仅需40行！可实现按键长按单击双击三击四击,挑战行数最少代码

ID:1155837 · 发表于 2026-2-5 01:11

差不多一年前我发了个帖子，内容是“使用扫描后输出结果进行逻辑运算的按键处理方法”，就在这里http://www.51hei.com/bbs/dpj-240563-1.html
当时因为刚开始学单片机，没那个实力也没时间，所以今天再翻老底的时候才发现了之前的创意
现在的我也是有能力把这个代码写出来了，说白了也没什么难的，当时其实也写完大半了，只是当时课设赶着交，所以也就没搞出来。
这个代码实现的功能从原理上非常容易理解，既：以定时器中断为时基，每次定时器中断都采样一次，总共采样32次，存为一个32位的ulong量。然后通过逻辑与位运算，计算采样结果中的上升沿数量，进而得到按键按下的次数与时间。
那么应该如何采样呢？在回答这个问题之前，我们必须明白，采样应该如何触发？毕竟中断无时无刻都在调用，如果一直采样，不仅逻辑上不好处理，对CPU时间消耗也会更多。
答案很简单，第一个下降沿就代表按键已经按下，要判断下降沿，我们需要两个变量和一个if判断
  Previous_Key = Now_Key;//存储上一次的结果
  Now_Key = Read_Temp;//读取本次结果
  //Key_Event = NOKEY;//未在采样状态，全局按键事件为无键
  if(!Now_Key && Previous_Key){//上一次为1，这一次为0，是下降沿
  Start_Sampling = true;//开始采样
  }

上面的代码很简单是不是？先保存之前的按键状态，再读取现在的，只要之前是1，现在是0，那么就是一个下降沿
明白了采样如何触发之后，就该考虑如何采样了，这个也很简单，只需要一个uchar记录采样次数，一个ulong变量缓存采样结果即可
if(Sampling_Counter < 32){
   Is_Sampling = true;
   Sampling_Temp <<= 1;//整体左移一位,低位补0
   if (Read_Temp){//采样引脚，如果为高电平，最低位置1
      Sampling_Temp |= 0x01;//如果引脚为高才计1，如果为低就继续左移一位，也就是补0
      }
      Sampling_Counter++;
      }

是不是也很简单？每次采样，缓存数据左移一位，填入低位，执行32次就得到了结果
有了结果之后，怎么计算上升沿数量呢？这是本方案里最巧妙的一点。我们用一个掩码Mask表示运算结果。
Mask = ~Input & (Input << 1);

即：先对data取反，将取反后的值，与data左移一位后的值，做逻辑与就可得到上升沿掩码，mask中的1的数量，就是采样结果中上升沿的数量
这样做到底对不对？我们来简单验证。
假设一个八位采样结果为： 01101000
取反：1 0 0 1 0 1 1 1
左移一位：1 1 0 1 0 0 0 0
逻辑与：1 0 0 1 0 0 0 0
可以看到，结果中有两个1，也就是两个上升沿。而我们手动找出原数据中的上升沿（0→1）同样是两个。
说明该算法正确。实际测试结果也是可以正确判断上升沿数量的，并且上升沿的数量完全按键按下次数相同。
而如何统计出掩码的中的1的数量呢？笨办法是直接while循环遍历。
while(Mask){//当mask = 0时，循环结束
      Count_Temp += Mask & 0X01;//取最低位，与count相加
      Mask >>= 1;//右移一位，抛弃最低位，最高位补0
}

这是最容易理解的，代码行数也最少。但是过于消耗CPU时间。每次循环都需要几个CPU周期，总共需要消耗160个周期左右。那有没有更省性能的办法呢？有的兄弟，有的，那就是著名的SIMD Within A Register算法，这个算法我也不太明白原理，但是能用。
unsigned char Rise_Edge_Counter(unsigned long Input){
  unsigned long Mask;//掩码
Mask = ~Input & (Input << 1);
Mask = (Mask & 0x55555555) + ((Mask >> 1) & 0x55555555);
Mask = (Mask & 0x33333333) + ((Mask >> 2) & 0x33333333);
Mask = (Mask + (Mask >> 4)) & 0x0F0F0F0F;
Mask = Mask + (Mask >> 8);
Mask = Mask + (Mask >> 16);
Mask = Mask & 0x0000003F;
return Mask;
}

将消耗时间的while循环变成了CPU可以轻松执行的逻辑与移位运算，整体不会超过15个时钟周期！
上面已经将基本原理说清楚了，也没什么好说的了，直接上源码！需要和上面那个riseedgecounter函数一块使用。

#define NOKEY 0
#define SINGLEKEY 1
#define DOUBLEKEY 2
#define TRIPLEKEY 3
#define QUADRAKEY 4
#define LONGKEY 5
unsigned char Key_Event = NOKEY;//全局按键状态
//函数不会主动清零，需要在使用之后手动清零，可以保持输出状态
void Key_Sampling(unsigned char IO_Set){//传入需要进行采样的引脚
//实际上本函数自带消抖，因为不足一个定时器间隔(20ms)的下降沿无法触发采样
static unsigned char Sampling_Counter = 0;//采样次数计数器
static unsigned long Sampling_Temp = 0;//采样结果缓存
static bool Previous_Key = false;//之前的按键采样记录
static bool Now_Key = false;//当前的按键采样记录
static bool Is_Sampling = false;//正在采样标志
static bool Start_Sampling = false;//开始采样标志，由下降沿触发
static bool Read_Temp = false;//按键状态缓存，每次进入函数时读取*/
unsigned char Rise_Edge_Result = 0;//上升沿计算的结果,非static变量，重入自动清零
Read_Temp = digitalRead(IO_Set);//采样一次
//采样触发(检测下降沿)
if(!Is_Sampling){//如果没有在采样，才做判断
Previous_Key = Now_Key;//存储上一次的结果
Now_Key = Read_Temp;//读取本次结果
//Key_Event = NOKEY;//未在采样状态，全局按键事件为无键
if(!Now_Key && Previous_Key){//上一次为1，这一次为0，是下降沿
Start_Sampling = true;//开始采样
}
else{
return;}//未触发采样，直接返回
}
//开始采样与结果处理
if(Start_Sampling){
if(Sampling_Counter < 32){
Is_Sampling = true;
Sampling_Temp <<= 1;//整体左移一位,低位补0
if (Read_Temp){//采样引脚，如果为高电平，最低位置1
Sampling_Temp |= 0x01;//如果引脚为高才计1，如果为低就继续左移一位，也就是补0
}
Sampling_Counter++;
}
else{//采满32次，采样结束,开始计算
Is_Sampling = false;
Start_Sampling = false;
Sampling_Counter = 0;//清空计数器
Rise_Edge_Result = Rise_Edge_Counter(Sampling_Temp);//计算上升沿数量
switch(Rise_Edge_Result){
case 0: Key_Event = LONGKEY; break;
case 1: Key_Event = SINGLEKEY;break;
case 2: Key_Event = DOUBLEKEY;break;
case 3: Key_Event = TRIPLEKEY;break;
case 4: Key_Event = QUADRAKEY;break;
}
}
}
}

复制代码

其中，Key_Event为全局按键变量，在函数内部不会清零，需要手动在使用完毕之后清零。变相实现了保持输出状态的功能。
除过变量声明还有注释，确实只有几十行，不是吗？

ID:1155837 · 发表于 2026-2-5 01:30

下面为使用教程，本函数使用了一个Key_Event为全局按键事件变量，需要在其他函数中读取这个Key_Event。
你需要在定时器中断中调用采样函数，结果保存在Key_Event中。
void TIMER_ISR onTimer() {
  Key_Sampling(Button);
}
如果你想通过串口测试按键结果？
void loop() {
delay(500);
Serial.print("Key Event is");
Serial.println(Key_Event);
Key_Event = NOKEY;
}
另外，这是Arduino平台的测试方法，如果你想移植，也非常简单，只需要修改下这一行。
  Read_Temp = digitalRead(IO_Set);//采样一次
如果你是51单片机，那你可以写
  Read_Temp = P32;//采样一次
如果你是32单片机，你可以写
  Read_Temp = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0);//采样一次
实际上这种不涉及外设的功能代码都是通用的，可以随意移植的，不同平台，也只不过是初始化的时候不同，51用寄存器初始化，32单片机用hal库或者标准库初始化，arduino同理。
另外，如果你想用在多个按键上，怎么处理？
这个比较复杂，需要用到结构体：

typedef struct{//多个按键存储不同结构体
unsigned char Key_IO;
unsigned char Sampling_Counter;//采样次数计数器
unsigned long Result_Temp;//采样结果缓存
bool Previous_Key;//之前的按键采样记录
bool Now_Key;//当前的按键采样记录
bool Is_Sampling;//正在采样标志
bool Start_Sampling;//开始采样标志，由下降沿触发
bool Key_Temp;//按键状态缓存，每次进入函数时读取
unsigned char Rise_Edge_Result;
} Key_Sampling_Group;
Key_Sampling_Group IO_15{15,0,0,0,0,0,0,0};//IO15所接按键
Key_Sampling_Group IO_7{7,0,0,0,0,0,0,0};//IO7所接按键

复制代码

通过这个结构体，我们可以用同一个函数，实现多个IO并行检测，函数的变量分别保存，不会互相干扰，节省flash，虽然其实这么短的代码根本不会超过500字节代码吧，但是如果按键比较多，占用还是很可观的。
使用结构体，传入时需要传入指针(地址)，否则会导致直接将结构体中的数值复制一份到函数中，你在定时器中断中这么写：
Key_Sampling(Key_Sampling_Group *IO_Set)
这样就可以传入结构体的地址，函数会使用结构体中的变量，也会自动保存在结构体中。
然后你需要在函数中每个用到对应变量的地方修改，比如：
原本是digitalRead(Key_IO);
现在你需要改为digitalRead(IO_Set -> Key_IO);
这样才能让函数读取到你结构体中的数据。

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