单按键值的单次增加和连续增加的软件实现

杨永明

(湖北民族学院 理学院，湖北 恩施 445000)

在仪器仪表中，经常需要设置一些参数.在硬件设计方案上，很多仪表采用三按键的硬件方案，如图1所示，即一个功能键，一个上调键，一个下调键.功能键用来选择要设置的参数，上调和下调键分别用来使参数增加和减少.在软件设计方案上，常常采用两种方案(以增加参数值为例)：一种方案是功能键按下并抬起一次，选择一个要设置的参数，然后按下并抬起上调键，被设置的参数增加某一值.当被设置的参数值范围比较大时，这种方案就显得费时费力.另一种方案是功能键按下并抬起一次，选择一个要设置的参数，按下上调键时，参数值开始以某一速度不断增加.若增加的速度慢，则当被设置的参数值范围比较大时，这种方案费时；若增加的速度快，则这种方案很难准确地将参数设置成某一特定值[1～3].

图1 三按键硬件电路

针对上述问题，少数仪表厂家的解决方法是：设置两个上调键，其中一个按键作为单次增加按键，即按下并抬起该键，被设置的参数增加某一值；另一个按键作为连续增加按键，即按下该键，被设置的参数连续增加，抬起时停止增加.这种方案解决了上述参数设置费时费力的问题，但当前很多仪表在功能上和体积上都有很高要求， CPU的IO口显得紧缺，所以这种方案受到仪表硬件资源和体积的限制.

本文提出了一种方案，在不多占用CPU的IO口的情况下解决了上述问题.当按下并在规定时间(可在程序中修改)内抬起上调键，被设置的参数增加某一值，当按下上调键超过规定时间后，参数值开始连续快速增加(增加速度可在程序中可修改)，此过程中若抬起该键，参数值则停止增加.当要将参数设置为某一特定值时，可以先按下上调键让参数连续增加，当参数接近该值时抬起按键，然后单次反复按上调键，直到参数值变为这一特定值.

图2 设计思路

图3 程序流程

1 设计思路

实现一个按键使值既能单次增加又能连续增加的基本思路是：设置一个时间阀门，当按下键的保持时间未超过时间阀值时，程序执行单次增加动作；当按下键的保持时间超过时间阀值时，程序执行连续增加动作直到按键抬起.此过程可用图2表示[4,5].

2 设计过程

完成该功能最核心的部分在于对按键按下后的保持时间进行计时，根据保持时间的不同来决定执行值的单次增加或连续增加.因此，我们可以定义一个变量key_keep_timer，用来记录按键按下的保持时间.另外需要定义一个参数增加方式的标志auto_value_change_f，用来记录当前参数增加的方式是单次增加(auto_value_change_f为0时)还是连续增加(auto_value_change_f为1时)，默认为单次增加.程序每次检测到按键为松开状态时，会对key_keep_timer进行初始化，执行判断按键的程序时，若按键状态为按下，则key_keep_timer不断减1，当key_keep_timer减到零后置位auto_value_change_f，即按键按下后的保持时间已经达到时间阀值，参数增加方式变为连续增加.此后程序只要检测到auto_value_change_f为1，则参数值就加1[6,7].

在参数连续增加的过程中若检测到按键松开，则复位auto_value_change_f将参数增加方式变为单次增加.需要注意的是在参数连续增加模式下，需要定义一个参数增加快慢的计时变量(连续增加间隔计数器)，用它来决定参数增加的快慢.

在对按键按下保持时间进行计时的过程中，若按键松开，则停止计时并直接使参数加1，完成单次参数的增加.

程序流程图如图3，其中up_key为上调按键输入引脚，10 ms延时用来去抖动.

3 程序代码

完成该功能的程序代码如下，代码采用C语言编写，代码中对按键按下后的保持时间计时用了3个变量，key_keep_time、key_keep_time1以及key_keep_time2[8].

if(up_k==0) //加按钮按下

{

delay10ms(); //防抖动

while(up_k==0&&auto_value_change_f==0)//当按钮按下并且加减状态不是自动状态时,开始计时,计时到时开始自动加减

{

if(key_keep_time1--==0) //按键连续按下3s计时

{

key_keep_time1=20;

if(key_keep_time2--==0)

{

key_keep_time2=20;

if(key_keep_time--==0) //自动加减计时到时,把自动加减标志置1

{

auto_value_change_f=1;

}

}

}

}

if(up_k==1) //在自动加减过程中,松开按钮后,恢复正常状态

{

key_keep_time=key_keep_time_const;

key_keep_time1=20;

key_keep_time2=20;

auto_value_change_f=0;

}

if(--button_delay==0||auto_value_change_f==0)//自动加减状态时,两次加减之间会有延迟,延迟时间到后加1

{

button_delay=button_delay_time;

s1+=1; //参数加1

}

}

4 运行效果对比

本程序的验证过程在89c51单片机上进行，单片机系统外围器件有4位LED显示及两个按键，LED用来实时显示参数值，两个按键分别用来调节参数增加和参数减少.需要修改的参数为s1，修改范围为1～1000.在实验前编写了3段程序，第一段程序中按键只有单次增加和减少功能；第二段程序中按键只有连续增加和减少功能，为了能精确设置某一具体参数，将参数增加一次的时间设置为0.3 s；第三段程序按本文所提出的方法进行设计，连续增加时，参数增加一次的时间为0.03 s.分别用三段程序进行实验，将s1从1调整到499，得出的实验结果如表1.

表1 实验结果

从实验结果可以看出，若参数变化范围较大、按键同时具备单次增加和连续增加功能时，将大大节省参数设置时间.

[1]周燕玲,王羡欠.工业控制中通用型智能仪表系统设计[J].微计算机信息,2008,31(24):154-155,160.

[2]刘红然.高炉系统的仪表设计[J].自动化与仪器仪表,2009(5):71-72,93.

[3]彭照辉,苏娟，扶忠权.基于TDK71M6513的智能仪表设计[J].计算机系统应用,2009,18(7)：206-209.

[4]刘海俊.新型数字化称重仪表设计[J].科技信息,2009(12):69-70.

[5]王雁平,张永春.基于CAN总线的现场总线仪表设计[J].常州工学院学报,2009，22(1):27-30.

[6]梁东凯,张发存.SOCDMMU中核心部件的软件实现方法[J].计算机工程,2009,35(22):253-255.

[7]许新山,汪汉良.CRC算法的软件实现研究[J].高等函授学报：自然科学版,2002,15(2):48-50,53.

[8]吴泽民,王俊，王景.利用单片机产生PWM信号的软件实现方法[J].机电技术,2008,31(1):20-21.