项目3 按键识别的设计 ★ 知识目标： 1. 掌握AT89S51单片机最小系统的组成及相关电路的工作原理； 2. 掌握AT89S51单片机基本键盘接口电路的组成及按键识别方法 ★ 能力目标： 1. 认识AT89S51单片机、晶体振荡器、电阻、电容、按键，键盘 等元器件 2. 会设计硬件去抖动电路，编写软件去抖动按键识别程序； 3. 掌握矩阵键盘按键扫描程序，分支处理 • 在单片机应用系统中，键盘主要用于向计算机输入数据 、传送命令等，是人工干预计算机的主要手段键盘要 通过接口与单片机相连，分为编码键盘和非编码键盘两 类 • 键盘上闭合键的识别由专用的硬件编码器实现，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 软件编程来识别的称为非编码键盘，在单片机组成的各 种系统中，使用最广泛的是非编码键盘当然，也有用 到编码键盘的 • 非编码键盘有分为：独立键盘和行列式（又称为矩阵式 ）键盘 单 键 矩阵键盘 • 读P1口的按键状态，P2口以二进制记录P1 口的状态变化次数 1．提出任务 2．任务分析 • （1）硬件电路设计 • 以8051单片机作为控制电路，按键连接至单片 机的 P1口，P2口外接8个采用共阳极连接方式的 发光二极管（LED）和 8个限流电阻，硬件电路 原理图所示。
任务1：按键测试 任务1：按键测试 3．程序流程 #include #define uchar unsigned char unsigned char i,j; void main( ) { j=0; //变化次数 P2=0xff; //P2口灯全灭，灯灭表示为0，灯亮表示1 i=P1; //读P1口 while(1) { if(i!=P1) //判断P1口是否有变化 { j++; //有变化次数加1 P2=~j; //次数在P2口显示 i=P1; //重新记录P1口的状态 } } } Lesson369-lesskey11 • 在键盘的软件设计中还要注意按键的去抖动问题由于 按键一般是由机械式触点构成的，在按键按下和断开的 瞬间均有一个抖动过程，时间大约为5ms～10ms，可能 会造成单片机对按键的误识别 • 物理按键抖动波形图 • 按键消抖一般有两种方法，即硬件消抖和软件消抖 硬件消抖方法 在软件设计中，当单片机检测到有键按下时，可以先 延时一段时间越过抖动过程再对按键识别 实际应用中，一般希望按键一次按下单片机只处理一 次，但由于单片机执行程序的速度很快，按键一次按 下可能被单片机多次处理。
为避免此问题，可在按键 第一次按下时延时10ms之后再次检测按键是否按下， 如果此时按键仍然按下，则确定有按键输入这样便 可以避免按键的重复处理 软件消抖方法 任务2 单键控制LED的设计 软件消抖流程图 任务2 单键控制LED的设计 • 用单键（即独立键盘中的按键）实现对LED进行控制， 每按一次按键时，LED 方式变化一次，用以表示按键控 制的结果 1．提出任务 2．任务分析 • （1）硬件电路设计 • 以8051单片机作为控制电路，按键连接至单片机的P1.4 引脚，另一端接地，P2.0口外接1个采用共阳极连接方式 的发光二极管（LED）和 1个限流电阻，硬件电路原理 图所示 任务2 单键控制LED的设计 任务2 单键控制LED的设计 软件消抖流程图 #include #define uchar unsigned char void delay(uchar); sbit p14=P1^4; //定义位 sbit p20=P2^0; main() { p20=0; //P2.0初始状态灯亮 while(1) { if(p14==0) //判断是否按键 { delay(2); //延时20MS，去抖动 if(p14==0) // 确认有键按下 { p20=~p20; //指示灯状态取反 while(!p14); //等待按键释放 } } } } /*延时子程序*/ void delay(uchar k ) { uchar x,y,z; for(x=k;x0;x--) for(y=20;y0;y--) for(z=250;z0;z--); } Lesson3-lessonkey12 思考题： 1. 用P2口指示灯记录P14复位键，按键的次数 任务2 多路按键状态指示的设计 ◇ 知识链接 • 一、矩阵式键盘 • 1．结构和工作原理 • 当输入部分有多个按键时，若仍然采用独立键盘 ，必然会占用大量的I/O口，采用矩阵键盘是一种 比较节省资源的方法。
矩阵式键盘又称行列式键 盘，往往用于按键数量较多的场合矩阵式键盘 的按键设置在行与列的交点上 任务3 多路按键状态指示的设计 一般矩阵键盘的连接示意图 任务2 多路按键状态指示的设计 • 2．按键的识别 A) 行（列）扫描法 • （1）先将全部列线置为低电平，然后通过行线接口读取 行线电平，判断键盘中是否有按键被按下 • （2）判断闭合键的具体位置在确认键盘中有按键被按 下后，依次将列线置为低电平，再逐行检测各行的电平状 态若某行为低电平，则该行与置为低电平的列线相交处 的按键即为闭合按键 • （3）综合上述两步的结果，即可确定出闭合键所在的行 和列，从而识别出所按下的键 • B) 反转法: 1)行输入、列输出，将列输出端全置为0， 通过接口读取行线电平，判断行的位置 2)列输入、行输出，将行输出端全置为0， 通过接口读取列线电平，判断列的位置 综合两步获取按键号 任务2 多路按键状态指示的设计 任务2 多路按键状态指示的设计 • 3．矩阵式键盘的软件设计 • 无论采用哪种方式，都要编制相应的键盘扫描程 序在键盘扫描程序中一般要完成以下几个功能 ： • （1）判断键盘上有无按键按下； • （2）去键的机械抖动影响； • （3）求所按键的键号； • （4）转向键处理程序。
任务2 多路按键状态指示的设计 按键识别 程序流程图 任务3 多路按键状态指示的设计 • 用8051单片机及LED数码管实现对键盘键值的实现当 按下键盘中不同按键时，用LED灯显示不同的键值 1．提出任务 任务2 多路按键状态指示的设计 2．任务分析 • （1）硬件电路设计 • 本设计采用8051单片机最小系统，P1口外接矩阵 式键盘接口电路，P2口外接8个共阳发光二极管 任务2 多路按键状态指示的设计 键盘键值显示电路图 任务3 多路按键状态指示的设计 3．源程序编写 uchar keyscan( ) //键盘反转扫描 {uchar i,scan1,scan2,keycode; P1=0xf0; //行线设为低低平 scan1=P1; // 读P1口 if ((scan1 //延时 scan1=P1; if ((scan1 //列线设为低电平 scan2=P1; keycode=scan1|scan2; //组合成键编码 for(i=0;i0;x--) for(y=20;y0;y--) for(z=250;z0;z--); } /*延时20ms*/ 任务3 多路按键状态指示的设计 3．源程序编写 •//#include •#include •#define uchar unsigned char •void delay(uchar); •uchar keyscan(); •uchar code keytable[]={0xee,0xed,0xeb,0xe7,0xde,0xd d,0xdb,0xd7,0xbe,0xbd,0xbb,0xb7,0x7e,0x 7d,0x7b,0x77，0xff}; •uchar key; main() { while(1) { key=keyscan( ); if(key!=16) //显示二进制键值 P2=~key; else P2=0xff; //无按键不显示 } } 任务3 多路按键状态指示的设计 二、函数的返回值 函数的值是指函数被调用之后，执行函数体中的程序段所 取得的并返回给主调函数的值。
对函数返回值有以下一些 说明： 函数的值只能通过return语句返回主调函数 return 语句的一般形式为： return 表达式； 或者为： return (表达式)； 该语句的功能是计算表达式的值，并返回给主调函数在 函数中允许有多个return语句，但每次调用只能有一个return 语句被执行，因此只能返回一个函数值 任务3 多路按键状态指示的设计 函数值的类型和函数定义中函数的类型应保持一致如果 两者不一致，则以函数类型为准，自动进行类型转换 如函数值为整型，在函数定义时可以省去类型说明 不返回函数值的函数，可以明确定义为“空类型”，类型 说明符为“void”如： void s(int n) { …… } 一旦函数被定义为空类型后，就不能在主调函数中使用被 调函数的函数值了为了使程序有良好的可读性并减少出 错，凡不要求返回值的函数都应定义为空类型 任务3 多路按键状态指示的设计 ◇ 思考与练习： • 矩阵键盘中，如果有两个按键同时按下，能否识别？ • 如果要求按键释放后，继续显示键值，程序如何处理？ • 如果不同的按键处理不同的事件，程序如何处理？假设0-F 键处理的事件分别对应函数function0-functionF。
• 如果要改变每个按键对应的键值，程序如何修改？ 。