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1、单片机C语言编程主讲教师：廉哲 QQ:17434548 电话：13840210518 办公室：综合楼C31851单片机硬件结构C51基础知识及其基本程序设计C51函数、数组、指针定义及应用单片机内部资源及其C语言编程单片机资源扩展及其C语言编程综合程序设计考试课程主要内容：键盘接口键盘是单片机应用系统中使用最广泛的一种数据输入设备。键盘是一组按键的组合。键通常是一种常开型按钮开关，常态下键的两个触点处于断开状态，按下键时它们才闭合（短路）。4非编码键盘按组成结构又可分为独立式键盘和矩阵式键盘。独立式键盘的工作过程与矩阵式键盘 类似，无论是硬件结构还是软件设计都比较简单 ，。通常，键盘有编码和非
2、编码两种。编码键盘通过硬件电路产生被按按键的键码和一个选通脉冲。 选通脉冲可作为CPU的中断请求信号。这种键盘使用方便，所需程序简单，但硬件电路复杂，常不被单片机采用。S1S4S3S2P1.4P1.5P1.6P1.789S52+5V图8.1 独立式键盘接口 特点：每个按键占用一条I/O 线，当按键数量较多时，I/O 口利用率不高，但程序编制简 单。适用于所需按键较少的场 合。特点：电路连接复杂，但提 高了I/O口利用率，软件编程 较复杂。适用于需使用大量 按键的场合。89s52P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7+5V图8.2 矩阵式键盘接口扫描法 和
3、线反转法89s52P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7+5V图8.2 矩阵式键盘接口键盘接口的消抖1消除键抖动键稳定键按下前沿抖动前沿抖动图5.2 键合断时的电压抖动键盘控制流程单片机对矩阵 式键盘接口处理的 一般过程如图8.3所 示。键扫描消抖求键码等待释放键扫描消除抖动有键按下？键扫描确有键按下？求键值按键处理键释放？YYYNN等待键释放N开始返回按键处理图8.3 键盘处理流程框图1. 键扫描键扫描就是要判断有无键按下，当扫描到有键按下时再进行下一步处理，否则退出键盘处理程 序。独立式键盘扫描只需读取IO口状态,而矩阵式键盘描通常有两种实现方法：逐
4、行扫描法和线反转法。(1) 逐行扫描法。依次从第一至最末行线上发出低电平信号, 如果该行线所连接的键没有按下的话, 则列线所接的端口得到的是全“1”信号, 如果有键按下的话, 则得到非全“1”信号。 89C51 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7+5V0 1 1 11 1 1 11 0 1 11 1 1 01 1 0 11 1 1 11 1 1 01 1 1 1设第2行第 4列键按下行线输出 列线输入0 1 1 11 1 1 11 0 1 11 1 1 0 1 1 0 11 1 1 1 1 1 1 01 1 1 1（2）线反转法。线反转法也是识别闭合
5、键的一种常用方法, 该 法比行扫描速度快, 但在硬件上要求行线与列线外 接上拉电阻。 先将行线作为输出线, 列线作为输入线, 行线 输出全“0”信号, 读入列线的值, 那么在闭合键所 在的列线上的值必为0；然后从列线输出全“0”信号 ，再读取行线的输入值，闭合键所在的行线值必为 0。这样,当一个键被按下时, 必定可读到一对唯一 的行列值。再由这一对行列值可以求出闭合键所在 的位置。 0 0 0 01 1 1 00 0 0 01 0 1 189C51 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7+5V设第2行第 4列键按下列值：1110行值：1011 0123
6、ee debe7e 4567 edddbd7d 89AB ebdbbb7b CDEF e7d7b777由于按键按下时的机械动作，在按键被按下或松 开的瞬间，其输出电压会产生波动，称为键的抖 动。键按下前沿 抖动后沿 抖动2.消抖为确保每按一次键单片机只进行一次处理，使 键盘可靠地工作，必须消除按键抖动。消抖方法有 硬件消抖和软件延时两种。图8.5 键闭合及断开时的抖动+5V&QQ（1）硬件消抖法：就是在键盘中附加去抖动电 路，从根上消除抖动产生的可能性。右图所示电路 实际上是由R-S触发器构成的单脉冲电路。当按钮 开关按下时Q端输出低电平，当开关松开时Q端恢复 高电平，即输出一个负脉冲，以此消
7、除抖动。图8.6 硬件去抖动电路（2）软件消抖法：键按下的时间与操作者的按 键动作有关，约为十分之几到几秒不等。而键抖动 时间与按键的机械特性有关，一般为510ms不等。 软件消抖法即是采用延时（一般延时1020ms）的 方法，以避开按键的抖动，即在按键已稳定地闭合 或断开时才读出其状态。 100ms10ms10ms键抖动时间图8.7 软件消抖法延时区间示意图3. 计算键码键码是每个按键的标识。被按键确定下来之后，接下来的工作是计算闭合键的键码，然后才能根据键码进行对应的操作。 为编程方便，键码通常都是以键的排列顺序安排，按照从左到右、从上向下的顺序编排。键码可 根据行号列号以查表求得，也可通
8、过计算得到。我 们将结合实例加以介绍。 K99K10AK15FP10P11P12P13P14P15P16P17EA/VP31X119 X218RESET9RD17 WR16INT012INT113T014T115P101 P112 P123 P134 P145 P156 P167 P178P0039 P0138 P0237 P0336 P0435 P0534 P0633 P0732P2021 P2122 P2223 P2324 P2425 P2526 P2627 P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10VCC40 GND20U189S52P10 P11 P12 P13 P14
9、P15 P16 P17K00K11K22K33K55K66K77K88K44K11BK12CK13DK14E4.等待释放等待释放是为了保证键的一次闭合仅进行一次处理。求得键码后，然后通过不断进行键扫描，如有键按下，则继续扫描，否则认为键已释放。 5.按键处理根据系统功能要求，利用单片机控制完成特定操作。 5 键盘接口的控制方式 在单片机的运行过程中，何时进行键盘扫描和处理，可有下列三种情况：1.查询方式：单片机通过调用键盘扫描子程序，查询有无键按下。2.定时扫描方式：每隔一定时间执行一次键盘扫描子程序。3.中断方式：每当有键闭合时才向CPU发出中断请求，中断服务时进行键盘扫描和处理。键盘分为编
10、码键盘和非编码键盘。 键盘上闭合的键的识别由专门的硬件编 码器实现，并产生键编码号或键值的称 为编码键盘，如计算机键 盘。而靠软件编程来识别的键盘称为非 编码键盘，在单片机组成的各种系统中 ，用的较多的是非编码键盘。非编码键 盘又分为独立键盘和行列式键盘。单片机外部资源1常用按键扩展方 法小结与程序实例演示单片机外部资源1常用按键扩展方 法之独立按键1按键的一端共地 ，另外一端，三 个按键分别连接 在CPU的 P3.2P3.3 P3.4三个端口 上。如果按键被 按下，那么我们 可以检测到这三 个端口 应该是低电平。按键在闭合和断开的时候，会有触点存在抖动现象 ，就如上图那样，所以我们在检测键盘
11、是否按下都 要加上去抖动的操作，利用软件延时：就是先判断 一下按键是否按下？-延迟10ms- 再检测一次 按键按下？-检测按键是否释放-执行相应代码单片机外部资源1常用按键扩展方 法之独立按键2电路与C51程序分析详见电路文件和程序文件单片机外部资源1常用按键扩展方 法之独立按键3独立键盘与单片机连接时，每一个按 键都需要单片机的一个IO口，若某单 片机系统需要较多的按键，如果用独 立按键便会占用过多的IO口资源。单 片机的IO口资源比较宝贵，所以当用 到多个按键时，为了节省IO线，我们 引入矩阵键盘，如下图单片机外部资源1常用按键扩展方 法之矩阵键盘1单片机外部资源1常用按键扩展方 法之矩阵键盘2我们可以看出矩阵键盘没有共地端，所以我们在 检测按键有没有被按下时，可以先送一列低电平 ，其余几列都为高电平，立即轮流检测一次各行 是否有低电平，若检测到某一行为低电平，则我 们可以确定当前按键被按下的键是哪一行哪一列 的。我们可以利用这种方法检测完全部按键。同 样我们也可以将行线置低电平检测列线。电路与C51程序分析详见电路文件和程序文件单片机外部资源1常用按键扩展方 法之矩阵键盘3：扫描法电路与C51程序分析详见电路文件和程序文件单片机外部资源1常用按键扩展方 法之矩阵键盘4：反转法
