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独立按键基础知识

独立按键是一种简单的输入设备，广泛应用于各种电子设备中，用于实现基本的用户交互。它们的工作原理通常基于一个简单的机械开关，当按下按键时触发某些操作。独立按键可以有多种尺寸、形状和颜色，便于用户辨识和使用。

独立按键结构组成

独立按键的主要结构组成包括：按钮、外壳、弹簧、触点、导电片和引脚。由一个弹性体（如弹簧或金属片）和一个按键帽组成。当按键被用户按下时，弹性体会缩短，使按键帽压缩，使按钮顶部变得接近或触摸基底。当用户松开按钮时，弹性体恢复原状，按键返回初始位置。所以当按键未被按下时，通常触点是分开的，电路是断开的。当按下按键时，导电片触碰到触点，从而形成一个闭合电路。

独立按键原理

单片机通过检测按键按下前后的高低电平变化，来判断按键是否按下。通过程序的控制，就可以实现不同的功能与设置。机械式按键在按下或者释放时，由于机械弹性作用的影响，通常伴随有一定时间的触点机械抖动，然后其触点才稳定下来。抖动时间长短与开关的机械特性有关，一般为5-10ms。在触点抖动期间检测按键的按下与否，可能会导致判断错误，为了克服机械抖动所产生的影响，必须采取消抖措施，可分为硬件消抖和软件消抖。

消抖措施

由于机械按键在闭合和分开时可能产生的机械振动(相当于弹簧)，导致开关状态在短时间内多次变换，这就是按键抖动现象。消抖措施主要分为软件消抖和硬件消抖：

• 软件消抖：主要是通过编程的方法，设定一个延迟或计时器，确保在一定的时间内只读取一次按键状态，避免抖动对程序的影响。当检测到按键按下时，不会立即去检测电平，而是经过短暂的延时之后，再去检测当前引脚的电平。
• 硬件消抖：在按键电路中加入元器件如电阻、电容组成的RC低通滤波器，通过电容的充放电作用将按键按下时的高频振荡吸收掉，对按键信号进行平滑处理，降低抖动的影响。

独立按键驱动原理

独立按键驱动是为了让微控制器能识别按键的状态，而微控制器正好可以识别高电平和低电平，所以大多数的按键都是通过给按键的一端接入高电平，一端接入GPIO；或者是给按键的一端接入低电平，一端接入GPIO。通过检测连接按键的引脚有没有发生电平变化，就可以知道按键是否按下。

独立按键原理图

开发板上一共有三个按键，一个复位、一个BOOT0和一个KEY_UP，复位和BOOT0作为单片机的特殊功能，不可以作为按键使用，故只有KEY_UP可以作为按键使用。

开发板关于独立按键的原理图如图所示。

开发板原理图中，将按键一端通过限流电阻R9接到引脚GPIOA0上，另一端接到了3V3（高电平）。

独立按键驱动流程

通过上面的原理图可以了解到，KEY_UP引脚接到了单片机的PA0引脚上。按键的一端接到了3.3V，另一端通过一个10K的电阻接到了GPIOA。通过检测PA0引脚的电平状态，判断按键是否按下。当按键松开的时候，PA0检测到的电平为默认的低电平，当按键按下的时候，PA0检测到的电平为高电平。在程序里使能PA0引脚，配置为输入模式，然后以一定时间去获取PA0引脚的状态，判断按键是否按下，如果按键按下，就执行对应的功能。