CN113765505A - 带反馈校正的按键信号消抖方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带反馈校正的按键信号消抖方法、装置、设备及存储介质，所述方法包括：对用户按键的输入信号进行采样，将此信号输入状态统计单元。对连续的N次采样结果进行统计和保存；其中，在状态统计单元统计过程中，对高频噪声或低频噪声进行滤波处理。判断连续的N次采样结果是否稳定，当连续的N次采样结果不均为高电平(或低电平)时，则认定当前状态仍为之前的状态，不满足按键触发条件；当连续的N次采样结果均为高电平(或低电平)时，则认定当前的状态为高电平(或低电平)，满足按键触发条件。通过本方法消除了毛刺状态的影响，可以有效降低按键状态不稳定而造成误判的可能性，并且能够保证实时性要求。

Description

带反馈校正的按键信号消抖方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及数字滤波技术领域，尤其涉及一种带反馈校正的按键信号消抖方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

按键在各种控制设备中被广泛应用，由于按键信号是通过机械方式产生的，按键的机械特性决定在按键按下或松开过程中会存在一个不稳定的状态，一般将这个状态称为“抖动”，因此按键信号总是由于机械接触而出现毛刺。

目前，对按键信号中出现的毛刺通常有以下处理方法进行应对：

延时采样：在接收到按键按下信号时，延时一段时间，待按键状态稳定时，再次判断按键状态，如果按键仍然为按下状态，才进行按键对应的处理。

但现有的处理方法，有下面不足：

1、因为需要延时再判断，所以不能立即对按键进行反应；

2、在常用的键盘“消抖”方案中，“消抖”针对的都是状态改变附近一段相对短的时间进行的，对于抖动的时间变长，或者动态不确定,即使经过一段延时，按键状态仍然有可能不稳定，从而造成误判。

发明内容

本发明的目的是提供一种带反馈校正的按键信号消抖方法、设备及存储介质，能够保证实时性要求，可以消除毛刺状态的影响，有效降低按键状态不稳定而造成误判的可能性。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种带反馈校正的按键信号消抖方法，包括以下步骤：

S100、对用户按键的输入信号进行采样，将此信号输入状态统计单元；

S200、采用状态统计单元对连续的N次采样结果进行统计和保存；

S300、采用输出状态决策单元判断连续的N次采样结果是否稳定，当连续的N次采样结果均为高电平(或低电平)时，则认定当前的状态为高电平(或低电平)，满足按键触发条件；当连续的N次采样结果不均为高电平(或低电平)时，则认定当前状态仍为之前的状态，不满足按键触发条件。

进一步设置为：S100进一步包括以下步骤：用户按键输入信号可以是高电平，也可以是低电平，当用户按键输入信号为高电平时，则无需极性翻转；当用户按键输入信号为低电平时，则将此信号极性翻转并输入状态统计单元。

进一步设置为：在状态统计单元统计过程和输出状态决策单元的判断过程中，对高频噪声或低频噪声进行滤波处理。

进一步设置为：S300进一步包括以下步骤：

将状态输出的信号反馈至输出状态决策单元，对状态决策单元输出的信号进行校正。

本发明还提供了一种带反馈校正的按键信号消抖装置，包括按键输入采样单元、配置单元、极性翻转单元、状态统计单元、滤波窗口限制掩码、状态输出单元、输出状态决策单元，所述按键输入单元和配置单元均与极性翻转单元连接，所述状态统计单元与极性翻转单元连接，用于对按键输入状态进行统计和保存；所述滤波窗口限制掩码分别与状态统计单元和输出状态决策单元连接，对两者进行噪声滤波；所述输出状态决策单元分别与状态统计单元和状态输出单元连接，通过状态输出单元的反馈、状态统计单元和滤波窗口限制掩码共同决定下一个输出状态，判断是否满足触发按键条件。

进一步设置为：所述按键输入单元用以保存某一时刻按键的采样值，所述按键输入采样单元的采样值为布尔型变量A，

当采样值为高电平时，A＝1，当采样值为低电平时，A＝0；

所述配置单元由用户根据有效电平配置的选项进行设置，设为布尔型变量B，当按键状态输入高电平有效时，B＝0，当按键状态输入低电平有效时，B＝1；

所述极性翻转单元的逻辑运算公式为P＝A∧B(A异或B)。

进一步设置为：所述状态统计单元使用静态变量S对最近的连续N次采样结果进行保存，S＝(S<<1)∣P&C；

其中，C为滤波窗口限制掩码的变量，C＝2^N-1；S初始值为0，N表示采样阈值，

ΔT是用户按键采集程序执行的时间片，T为预设的干扰信号时间片。

进一步设置为：所述输出状态决策单元设为变量U，的具体决策过程如下：

如果Q＝0，U＝～S&C，当U！＝0时,Q不变，反之，Q＝！Q；

如果Q＝1，U＝S&C,当U！＝0时,Q不变，反之，Q＝！Q。

本发明还提供了一种电子设备，包括按键、程序存储器、数据存储器、处理器，其中所述按键用于与按键电路连接，并产生处理器可识别的按键信号；所述程序存储器用于存储按键信号消抖程序，所述数据存储器用于程序运行过程中产生的中间数据载体；所述处理器用于执行程序存储器中存储的按键信号消抖程序时实现上述的一种带反馈校正的按键信号消抖方法，并可以访问数据存储器。

一种计算机可读存储介质，其上存储有按键信号消抖程序，所述按键信号消抖程序执行时可实现上述的一种带反馈校正的按键信号消抖方法。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

(1)通过对按键输入信号进行连续的N次采样，并且将输出结果进行反馈校正，相比于现有技术，可以消除毛刺状态的影响，有效降低按键状态不稳定而造成误判的可能性，并且不需要延时再判断，能够保证实时性要求。

(2)通过设置大的采样阈值N和相对小的采样周期ΔT，可以对高频噪声进行滤波，通过设置小的采样阈值N和相对大的采样周期ΔT，可以对低频噪声进行滤波，对噪声的容忍度更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明公开的实施例1的一种带反馈校正的按键信号消抖方法步骤流程图；

图2为实施例1中具有抖动的按键触发信号示意图，其中图2(a)为高电平触发示意图，图2(b)为低电平触发示意图；

图3为实施例1中当按键按下时出现的带有噪声干扰的模拟信号、数字信号和数字采样信号示意图；

图4为本发明公开的实施例2的一种带反馈校正的按键信号消抖装置连接框图；

图5为本发明公开的实施例2的一种带反馈校正的按键信号消抖设备结构图。

附图标记：201、按键输入采样单元；202、配置单元；203、极性翻转单元；204、状态统计单元；205、滤波窗口限制掩码；206、状态输出单元；207、输出状态决策单元；301、按键；302、程序存储器；303、数据存储器；304、处理器；3021、按键信号消抖程序。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参照图1，为本发明公开的一种带反馈校正的按键信号消抖方法，包括以下步骤：

S101、对用户按键的输入信号进行采样，将此信号输入状态统计单元204；其中，用户按键输入信号可以是高电平，也可以是低电平，当用户按键输入信号为高电平时，则无需极性翻转；当用户按键输入信号为低电平时，则将此信号极性翻转并输入状态统计单元204。

S102、采用状态统计单元204对连续的N次采样结果进行统计和保存；其中，在状态统计单元204统计过程中，对高频噪声或低频噪声进行滤波处理。

S103、采用输出状态决策单元207判断连续的N次采样结果是否稳定，当连续的N次采样结果不均为高电平(或低电平)时，则认定当前状态仍为之前的状态，不满足按键触发条件；当连续的N次采样结果均为高电平(或低电平)时，则认定当前的状态为高电平(或低电平)，满足按键触发条件。

其中，在输出状态决策单元207的判断过程中，对高频噪声或低频噪声进行滤波处理。

步骤S103进一步包括子步骤S1031和S1032：将状态输出的信号反馈至输出状态决策单元207，对状态决策单元输出的信号进行校正。

S1031、若当前输出状态为高电平且连续的N次采样结果不均为低电平时，不满足按键触发条件，当前状态判定为之前的状态，输出状态单元输出的信号状态保持不变；若当前输出状态为高电平且连续的N次采样结果均为低电平时，满足按键触发条件。

S1032、若当前输出状态为高电平且连续的N次采样结果不均为低电平时，不满足按键触发条件，当前状态判定为之前的状态，输出状态单元输出的信号状态保持不变；若当前输出状态为高电平且连续的N次采样结果均为低电平时，满足按键触发条件。

一般地，具有抖动信号的按键触发信号如图2所示，分为高电平触发信号和低电平触发信号。根据硬件电路的抗干扰能力，触发信号的噪声干扰程度各不相同，图2只是示意性的，噪声可能存在多个尖峰。

参照图3，以高电平触发为例，当按键按下时出现的带有噪声干扰的模拟信号，对于数字芯片内部，信号只有高低电平之分，该模拟信号输入等价于图3中的数字信号输入，该数字信号输入即为按键输入信号。

在数字采样t、t+1、t+2、t+3、t+4、t+5时刻中，连续N次的状态不均为高电平，表明信号是不稳定状态，此时按键状态仍然为之前的稳定状态(低电平)。数字采样t+6时刻表示连续N次的状态都是高电平，表明此时的稳定状态为高电平，满足触发按键条件。

通过本方法消除了毛刺状态的影响，可以有效降低按键状态不稳定而造成误判的可能性，并且不需要延时再判断，能够保证实时性要求。

实施例2

参照图4，为本发明公开的一种带反馈校正的按键信号消抖装置，包括按键输入采样单元201、配置单元202、极性翻转单元203、状态统计单元204、滤波窗口限制掩码205、状态输出单元206、输出状态决策单元207，按键输入单元用以保存某一时刻按键的采样值，按键输入采样单元201的采样值为布尔型变量A，当采样值为高电平时，A＝1，当采样值为低电平时，A＝0。配置单元202由用户根据有效电平配置的选项进行设置，设为布尔型变量B，当按键状态输入高电平有效时，B＝0，当按键状态输入低电平有效时，B＝1。

按键输入单元和配置单元202均与极性翻转单元203连接，状态统计单元204与极性翻转单元203连接，用于对按键输入状态进行统计和保存。极性翻转单元203的逻辑运算公式为P＝A∧B(A异或B)，即P为高电平时输入状态统计单元204。

滤波窗口限制掩码205分别与状态统计单元204和输出状态决策单元207连接，对两者进行噪声滤波。C为滤波窗口限制掩码205的变量，C＝2^N-1。N表示采样阈值，

表示向上取整，ΔT是用户按键采集程序执行的时间片，T为预设的干扰信号时间片。其中，N_max＝64,N_min＝2,通过设置大的采样阈值N和相对小的采样周期ΔT，可以对高频噪声进行滤波，通过设置小的采样阈值N和相对大的采样周期ΔT，可以对低频噪声进行滤波，所以本装置对噪声的容忍度更高。

状态统计单元204使用静态变量S对最近的连续N次采样结果进行保存，S＝(S<<1)∣P&C，其中，S初始值为0。

输出状态决策单元207分别与状态统计单元204和状态输出单元206连接，通过状态输出单元206的反馈、状态统计单元204和滤波窗口限制掩码205共同决定下一个输出状态，判断是否满足触发按键条件。输出状态决策单元207设为变量U，具体决策过程如下：

如果Q＝0，U＝～S&C，当U！＝0时,Q不变；当U！＝1时，Q＝！Q。即如果当前输出状态为低电平时，按键触发条件是连续的N次采样结果为稳定的高电平。若当前输出状态为低电平且连续的N次采样结果不均为高电平时，不满足按键触发条件，当前状态判定为之前的状态，输出状态单元输出的信号状态保持不变；若当前输出状态为低电平且连续的N次采样结果均为高电平时，满足按键触发条件。

如果Q＝1，U＝S&C,当U！＝0时,Q不变；当U！＝1时，Q＝！Q。即如果当前输出状态为高电平时，按键触发条件是连续的N次采样结果为稳定的低电平。若当前输出状态为高电平且连续的N次采样结果不均为低电平时，不满足按键触发条件，当前状态判定为之前的状态，输出状态单元输出的信号状态保持不变；若当前输出状态为高电平且连续的N次采样结果均为低电平时，满足按键触发条件。

通过本装置可以解决按键的毛刺问题，有效降低按键状态不稳定而造成误判的可能性，并且不需要延时再判断，能够保证实时性要求。

实施例2为实施例1对应的装置实施例，详细说明可参照实施例一，在此不再赘述。

此外，本实施例公开的装置也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本公开的实施例的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本公开的最佳实施方式。

本公开的实施例还提供了一种电子设备，参照图5，包括按键301、程序存储器302、数据存储器303、处理器304，其中按键用于与按键电路连接，并产生处理器可识别的按键信号。

程序存储器用于存储按键信号消抖程序3021，数据存储器用于作为程序运行过程中产生的中间数据载体。

处理器304可以访问数据存储器303，并用于执行程序存储器302中存储的按键信号消抖程序3021时实现前述实施例的一种带反馈校正的按键信号消抖方法。

本实施例公开的电子设备可以是诸如手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、PDA、PMA、导航装置、可穿戴设备、智能手环、计步器等移动终端，以及诸如数字TV、台式计算机等固定终端，还可以是FPGA、单片机等，在此不作具体限制。

本公开的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有按键信号消抖程序，当按键信号消抖程序由电子设备的处理器执行时，使得电子设备可实现前述实施例的一种带反馈校正的按键信号消抖方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种带反馈校正的按键信号消抖方法，其特征在于：包括以下步骤：

S100、对用户按键的输入信号进行采样，将此信号输入状态统计单元；

S200、采用状态统计单元对连续的N次采样结果进行统计和保存；

S300、采用输出状态决策单元判断连续的N次采样结果是否稳定，当连续的N次采样结果均为高电平(或低电平)时，则认定当前的状态为高电平(或低电平)，满足按键触发条件；当连续的N次采样结果不均为高电平(或低电平)时，则认定当前状态仍为之前的状态，不满足按键触发条件。

2.根据权利要求1所述的一种带反馈校正的按键信号消抖方法，其特征在于：S100进一步包括以下步骤：

用户按键输入信号可以是高电平，也可以是低电平，当用户按键输入信号为高电平时，则无需极性翻转；当用户按键输入信号为低电平时，则将此信号极性翻转并输入状态统计单元。

3.根据权利要求1所述的一种带反馈校正的按键信号消抖方法，其特征在于：在状态统计单元统计过程和输出状态决策单元的判断过程中，对高频噪声或低频噪声进行滤波处理。

4.根据权利要求1所述的一种带反馈校正的按键信号消抖方法，其特征在于：S300进一步包括以下步骤：

将状态输出的信号反馈至输出状态决策单元，对状态决策单元输出的信号进行校正。

5.一种带反馈校正的按键信号消抖装置，其特征在于：包括按键输入采样单元(201)、配置单元(202)、极性翻转单元(203)、状态统计单元(204)、滤波窗口限制掩码(205)、状态输出单元(206)、输出状态决策单元(207)，所述按键输入单元和配置单元(202)均与极性翻转单元(203)连接，所述状态统计单元(204)与极性翻转单元(203)连接，用于对按键输入状态进行统计和保存；所述滤波窗口限制掩码(205)分别与状态统计单元(204)和输出状态决策单元(207)连接，对两者进行噪声滤波；所述输出状态决策单元(207)分别与状态统计单元(204)和状态输出单元(206)连接，通过状态输出单元(206)的反馈、状态统计单元(204)和滤波窗口限制掩码(205)共同决定下一个输出状态，判断是否满足触发按键条件。

6.根据权利要求5所述的一种带反馈校正的按键信号消抖装置，其特征在于：所述按键输入单元用以保存某一时刻按键的采样值，所述按键输入采样单元(201)的采样值为布尔型变量A，

当采样值为高电平时，A＝1，当采样值为低电平时，A＝0；

所述配置单元(202)由用户根据有效电平配置的选项进行设置，设为布尔型变量B，当按键状态输入高电平有效时，B＝0，当按键状态输入低电平有效时，B＝1；

所述极性翻转单元(203)的逻辑运算公式为P＝A∧B(A异或B)。

7.根据权利要求5所述的一种带反馈校正的按键信号消抖装置，其特征在于：所述状态统计单元(204)使用静态变量S对最近的连续N次采样结果进行保存，S＝(S<<1)∣P&C；

其中，C为滤波窗口限制掩码(205)的变量，C＝2^N-1；S初始值为0，N表示采样阈值，

ΔT是用户按键采集程序执行的时间片，T为预设的干扰信号时间片。

8.根据权利要求5所述的一种带反馈校正的按键信号消抖装置，其特征在于：所述输出状态决策单元(207)设为变量U，的具体决策过程如下：

如果Q＝0，U＝～S&C，当U！＝0时,Q不变，反之，Q＝！Q；

如果Q＝1，U＝S&C,当U！＝0时,Q不变，反之，Q＝！Q。

9.一种电子设备，其特征在于：包括按键、程序存储器、数据存储器、处理器，其中所述按键用于与按键电路连接，并产生处理器可识别的按键信号；所述程序存储器用于存储按键信号消抖程序，所述数据存储器用于程序运行过程中产生的中间数据载体；所述处理器用于执行程序存储器中存储的按键信号消抖程序时实现权利要求1～4任一项所述的方法，并可以访问数据存储器。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有按键信号消抖程序，其特征在于：所述按键信号消抖程序执行时可实现权利要求1～4任一项所述的方法。

Images