”，对应的十六进制状态值为“0xB6”。参考图2中的“十六进制”列表，8位拨码开关的十六进制状态值分别是“0xB6”、“0xBE”、“0xB7”、“0xB4”、“0xBF”、“0xF6”、“0xB2”、“0xA6”、“0xB5”和“0xB6”。由列表可知，大多数8位拨码开关的十六进制状态值落在“0xB6”附近，但由于拨码开关的十六进制状态值高位偶尔出现了抖动，即出现了状态值“0xF6”，导致如果单片机对8位拨码开关的十六进制状态值对各样本值取算数平均值完成消抖，8位拨码开关的算数平均值会被迫升高，即8位拨码开关的状态值会被迫升高，变成“0xBC”，与8位拨码开关的实际状态值“0xB6”存在偏差。因此，通过单片机对多路输入开关的各GPIO接口分别消抖，从而得到准确的多路输入开关的状态值。此外，设置阈值的目的是保证单片机对多路输入开关的采样样本的有效性，在本发明实施例中，将阈值设置为70％，目的是提升单片机对多路输入开关的消抖效果，使得多路输入开关的状态值更接近实际值。
进一步地，预设数量次数具有对应的取值范围，读取预设数量次数的多路输入开关的所有GPIO接口的电平状态的步骤S1，包括：
S11：从取值范围中取任一值作为预设数量次数，并读取预设数量次数的多路输入开关的所有GPIO接口的电平状态。
在本发明实施例中，单片机采样的预设数量次数具有对应的取值范围。单片机从取值范围中取任一值作为预设数量次数。由于独立的消抖处理，会带来单片机的MCU(MicroControl Unit，微控制单元)的额外处理开销，在一定程度上会增加处理时间，因此单片机采样的预设数量次数并不是越多越好。通过上述设置，兼顾单片机的处理效率和单片机对多路输入开关的消抖效果。
参照图4，本发明还提供一种多路输入开关消抖的装置，包括：
第一执行模块1，用于在预设时间段内，读取预设数量次数的多路输入开关的所有GPIO接口的电平状态，生成预设数量的样本值，根据预设数量的样本值，生成样本列表，其中，读取一次多路输入开关的所有GPIO接口的电平状态，生成一样本值；
阈值设置模块2，用于设置用于判断多路输入开关的各GPIO接口电平状态的阈值；
判断模块3，用于根据多路输入开关的各GPIO接口对应的预设数量的电平状态以及阈值，分别判断各GPIO接口最终电平状态；
第二执行模块4，用于根据多路输入开关的的各GPIO接口最终电平状态，生成多路输入开关的状态值。
在本发明实施例中，多路输入开关为具有多个GPIO接口的拨码开关。预设时间段指单片机所在电路刚通电的时间段。单片机读取预设数量次数的多路输入开关的所有GPIO接口的电平状态，生成预设数量的样本值，根据预设数量的样本值，生成样本列表，其中，读取一次多路输入开关的所有GPIO接口的电平状态，生成一样本值。以8位拨码开关为例，数值“1”代表其GPIO的接口为高电平状态，数值“0”代表其GPIO接口为低电平状态。单片机读取一次8位拨码开关生成一个样本值，如“11010010”。在预设时间段内，读取预设数量次数的8位拨码开关的所有GPIO接口的电平状态，生成预设数量的样本值，根据预设数量的样本值，生成样本列表。如单片机读取10次8位拨码开关的所有GPIO接口的电平状态，生成包含10个样本值的样本列表。单片机根据用户操作，设置用于判断多路输入开关的各GPIO接口电平状态的阈值。单片机根据多路输入开关的各GPIO接口对应的预设数量的电平状态以及阈值，分别判断各GPIO接口电平状态，具体的，以8位拨码开关的第一GPIO接口为例，单片机读取10次8位拨码开关的所有GPIO接口的电平状态，第一GPIO接口对应的电平状态分别为“0”、“0”、“1”、“0”、“1”、“1”、“1”、“1”、“1”和“1”。单片机获取第一GPIO接口的高电平状态出现次数是否符合阈值，若符合，则判定第一GPIO接口的最终电平状态为“1”；若不符合，则判定第一GPIO接口的最终电平状态为“0”。8位拨码开关的第二GPIO接口至第八GPIO接口最终电平状态的判定过程与第一GPIO接口的最终电平状态的判定过程相同，故不再赘述。单片机根据多路输入开关的的各GPIO接口最终电平状态，生成多路输入开关的状态值。通过上述设置，由于多路输入开关的每个GPIO接口的独立性，从而使得单片机中的固件程序可以将多路输入开关的每个GPIO接口的状态分开来处理，也就是分别消抖。将每个GPIO接口的消抖处理完之后，再将每个GPIO接口的电平状态整合得到最终的多路输入开关的状态值。因此，本方案提供的方法不仅具有更高的准确性，且无需在硬件中增加滤波延时电路来避开按键初始时的抖动时间，实现低成本的对多路输入开关进行消抖。
进一步地，阈值设置模块2包括：
设置子模块，用于将阈值对应的次数设置成占预设数量次数的70％。
在本发明实施例中，多路输入开关为8位拨码开关，预设数量次数为10次，阈值为7次，其中，预设数量次数与元器件的稳定时间以及采样频率有关。具体的，图2“样本”代表样本序号，“二进制”代表用二进制表示8位拨码开关的状态值，“Bit7”至“Bit0”代表8位拨码开关的8个GPIO接口，“十六进制”代表用十六进制表示8位拨码开关的状态值。参考图2，单片机对8位拨码开关的所有GPIO接口的电平状态，生成10个二进制表示的样本值。以8位拨码开关的Bit7为例，单片机单独判断Bit7的最终电平状态，Bit7的高电平状态占比大于70％(即阈值)，因此Bit7的最终电平状态为“1”，单片机完成对Bit7的单独消抖。Bit6至Bit0的消抖过程与Bit7一致，故不再赘述。单片机对Bit7至Bit0单独消抖，得到各GPIO接口对应的最终电平状态，分别是“1”、“0”、“1”、“1”、“0”、“1”、“1”和“0”。单片机根据Bit7至Bit0的最终电平状态，得到8位拨码开关的二进制的状态值“10110110”，对应的十六进制状态值为“0xB6”。参考图2中的“十六进制”列表，8位拨码开关的十六进制状态值分别是“0xB6”、“0xBE”、“0xB7”、“0xB4”、“0xBF”、“0xF6”、“0xB2”、“0xA6”、“0xB5”和“0xB6”。由列表可知，大多数8位拨码开关的十六进制状态值落在“0xB6”附近，但由于拨码开关的十六进制状态值高位偶尔出现了抖动，即出现了状态值“0xF6”，导致如果单片机对8位拨码开关的十六进制状态值对各样本值取算数平均值完成消抖，8位拨码开关的算数平均值会被迫升高，即8位拨码开关的状态值会被迫升高，变成“0xBC”，与8位拨码开关的实际状态值“0xB6”存在偏差。因此，通过单片机对多路输入开关的各GPIO接口分别消抖，从而得到准确的多路输入开关的状态值。此外，设置阈值的目的是保证单片机对多路输入开关的采样样本的有效性，在本发明实施例中，将阈值设置为70％，目的是提升单片机对多路输入开关的消抖效果，使得多路输入开关的状态值更接近实际值。
进一步地，第一执行模块1包括：
取值子模块，用于从取值范围中取任一值作为预设数量次数，并读取预设数量次数的多路输入开关的所有GPIO接口的电平状态。
在本发明实施例中，单片机采样的预设数量次数具有对应的取值范围。单片机从取值范围中取任一值作为预设数量次数。由于独立的消抖处理，会带来单片机的MCU(MicroControl Unit，微控制单元)的额外处理开销，在一定程度上会增加处理时间，因此单片机采样的预设数量次数并不是越多越好。通过上述设置，兼顾单片机的处理效率和单片机对多路输入开关的消抖效果。
参照图5，本申请还提供了一种存储介质100，存储介质100中存储有单片机程序200，当其在单片机上运行时，使得计算机执行以上实施例所描述的多路输入开关消抖的方法。
此外，本申请还提供一种单片机设备，用于执行上述的多路输入开关消抖的方法。
本领域技术人员可以理解，本发明所述的多路输入开关消抖的方法和上述所涉及用于执行本申请中所述方法中的一项或多项的设备。这些设备可以为所需的目的而专门设计和制造。可读介质包括由设备(例如，单片机设备)以能够读的形式存储或传输信息的任何介质。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种多路输入开关消抖的方法，其特征在于，所述方法应用于单片机，包括：
在预设时间段内，读取预设数量次数的多路输入开关的所有GPIO接口的电平状态，生成预设数量的样本值，根据所述预设数量的所述样本值，生成样本列表，其中，读取一次多路输入开关的所有GPIO接口的电平状态，生成一样本值；
设置用于判断所述多路输入开关的各所述GPIO接口电平状态的阈值；
根据所述多路输入开关的各所述GPIO接口对应的预设数量的电平状态以及所述阈值，分别判断各所述GPIO接口最终电平状态；
根据所述多路输入开关的的各所述GPIO接口最终电平状态，生成所述多路输入开关的状态值。
2.根据权利要求1所述的多路输入开关消抖的方法，其特征在于，所述设置用于判断所述多路输入开关的各所述GPIO接口电平状态的阈值的步骤包括：
将所述阈值对应的次数设置成占所述预设数量次数的70％。
3.根据权利要求1所述的多路输入开关消抖的方法，其特征在于，所述预设数量次数具有对应的取值范围，所述读取预设数量次数的多路输入开关的所有GPIO接口的电平状态的步骤，包括：
从所述取值范围中取任一值作为所述预设数量次数，并读取所述预设数量次数的多路输入开关的所有GPIO接口的电平状态。
4.一种多路输入开关消抖的装置，其特征在于，包括：
第一执行模块，用于在预设时间段内，读取预设数量次数的多路输入开关的所有GPIO接口的电平状态，生成预设数量的样本值，根据所述预设数量的所述样本值，生成样本列表，其中，读取一次多路输入开关的所有GPIO接口的电平状态，生成一样本值；
阈值设置模块，用于设置用于判断所述多路输入开关的各所述GPIO接口电平状态的阈值；
判断模块，用于根据所述多路输入开关的各所述GPIO接口对应的预设数量的电平状态以及所述阈值，分别判断各所述GPIO接口最终电平状态；
第二执行模块，用于根据所述多路输入开关的的各所述GPIO接口最终电平状态，生成所述多路输入开关的状态值。
5.根据权利要求4所述的一种多路输入开关消抖的装置，其特征在于，所述阈值设置模块包括：
设置子模块，用于将所述阈值对应的次数设置成占所述预设数量次数的70％。
6.根据权利要求4所述的多路输入开关消抖的装置，其特征在于，所述第一执行模块包括：
取值子模块，用于从所述取值范围中取任一值作为所述预设数量次数，并读取预设数量次数的多路输入开关的所有GPIO接口的电平状态。
7.一种存储介质，其特征在于，其为单片机可读的存储介质，其上存储有单片机程序，所述单片机程序被执行时实现如权利要求1～3任一项所述的多路输入开关消抖的方法。
8.一种单片机设备，其特征在于，用于执行权利要求1～3任一项所述的多路输入开关消抖的方法。
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