[Arduino] 消除機械彈跳 – Debounce

我們在玩按鈕式的開完時，常會發生的就是按的時候手給他抖了一下。這時候 arduino 會在短時間內偵測到開關開關開關的機械彈跳訊號，造成判定上的問題。

這是按鈕開關機構上 (通常搭配一個小彈簧) 的問題，如果我們使用搖頭式的開關就不容易發生這種狀況了。幸好，如果我們需要用到按鈕開關這個元件，只要搭配 debounce 的語法就可以輕易消除機械彈跳了！

這邊我收集到幾種 debounce 的語法：

一、一定的時間內偵測兩次判定

偵測原理就是在第一次按下按鈕後的一段時間後再讀取按鈕狀態，如果與第一次按下的狀態相同，就判定按鈕狀態穩定，不會因為機械彈跳造成系統異常。

在 Sketch 中插入下列語法，就可以達到這個效果。

boolean previousState;
boolean state;
boolean swState;      // 穩定後的按鈕狀態

previousState = digitalRead(2);      // 讀取第一次按鈕狀態
delay(10);      // 隔 10 毫秒後再讀取第二次狀態
state = digitalRead(2);
if(state == previousState)     //如果兩次狀態相同，判定按鈕狀態穩定
{
   swState = state; // 判定按鈕狀態
}


二、確認按鈕穩定度的判定

但第一種方法有一個小缺點，因為主要邏輯是一段時間 (10 毫秒) 後比對狀態，可能中間發生了多次的機械彈跳是無法確認的。


因此，另一種作法是當一個狀態持續超過一段時間後判定穩定。


我們可以寫成一個 function，當判定穩定的時候回傳 true。

int bounceDelay = 5; // 設定連續 5 毫秒狀態相同時，判定為穩定

boolean debounce(int pin)
{
  boolean state;
  boolean previousState;
  previousState = digitalRead(pin);  // 儲存按鈕狀態

  for(int counter=0;counter<debounceDelay;counter++)
  {
    delay(1);
    state = digitalRead(pin);// 再讀取一次按鈕狀態      // 如果兩次狀態不同，把 counter 設為零，重新確認狀態
    if(state != previousState) 
    {
      counter=0;
      previousState = state;
    }
  }
  // for 迴圈每次都會 delay 1 毫秒，當每次讀取狀態都與第一次相同時，整個 for 跑完 5 毫秒，與之前設定的 bounceDelay 時間相同，回傳穩定的按鈕狀態
  return state;
}

這個做法還存在一個小缺點：因為用到了 delay 的功能，確認按鈕穩定前，整個 sketch 會暫停。其實也還好，並不會有甚麼太大影響。如果擔心 delay 的問題，也可以把 delay(1) 這行整個拿掉，這樣就變成連續 5 次相同即判定，而不是 5 毫秒。

其實在 Arduino IDE 有內建的 debounce code 的範本，方便直接拿來用，整體邏輯是類似第二種判定方式，連續時間內狀態相同才判定按鈕穩定，給大家參考參考！