2. 按键输入检测与消抖

任务目标

使用STM32微控制器的GPIO输入功能读取按键状态，通过软件延时消抖处理机械按键的抖动问题，实现按键按下时翻转LED的亮灭状态。本案例以STM32F103系列为例，使用标准外设库完成GPIO输入模式配置与按键检测逻辑。

硬件连接

• 按键一端接PA0引脚，另一端接地（低电平有效）
• LED正极通过限流电阻接PC13引脚，负极接地（高电平点亮）
• PA0需配置为上拉输入模式，确保按键未按下时引脚为高电平

关键代码

#include "stm32f10x.h"
#include "stm32f10x_gpio.h"
#include "stm32f10x_rcc.h"

// 延时函数（简单软件延时，约1ms @72MHz）
void Delay_ms(uint32_t ms) {
    uint32_t i, j;
    for (i = 0; i < ms; i++)
        for (j = 0; j < 7200; j++);
}

// 按键消抖检测函数：返回1表示确认按下（已消抖），返回0表示未按下
uint8_t Key_Scan(void) {
    if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0) == 0) {  // 检测到低电平
        Delay_ms(20);                                     // 延时20ms跳过抖动区
        if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0) == 0) { // 再次确认仍为低电平
            while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0) == 0); // 等待按键释放
            return 1;  // 确认一次有效按下
        }
    }
    return 0;
}

int main(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    
    // 使能GPIOA和GPIOC时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);
    
    // 配置PA0为上拉输入（按键输入）
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;  // 上拉输入
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
    // 配置PC13为推挽输出（LED控制）
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
    
    GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);  // 初始状态：LED灭
    
    while (1) {
        if (Key_Scan()) {
            // 翻转LED状态
            if (GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_13) == 0) {
                GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);   // 置高，LED灭
            } else {
                GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13); // 置低，LED亮
            }
        }
    }
}

编译与运行

1. 使用Keil MDK或IAR创建工程，选择对应STM32F103型号，添加上述代码
2. 在工程配置中启用标准外设库（STM32F10x_StdPeriph_Lib）
3. 编译生成HEX文件，通过ST-Link或J-Link下载至开发板

验证方法

程序下载后，按下按键并释放，观察LED状态是否翻转。快速连续按动按键，每次按下释放后LED应恰好翻转一次，不会出现多次翻转或闪烁现象。若LED状态不稳定或一次按键多次翻转，说明消抖延时不足或按键释放检测逻辑有误，可适当增加延时时间至30～50ms。

消抖原理说明

机械按键在按下和释放瞬间会产生约5～10ms的电平抖动，表现为引脚电平在高低之间快速跳变。本案例采用“检测低电平→延时20ms→再次检测”的软件消抖方法：若第一次检测到低电平后延时20ms仍为低电平，则判定为有效按下；随后等待按键释放，确保一次按键只触发一次动作。这种消抖方式不依赖额外硬件，适用于大多数按键场景。