我们在上位机开发中，经常会涉及到沿信号检测的问题。

今天跟大家分享一下如何实现沿信号检测。

一、沿信号概念

首先我们要了解一下什么是沿信号。

上升沿是指信号从低电平到高电平的变化瞬间。

下降沿是指信号从高电平到低电平的变化瞬间。

检测这个变化在PLC控制或上位机系统中很常见。

在上位机开发中，比如检测报警变化，上位机与PLC之间进行逻辑信号交互等情况下都会涉及到沿信号检测的问题。

二、代码实现

那么我们如何通过代码来实现呢？

首先我们需要创建一个类，这个类就像PLC编程中的指令一样，拖一个指令到PLC程序中，相当于实例化这个类的实例，其实C#代码的实现和PLC指令的实现原理是一样的，只不过在PLC中，是厂家封装好了，我们直接使用。

一、我们首先创建一个类RisingEdgeDetector，然后创建一个字段_previousState，用来存储上次的值，通过构造方法传递一个初始值，一般情况下，上升沿初始值是False，但是为了更灵活，可以由用户传值进去，然后不断调用CheckForRisingEdge方法来判断是否触发沿信号变化。

/// <summary>
/// 上升沿检测类（边缘触发检测）
/// </summary>
public class RisingEdgeDetector
{
    private bool _previousState;
    /// <summary>
    /// 初始化检测器
    /// </summary>
    /// <param name="initialState">初始输入状态（默认false）</param>
    public RisingEdgeDetector(bool initialState = false)
    {
        _previousState = initialState;
    }
    /// <summary>
    /// 检测输入信号的上升沿变化
    /// </summary>
    /// <param name="currentState">当前输入状态</param>
    /// <returns>是否检测到上升沿</returns>
    public bool CheckForRisingEdge(bool currentState)
    {
        bool edgeDetected = !_previousState && currentState;
        _previousState = currentState;
        return edgeDetected;
    }
    /// <summary>
    /// 重置检测器状态
    /// </summary>
    public void Reset(bool initialState = false)
    {
        _previousState = initialState;
    }
}

二、实际使用也非常简单，直接创建一个RisingEdgeDetector对象，inputSequence是模拟从PLC或下位机读取到的某个变量的值，然后调用即可。

// 初始化检测器（可选设置初始状态）
var edgeDetector = new RisingEdgeDetector();


// 模拟输入序列
bool[] inputSequence = { false, false, true, true, false, true };


foreach (var input in inputSequence)
{
    bool detected = edgeDetector.CheckForRisingEdge(input);
    Console.WriteLine(#34;输入 {input} \t 检测到上升沿: {detected}");
}


/* 输出结果：
输入 False     检测到上升沿: False
输入 False     检测到上升沿: False
输入 True      检测到上升沿: True
输入 True      检测到上升沿: False
输入 False     检测到上升沿: False
输入 True      检测到上升沿: True
*/

三、在实际应用中，我们可能需要考虑信号抖动的情况，可以在原来的基础上，增加一个防抖动的功能，同时，为了考虑线程安全，加上锁处理。

/// <summary>
/// 带消抖处理的上升沿检测器（精确到毫秒级）
/// </summary>
public class DebouncedRisingEdgeDetector
{
    private bool _previousState;
    private DateTime _lastTriggerTime = DateTime.MinValue;
    private readonly int _debounceMs;
    private readonly object _lock = new object();
    /// <summary>
    /// 初始化消抖检测器
    /// </summary>
    /// <param name="debounceMilliseconds">消抖时间（毫秒）</param>
    /// <param name="initialState">初始输入状态</param>
    public DebouncedRisingEdgeDetector(int debounceMilliseconds, bool initialState = false)
    {
        _debounceMs = debounceMilliseconds > 0 ? debounceMilliseconds : 10;
        _previousState = initialState;
    }
    /// <summary>
    /// 检测输入信号的有效上升沿
    /// </summary>
    public bool CheckForRisingEdge(bool currentState)
    {
        lock (_lock)
        {
            bool edgeDetected = false;
            bool potentialEdge = !_previousState && currentState;
            if (potentialEdge)
            {
                TimeSpan elapsed = DateTime.UtcNow - _lastTriggerTime;
                if (elapsed.TotalMilliseconds > _debounceMs)
                {
                    edgeDetected = true;
                    _lastTriggerTime = DateTime.UtcNow;
                }
            }
            _previousState = currentState;
            return edgeDetected;
        }
    }
    /// <summary>
    /// 重置检测器状态
    /// </summary>
    public void Reset(bool initialState = false)
    {
        lock (_lock)
        {
            _previousState = initialState;
            _lastTriggerTime = DateTime.MinValue;
        }
    }
}

四、测试结果如下：

// 初始化50ms消抖的检测器
var debounceDetector = new DebouncedRisingEdgeDetector(50);
// 模拟带抖动的输入序列
bool[] noisyInputs = { false, true, false, true, true, false, true, true };
foreach (var input in noisyInputs)
{
    bool validEdge = debounceDetector.CheckForRisingEdge(input);
    Console.WriteLine(#34;输入 {input,-5} 有效触发: {validEdge}");
    // 模拟实际应用中的时间间隔
    Thread.Sleep(30); 
}


/* 输出结果：
输入 False 有效触发: False
输入 True  有效触发: True  ← 首次触发
输入 False 有效触发: False
输入 True  有效触发: False ← 30ms后仍在消抖期
输入 True  有效触发: False
输入 False 有效触发: False
输入 True  有效触发: True  ← 超过50ms后再次触发
输入 True  有效触发: False
*/

五、对于下降沿检测，原理是相通的，这里就不赘述了。我们可以参考上述代码编写一个下降沿检测的类，也可以将上升沿和下降沿检测放到同一个类中，通过构造方法传值来判断为上升沿或下降沿。