【04】基于STM32Fx的按键扫描与蜂鸣器控制简化版
【04】基于STM32Fx的按键扫描与蜂鸣器控制简化版
代码经实战检验，适合初学者，下面是独立按键扫描的详细过程：
第一步：平时没有按键被触发时，按键的自锁标志,去抖动延时计数器一直被清零。
第二步：一旦有按键被按下，去抖动延时计数器开始在定时中断函数里累加，在还没累加到阀值时，如果在这期间由于受外界干扰或者按键抖动，而使IO口突然瞬间触发成高电平，这个时候马上把延时计数器清零了,这个过程非常巧妙，非常有效地去除瞬间的杂波干扰。以后凡是用到开关感应器的时候，都可以用类似这样的方法去干扰。
第三步：如果按键按下的时间超过了阀值，则触发按键，把编号赋值。同时，马上把自锁标志置位，防止按住按键不松手后一直触发。
第四步：等按键松开后，自锁标志及时清零，为下一次自锁做准备。
第五步：以上整个过程，就是识别按键IO口下降沿触发的过程。
完整代码如下，供初学按键控制同学参考。
/*************************************************
模块名称：简化版按键扫描与蜂鸣器控制（无结构体）
硬件平台：STM32F407VET6
功能说明：
1. 使用TIM2定时中断（1ms周期）实现双独立按键扫描
2. 20ms去抖动处理，防止误触发
3. 按键触发蜂鸣器短鸣40ms
4. 代码去结构体化，适合初学者学习
**************************************************/
/*------------------------头文件包含------------------------*/
#include "main.h"
#include "stm32f4xx_hal.h"
/*------------------------全局宏定义-----------------------*/
#define KEY_SCAN_INTERVAL 1 // 按键扫描间隔1ms
#define DEBOUNCE_TIME 20 // 去抖动时间20ms
#define BEEP_DURATION 40 // 蜂鸣持续时间40ms
/*------------------------硬件引脚定义---------------------*/
#define KEY1_GPIO_PORT GPIOA
#define KEY1_PIN GPIO_PIN_0
#define KEY2_GPIO_PORT GPIOA
#define KEY2_PIN GPIO_PIN_1
#define BEEP_GPIO_PORT GPIOA
#define BEEP_PIN GPIO_PIN_8
/*------------------------全局变量声明---------------------*/
volatile uint8_t g_ucKeyEvent = 0; // 按键事件标志
volatile uint16_t g_uiBeepCounter = 0; // 蜂鸣器计时器
// 按键1相关变量
volatile uint16_t uiKey1DebounceCnt = 0; // 按键1去抖动计数器
volatile uint8_t ucKey1Lock = 0; // 按键1自锁标志
volatile uint8_t ucKey1PrevState = 0; // 按键1前次状态
// 按键2相关变量
volatile uint16_t uiKey2DebounceCnt = 0; // 按键2去抖动计数器
volatile uint8_t ucKey2Lock = 0; // 按键2自锁标志
volatile uint8_t ucKey2PrevState = 0; // 按键2前次状态
/*------------------------函数声明-------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
void MX_GPIO_Init(void);
void MX_TIM2_Init(void);
void Key_Scan_Handler(void);
void Beep_Process(void);
/*------------------------主函数---------------------------*/
int main(void) {
HAL_Init();
SystemClock_Config(); // 配置系统时钟为168MHz
MX_GPIO_Init(); // 初始化GPIO
MX_TIM2_Init(); // 配置TIM2定时器
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2); // 启动定时器中断
while (1) {
// 主循环检测按键事件
if(g_ucKeyEvent != 0) {
switch(g_ucKeyEvent) {
case 1: // 按键1触发
case 2: // 按键2触发
g_uiBeepCounter = BEEP_DURATION; // 蜂鸣器响40ms
g_ucKeyEvent = 0; // 清除事件标志
break;
}
}
}
}
/*------------------------中断服务函数---------------------*/
/**
* @brief TIM2定时中断回调函数
* @note 每1ms执行按键扫描和蜂鸣器控制
*/
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) {
if(htim->Instance == TIM2) {
Key_Scan_Handler(); // 执行按键扫描
Beep_Process(); // 控制蜂鸣器
}
}
/*------------------------模块化函数实现-------------------*/
/**
* @brief GPIO初始化
* @note 配置按键输入和蜂鸣器输出
*/
void MX_GPIO_Init(void) {
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOA时钟
// 配置按键引脚（下拉输入模式）
GPIO_InitStruct.Pin = KEY1_PIN | KEY2_PIN;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN; // 默认低电平，按下变高
HAL_GPIO_Init(KEY1_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
// 配置蜂鸣器引脚（推挽输出）
GPIO_InitStruct.Pin = BEEP_PIN;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
HAL_GPIO_Init(BEEP_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
HAL_GPIO_WritePin(BEEP_GPIO_PORT, BEEP_PIN, GPIO_PIN_SET); // 初始关闭蜂鸣器
}
/**
* @brief TIM2初始化（1ms中断）
*/
void MX_TIM2_Init(void) {
TIM_HandleTypeDef htim2;
htim2.Instance = TIM2;
htim2.Init.Prescaler = 8400 - 1; // 84MHz/8400=10kHz
htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
htim2.Init.Period = 10 - 1; // 10kHz/10=1ms
htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
HAL_TIM_Base_Init(&htim2);
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2); // 启动中断
HAL_NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn, 1, 0); // 设置中断优先级
HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);
}
/**
* @brief 按键扫描处理
* @note 使用独立变量实现去抖动逻辑
*/
void Key_Scan_Handler(void) {
//---------------- 按键1扫描 ----------------
uint8_t ucKey1Current = HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_GPIO_PORT, KEY1_PIN);
if(ucKey1Current != ucKey1PrevState) {
uiKey1DebounceCnt = 0; // 状态变化时重置计数器
ucKey1PrevState = ucKey1Current;
} else {
uiKey1DebounceCnt += KEY_SCAN_INTERVAL; // 累加计数
}
// 检测稳定状态
if(uiKey1DebounceCnt >= DEBOUNCE_TIME) {
if(ucKey1Current == GPIO_PIN_SET && ucKey1Lock == 0) {
ucKey1Lock = 1; // 自锁防止重复触发
g_ucKeyEvent = 1; // 上报按键1事件
} else if(ucKey1Current == GPIO_PIN_RESET) {
ucKey1Lock = 0; // 松开时清除自锁
}
}
//---------------- 按键2扫描（逻辑相同） ----------------
uint8_t ucKey2Current = HAL_GPIO_ReadPin(KEY2_GPIO_PORT, KEY2_PIN);
if(ucKey2Current != ucKey2PrevState) {
uiKey2DebounceCnt = 0;
ucKey2PrevState = ucKey2Current;
} else {
uiKey2DebounceCnt += KEY_SCAN_INTERVAL;
}
if(uiKey2DebounceCnt >= DEBOUNCE_TIME) {
if(ucKey2Current == GPIO_PIN_SET && ucKey2Lock == 0) {
ucKey2Lock = 1;
g_ucKeyEvent = 2; // 上报按键2事件
} else if(ucKey2Current == GPIO_PIN_RESET) {
ucKey2Lock = 0;
}
}
}
/**
* @brief 蜂鸣器控制
*/
void Beep_Process(void) {
if(g_uiBeepCounter > 0) {
HAL_GPIO_WritePin(BEEP_GPIO_PORT, BEEP_PIN, GPIO_PIN_RESET); // 鸣响
g_uiBeepCounter--;
} else {
HAL_GPIO_WritePin(BEEP_GPIO_PORT, BEEP_PIN, GPIO_PIN_SET); // 关闭
}
}
/*********************** 系统时钟配置代码（略） ********************/
代码说明（改进版）
-
去结构体设计
- 为每个按键单独定义变量：
uiKey1DebounceCnt、ucKey1Lock等 - 变量命名体现归属关系（Key1/Key2），便于初学者理解
- 为每个按键单独定义变量：
-
按键扫描流程
- 状态检测：读取当前GPIO电平
- 变化检测：若状态变化则重置计数器
- 稳定判断：持续20ms相同状态视为有效输入
- 事件触发：设置事件标志并自锁
-
初学者友好设计
- 所有变量全局可见，便于调试观察
- 按键1和按键2处理逻辑完全独立，避免耦合
- 无复杂数据结构，仅使用基本变量类型
-
扩展建议
- 添加新按键时，只需复制代码块并修改"Key1"为"Key3"
- 修改
DEBOUNCE_TIME可调整去抖灵敏度 - 在
g_ucKeyEvent处理分支添加更多功能（如LED控制）
关键逻辑图示
定时中断（1ms）
↓
执行Key_Scan_Handler()
├─ 检测按键1状态变化
│ ├─ 是 → 重置计数器
│ └─ 否 → 累加计数器
├─ 判断是否稳定20ms
│ ├─ 是 → 触发事件并自锁
│ └─ 否 → 维持当前状态
└─ 按键2执行相同流程
实测提示
- 按键抖动观察：可临时添加调试输出，打印
uiKey1DebounceCnt值观察去抖过程 - 事件响应测试：按下按键时应看到
g_ucKeyEvent标志被正确设置 - 蜂鸣器验证：触发时用示波器测量BEEP_PIN应有40ms低电平脉冲