項(xiàng)目3__51單片機(jī)按鍵識別的設(shè)計(jì)

1、 項(xiàng)目項(xiàng)目3 3 按鍵識別的設(shè)計(jì)按鍵識別的設(shè)計(jì) 知識目標(biāo)：1. 1. 掌握掌握AT89S51AT89S51單片機(jī)最小系統(tǒng)的組成及相關(guān)電路的工作原理；單片機(jī)最小系統(tǒng)的組成及相關(guān)電路的工作原理；2. 2. 掌握掌握AT89S51AT89S51單片機(jī)基本鍵盤接口電路的組成及按鍵識別方法。單片機(jī)基本鍵盤接口電路的組成及按鍵識別方法。 能力目標(biāo)：1. 1. 認(rèn)識認(rèn)識AT89S51AT89S51單片機(jī)、晶體振蕩器、電阻、電容、按鍵，鍵盤單片機(jī)、晶體振蕩器、電阻、電容、按鍵，鍵盤 等元器件。等元器件。2. 2. 會(huì)設(shè)計(jì)硬件去抖動(dòng)電路，編寫軟件去抖動(dòng)按鍵識別程序；會(huì)設(shè)計(jì)硬件去抖動(dòng)電路，編寫軟件去抖動(dòng)按鍵識別程

2、序；3. 3. 掌握矩陣鍵盤按鍵掃描程序，分支處理掌握矩陣鍵盤按鍵掃描程序，分支處理 。 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤主要用于向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等，是人工干預(yù)計(jì)算機(jī)的主要手段。鍵盤要通過接口與單片機(jī)相連，分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩類。 鍵盤上閉合鍵的識別由專用的硬件編碼器實(shí)現(xiàn)，并產(chǎn)生鍵編碼號或鍵值的稱為編碼鍵盤，如計(jì)算機(jī)鍵盤。而靠軟件編程來識別的稱為非編碼鍵盤，在單片機(jī)組成的各種系統(tǒng)中，使用最廣泛的是非編碼鍵盤。當(dāng)然，也有用到編碼鍵盤的。 非編碼鍵盤有分為：獨(dú)立鍵盤和行列式（又稱為矩陣式）鍵盤。 單單 鍵鍵矩陣鍵盤矩陣鍵盤 讀P1口的按鍵狀態(tài)，P2口以二進(jìn)制記錄P1口的狀態(tài)變化次數(shù)。1 1

3、提出任務(wù)提出任務(wù)2 2任務(wù)分析任務(wù)分析 （1）硬件電路設(shè)計(jì) 以8051單片機(jī)作為控制電路，按鍵連接至單片機(jī)的 P1口，P2口外接8個(gè)采用共陽極連接方式的發(fā)光二極管（LED）和 8個(gè)限流電阻，硬件電路原理圖所示。任務(wù)任務(wù)1：按鍵測試：按鍵測試 任務(wù)任務(wù)1：按鍵測試：按鍵測試 3 3程序流程程序流程 #include #include #define uchar unsigned char #define uchar unsigned char unsigned char i,j;unsigned char i,j;void main( )void main( ) j=0; j=0; /變化次數(shù)變

4、化次數(shù)P2=0 xff; P2=0 xff; /P2/P2口燈全滅，燈滅表示為口燈全滅，燈滅表示為0 0，燈亮表示，燈亮表示1 1i=P1; i=P1; /讀讀P1P1口口 while(1) while(1) if(i!=P1) if(i!=P1) /判斷判斷P1P1口是否有變化口是否有變化 j+; j+; /有變化次數(shù)加有變化次數(shù)加1 1 P2=j; P2=j; /次數(shù)在次數(shù)在P2P2口顯示口顯示 i=P1; i=P1; /重新記錄重新記錄P1P1口的狀態(tài)口的狀態(tài) Lesson369-lesskey11Lesson369-lesskey11 在鍵盤的軟件設(shè)計(jì)中還要注意按鍵的去抖動(dòng)問題。由于按

5、鍵一般是由機(jī)械式觸點(diǎn)構(gòu)成的，在按鍵按下和斷開的瞬間均有一個(gè)抖動(dòng)過程，時(shí)間大約為5ms10ms，可能會(huì)造成單片機(jī)對按鍵的誤識別。 物理按鍵抖動(dòng)波形圖物理按鍵抖動(dòng)波形圖 按鍵消抖一般有兩種方法，即硬件消抖和軟件消抖。硬件消抖方法硬件消抖方法 在軟件設(shè)計(jì)中，當(dāng)單片機(jī)檢測到有鍵按下時(shí)，可以先延時(shí)一段時(shí)間越過抖動(dòng)過程再對按鍵識別。實(shí)際應(yīng)用中，一般希望按鍵一次按下單片機(jī)只處理一次，但由于單片機(jī)執(zhí)行程序的速度很快，按鍵一次按下可能被單片機(jī)多次處理。為避免此問題，可在按鍵第一次按下時(shí)延時(shí)10ms之后再次檢測按鍵是否按下，如果此時(shí)按鍵仍然按下，則確定有按鍵輸入。這樣便可以避免按鍵的重復(fù)處理。軟件消抖方法軟件消抖

6、方法 任務(wù)任務(wù)2 2 單鍵控制單鍵控制LEDLED的設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)軟件消抖流程圖軟件消抖流程圖 任務(wù)任務(wù)2 2 單鍵控制單鍵控制LEDLED的設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì) 用單鍵（即獨(dú)立鍵盤中的按鍵）實(shí)現(xiàn)對LED進(jìn)行控制，每按一次按鍵時(shí)，LED 方式變化一次，用以表示按鍵控制的結(jié)果。1 1提出任務(wù)提出任務(wù)2 2任務(wù)分析任務(wù)分析 （1）硬件電路設(shè)計(jì) 以8051單片機(jī)作為控制電路，按鍵連接至單片機(jī)的P1.4引腳，另一端接地，P2.0口外接1個(gè)采用共陽極連接方式的發(fā)光二極管（LED）和 1個(gè)限流電阻，硬件電路原理圖所示。 任務(wù)任務(wù)2 2 單鍵控制單鍵控制LEDLED的設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì) 任務(wù)任務(wù)2 2 單鍵控制單鍵控制LEDLE

7、D的設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)軟件消抖流程圖軟件消抖流程圖 #include #include #define uchar unsigned char #define uchar unsigned char void delay(uchar);void delay(uchar);sbit p14=P14; /sbit p14=P14; /定義位定義位sbit p20=P20;sbit p20=P20;main()main() p20=0; p20=0; /P2.0/P2.0初始狀態(tài)燈亮初始狀態(tài)燈亮while(1)while(1) if(p14=0) if(p14=0) /判斷是否按鍵判斷是否按鍵 delay(

8、2); delay(2); /延時(shí)延時(shí)20MS20MS，去抖動(dòng)，去抖動(dòng) if(p14=0) if(p14=0) / / 確認(rèn)有鍵按下確認(rèn)有鍵按下 p20=p20; p20=p20; /指示燈狀態(tài)取反指示燈狀態(tài)取反 while(!p14); while(!p14); /等待按鍵釋放等待按鍵釋放 / /* *延時(shí)子程序延時(shí)子程序* */ /void delay(uchar k )void delay(uchar k ) uchar x,y,z;uchar x,y,z;for(x=k;x0;x-)for(x=k;x0;x-)for(y=20;y0;y-)for(y=20;y0;y-)for(z=25

9、0;z0;z-);for(z=250;z0;z-); Lesson3-lessonkey12Lesson3-lessonkey12 思考題：思考題：1. 用P2口指示燈記錄P14復(fù)位鍵，按鍵的次數(shù) 任務(wù)任務(wù)2 2 多路按鍵狀態(tài)指示的設(shè)計(jì)多路按鍵狀態(tài)指示的設(shè)計(jì) 知識鏈接知識鏈接 一、矩陣式鍵盤 1結(jié)構(gòu)和工作原理 當(dāng)輸入部分有多個(gè)按鍵時(shí)，若仍然采用獨(dú)立鍵盤，必然會(huì)占用大量的I/O口，采用矩陣鍵盤是一種比較節(jié)省資源的方法。矩陣式鍵盤又稱行列式鍵盤，往往用于按鍵數(shù)量較多的場合。矩陣式鍵盤的按鍵設(shè)置在行與列的交點(diǎn)上。 任務(wù)任務(wù)3 3 多路按鍵狀態(tài)指示的設(shè)計(jì)多路按鍵狀態(tài)指示的設(shè)計(jì)一般矩陣鍵盤的連接示意圖一

10、般矩陣鍵盤的連接示意圖 任務(wù)任務(wù)2 2 多路按鍵狀態(tài)指示的設(shè)計(jì)多路按鍵狀態(tài)指示的設(shè)計(jì) 2按鍵的識別按鍵的識別A) 行（列）掃描法。行（列）掃描法。 （1）先將全部列線置為低電平，然后通過行線接口讀取行線電平，判斷鍵盤中是否有按鍵被按下。 （2）判斷閉合鍵的具體位置。在確認(rèn)鍵盤中有按鍵被按下后，依次將列線置為低電平，再逐行檢測各行的電平狀態(tài)。若某行為低電平，則該行與置為低電平的列線相交處的按鍵即為閉合按鍵。 （3）綜合上述兩步的結(jié)果，即可確定出閉合鍵所在的行和列，從而識別出所按下的鍵。 B) 反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法: 1)行輸入、列輸出，將列輸出端全置為0， 通過接口讀取行線電平，判斷行的位置 2)列輸入

11、、行輸出，將行輸出端全置為0， 通過接口讀取列線電平，判斷列的位置 綜合兩步獲取按鍵號。任務(wù)任務(wù)2 2 多路按鍵狀態(tài)指示的設(shè)計(jì)多路按鍵狀態(tài)指示的設(shè)計(jì) 任務(wù)任務(wù)2 2 多路按鍵狀態(tài)指示的設(shè)計(jì)多路按鍵狀態(tài)指示的設(shè)計(jì) 3矩陣式鍵盤的軟件設(shè)計(jì)矩陣式鍵盤的軟件設(shè)計(jì) 無論采用哪種方式，都要編制相應(yīng)的鍵盤掃描程序。在鍵盤掃描程序中一般要完成以下幾個(gè)功能： （1）判斷鍵盤上有無按鍵按下； （2）去鍵的機(jī)械抖動(dòng)影響； （3）求所按鍵的鍵號； （4）轉(zhuǎn)向鍵處理程序。 任務(wù)任務(wù)2 2 多路按鍵狀態(tài)指示的設(shè)計(jì)多路按鍵狀態(tài)指示的設(shè)計(jì)按鍵識別按鍵識別程序流程圖程序流程圖 任務(wù)任務(wù)3 3 多路按鍵狀態(tài)指示的設(shè)計(jì)多路按鍵狀態(tài)

12、指示的設(shè)計(jì) 用8051單片機(jī)及LED數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)對鍵盤鍵值的實(shí)現(xiàn)。當(dāng)按下鍵盤中不同按鍵時(shí)，用LED燈顯示不同的鍵值。 1 1提出任務(wù)提出任務(wù) 任務(wù)任務(wù)2 2 多路按鍵狀態(tài)指示的設(shè)計(jì)多路按鍵狀態(tài)指示的設(shè)計(jì)2 2任務(wù)分析任務(wù)分析 （1）硬件電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用8051單片機(jī)最小系統(tǒng)，P1口外接矩陣式鍵盤接口電路，P2口外接8個(gè)共陽發(fā)光二極管。 任務(wù)任務(wù)2 2 多路按鍵狀態(tài)指示的設(shè)計(jì)多路按鍵狀態(tài)指示的設(shè)計(jì)鍵盤鍵值顯示電路圖鍵盤鍵值顯示電路圖 任務(wù)任務(wù)3 3 多路按鍵狀態(tài)指示的設(shè)計(jì)多路按鍵狀態(tài)指示的設(shè)計(jì)3 3源程序編寫源程序編寫uchar keyscan( ) uchar keyscan( ) /鍵盤反

13、轉(zhuǎn)掃描鍵盤反轉(zhuǎn)掃描uchar i,scan1,scan2,keycode;uchar i,scan1,scan2,keycode;P1=0 xf0; P1=0 xf0; /行線設(shè)為低低平行線設(shè)為低低平scan1=P1; scan1=P1; / / 讀讀P1P1口口if (scan1&0 xf0)!=0 xf0) if (scan1&0 xf0)!=0 xf0) /判斷是否有按鍵判斷是否有按鍵 delay(2); delay(2); /延時(shí)延時(shí) scan1=P1; scan1=P1; if (scan1&0 xf0)!=0 xf0) / if (scan1&0 xf0)!=0 xf0) /再次判

14、斷再次判斷 P1=0 x0f; P1=0 x0f; /列線設(shè)為低電平列線設(shè)為低電平 scan2=P1; scan2=P1; keycode=scan1|scan2; / keycode=scan1|scan2; /組合成鍵編組合成鍵編碼碼 for(i=0;i16;i+) for(i=0;i0;x-)for(x=k;x0;x-)for(y=20;y0;y-)for(y=20;y0;y-)for(z=250;z0;z-);for(z=250;z0;z-); / /* *延時(shí)延時(shí)20ms20ms* */ / 任務(wù)任務(wù)3 3 多路按鍵狀態(tài)指示的設(shè)計(jì)多路按鍵狀態(tài)指示的設(shè)計(jì)3 3源程序編寫源程序編寫/#i

15、nclude #include#define uchar unsigned char void delay(uchar);uchar keyscan();uchar code keytable=0 xee,0 xed,0 xeb,0 xe7,0 xde,0 xdd,0 xdb,0 xd7,0 xbe,0 xbd,0 xbb,0 xb7,0 x7e,0 x7d,0 x7b,0 x77，0 xff;uchar key;main()main() while(1)while(1) key=key=keyscan( );keyscan( ); if(key!=16 if(key!=16) ) /顯示顯示

16、二進(jìn)制鍵二進(jìn)制鍵值值 P2=key; P2=key; else else P2=0 xff; P2=0 xff; /無按鍵不顯示無按鍵不顯示 任務(wù)任務(wù)3 3 多路按鍵狀態(tài)指示的設(shè)計(jì)多路按鍵狀態(tài)指示的設(shè)計(jì)二、函數(shù)的返回值 函數(shù)的值是指函數(shù)被調(diào)用之后，執(zhí)行函數(shù)體中的程序段所取得的并返回給主調(diào)函數(shù)的值。對函數(shù)返回值有以下一些說明： 函數(shù)的值只能通過return語句返回主調(diào)函數(shù)。 return 語句的一般形式為： return 表達(dá)式； 或者為： return (表達(dá)式)； 該語句的功能是計(jì)算表達(dá)式的值，并返回給主調(diào)函數(shù)。在函數(shù)中允許有多個(gè)return語句，但每次調(diào)用只能有一個(gè)return 語句被執(zhí)行，因此只能返回一個(gè)函數(shù)值。 任務(wù)任務(wù)3 3 多路按鍵狀態(tài)指示的設(shè)計(jì)多路按鍵狀態(tài)指示的設(shè)計(jì)函數(shù)值的類型和函數(shù)定義中函數(shù)的類型應(yīng)保持一致。如果兩者不一致，則以函數(shù)類型為準(zhǔn)，自動(dòng)進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換。 如函數(shù)值為整型，在函數(shù)定義時(shí)可以省去類型說明。 不返回函數(shù)值的函數(shù)，可以明確定義為“空類型”，類型說明符為“void”。如： v