单片机按键处理技巧及编程方式
2010-10-23 15:01
从这一章开始，我们步入按键程序设计的殿堂。在基于单片机为核心构成的应用系统中，用户输入是必不可少的一部分。输入可以分很多种情况，譬如有的系统支持PS2键盘的接口，有的系统输入是基于编码器，有的系统输入是基于串口或者USB或者其它输入通道等等。在各种输入途径中，更常见的是，基于单个按键或者由单个键盘按照一定排列构成的矩阵键盘(行列键盘)。我们这一篇章主要讨论的对象就是基于单个按键的程序设计，以及矩阵键盘的程序编写。
◎按键检测的原理
常见的独立按键的外观如下，相信大家并不陌生，各种常见的开发板学习板上随处可以看到他们的身影。
(原文件名:1.jpg)
引用图片
总共有四个引脚，一般情况下，处于同一边的两个引脚内部是连接在一起的，如何分辨两个引脚是否处在同一边呢？可以将按键翻转过来，处于同一边的两个引脚，有一条突起的线将他们连接一起，以标示它们俩是相连的。如果无法观察得到，用数字万用表的二极管挡位检测一下即可。搞清楚这点非常重要，对于我们画PCB的时候的封装很有益。
它们和我们的单片机系统的I/O口连接一般如下：
(原文件名:2.jpg)
引用图片
对于单片机I/O内部有上拉电阻的微控制器而言，还可以省掉外部的那个上拉电阻。简单分析一下按键检测的原理。当按键没有按下的时候，单片机I/O通过上拉电阻R接到VCC，我们在程序中读取该I/O的电平的时候，其值为1(高电平); 当按键S按下的时候，该I/O被短接到GND，在程序中读取该I/O的电平的时候，其值为0(低电平) 。这样，按键的按下与否，就和与该按键相连的I/O的电平的变化相对应起来。结论：我们在程序中通过检测到该I/O口电平的变化与否，即可以知道按键是否被按下，从而做出相应的响应。一切看起来很美好，是这样的吗？
◎现实并非理想
在我们通过上面的按键检测原理得出上述的结论的时候，其实忽略了一个重要的问题，那就是现实中按键按下时候的电平变化状态。我们的结论是基于理想的情况得出来的，就如同下面这幅按键按下时候对应电平变化的波形图一样：
(原文件名:3.jpg)
引用图片
而实际中，由于按键的弹片接触的时候，并不是一接触就紧紧的闭合，它还存在一定的抖动，尽管这个时间非常的短暂，但是对于我们执行时间以us为计算单位的微控制器来说，
它太漫长了。因而，实际的波形图应该如下面这幅示意图一样。
(原文件名:4.jpg)
引用图片
这样便存在这样一个问题。假设我们的系统有这样功能需求：在检测到按键按下的时候，将某个I/O的状态取反。由于这种抖动的存在，使得我们的微控制器误以为是多次按键的按下，从而将某个I/O的状态不断取反，这并不是我们想要的效果，假如该I/O控制着系统中某个重要的执行的部件，那结果更不是我们所期待的。于是乎有人便提出了软件消除抖动的思想，道理很简单：抖动的时间长度是一定的，只要我们避开这段抖动时期，检测稳定的时候的电平不久可以了吗？听起来确实不错，而且实际应用起来效果也还可以。于是，各种各样的书籍中，在提到按键检测的时候，总也不忘说道软件消抖。就像下面的伪代码所描述的一样。(假设按键按下时候，低电平有效)
If(0 == io_KeyEnter) //如果有键按下了
{
Delayms(20) ; //先延时20ms避开抖动时期
If(0 == io_KeyEnter) //然后再检测，如果还是检测到有键按下
{
return KeyValue ; //是真的按下了，返回键值
}
else
{
return KEY_NULL //是抖动，返回空的键值
}
while(0 == io_KeyEnter) ; //等待按键释放
}
乍看上去，确实挺不错，实际中呢？在实际的系统中，一般是不允许这么样做的。为什么呢？首先，这里的Delayms(20) , 让微控制器在这里白白等待了20 ms 的时间，啥也没干，考虑我在《学会释放CPU》一章中所提及的几点，这是不可取的。其次while(0 == io_KeyEnter) 所以合理的分配好微控制的处理时间，是编写按键程序的基础。 ;更是程序设计中的大忌(极少的特殊情况例外)。任何非极端情况下，都不要使用这样语句来堵塞微控制器的执行进程。原本是等待按键释放，结果CPU就一直死死的盯住该按键，其它事情都不管了，那其它事情不干了吗？你同意别人可不会同意
◎消除抖动有必要吗？
的确，软件上的消抖确实可以保证按键的有效检测。但是，这种消抖确实有必要吗？有人提出了这样的疑问。抖动是按键按下的过程中产生的，如果按键没有按下，抖动会产生吗？如果没有按键按下，抖动也会在I/O上出现，我会立刻把这个微控制器锤了，永远不用这样一款微控制器。所以抖动的出现即意味着按键已经按下，尽管这个电平还没有稳定。所以只要我们检测到按键按下，即可以返回键值，问题的关键是，在你执行完其它任务的时候，再次执行我们的按键任务的时候，抖动过程还没有结束，这样便有可能造成重复检测。所以，如何在返回键值后，避免重复检测，或者在按键一按下就执行功能函数，当功能函数的执行时间小于抖动时间时候，如何避免再次执行功能函数，就成为我们要考虑的问题了。这是一个仁者见仁，智者见智的问题，就留给大家去思考吧。所以消除抖动的目的是：防止按键一次
按下，多次响应。
“从单片机初学者迈向单片机工程师”之KEY主题讨论
基于状态转移的独立按键程序设计
本章所描述的按键程序要达到的目的：检测按键按下，短按，长按，释放。即通过按键的返回值我们可以获取到如下的信息：按键按下(短按)，按键长按，按键连_发，按键释放。不知道大家还记得小时候玩过的电子钟没有，就是外形类似于CALL 机(CALL )的那种，有一个小液晶屏，还有四个按键，功能是时钟，闹钟以及秒表。在调整时间的时候，短按+键每次调整值加一，长按的时候调整值连续增加。小的时候很好奇，这样的功能到底是如何实现的呢，今天就让我们来剖析它的原理吧。 机，好像是很古老的东西了
状态在生活中随处可见。譬如早上的时候，闹钟把你叫醒了，这个时候，你便处于清醒的状态，马上你就穿衣起床洗漱吃早餐，这一系列事情就是你在这个状态做的事情。做完这些后你会去等车或者开车去上班，这个时候你就处在上班途中的状态…..中午下班时间到了，你就处于中午下班的状态，诸如此类等等，在每一个状态我们都会做一些不同的事情，而总会有外界条件促使我们转换到另外一种状态，譬如闹钟叫醒我们了，下班时间到了等等。对于状态的定义出发点不同，考虑的方向不同，或者会有些许细节上面的差异，但是大的状态总是相同的。生活中的事物同样遵循同样的规律，譬如，用一个智能充电器给你的手机电池充电，刚开始，它是处于快速充电状态，随着电量的增加，电压的升高，当达到规定的电压时候，它会转换到恒压充电。总而言之，细心观察，你会发现生活中的总总都可以归结为一个个的状态，而状态的变换或者转移总是由某些条件引起同时伴随着一些动作的发生。我们的按键亦遵循同样的规律，下面让我们来简单的描绘一下它的状态流程转移图。
(原文件名:1.jpg)引用图片
下面对上面的流程图进行简要的分析。
首先按键程序进入初始状态S1，在这个状态下，检测按键是否按下，如果有按下，则进入按键消抖状态2，在下一次执行按键程序时候，直接由按键消抖状态进入按键按下状态3，在此状态下检测按键是否按下，如果没有按键按下，则返回初始状态S1，如果有则可以返回键值，同时进入长按状态S4，在长按状态下每次进入按键程序时候对按键时间计数，当计数值超过设定阈值时候，则表明长按事件发生，同时进入按键连_发状态S5。如果按键键值为空键，则返回按键释放状态S6，否则继续停留在本状态。在按键连_发状态下，如果按键键值为空键则返回按键释放状态S6，如果按键时间计数超过连_发阈值，则返回连_发按键值，清零时间计数后继续停留在本状态。
看了这么多，也许你已经有一个模糊的概念了，下面让我们趁热打铁，一起来动手编写按键驱动程序吧。
下面是我使用的硬件的连接图。
(原文件名:2.jpg)
引用图片
硬件连接很简单，四个独立按键分别接在P3^0------P3^3四个I/O上面。
因为51单片机I/O口内部结构的限制，在读取外部引脚状态的时候，需要向端口写1.在51单片机复位后，不需要进行此操作也可以进行读取外部引脚的操作。因此，在按键的端口没有复用的情况下，可以省略此步骤。而对于其它一些真正双向I/O口的单片机来说，将引脚设置成输入状态，是必不可少的一个步骤。
下面的程序代码初始化引脚为输入。
void KeyInit(void)
{
io_key_1 = 1 ;
io_key_2 = 1 ;
io_key_3 = 1 ;
io_key_4 = 1 ;
}
根据按键硬件连接定义按键键值
#define KEY_VALUE_1 0x0e
#define KEY_VALUE_2 0x0d
#define KEY_VALUE_3 0x0b
#define KEY_VALUE_4 0x07
#define KEY_NULL 0x0f
下面我们来编写按键的硬件驱动程序。
根据第一章所描述的按键检测原理，我们可以很容易的得出如下的代码：
static uint8 KeyScan(void)
{
if(io_key_1 == 0)return KEY_VALUE_1 ;
if(io_key_2 == 0)return KEY_VALUE_2 ;
if(io_key_3 == 0)return KEY_VALUE_3 ;
if(io_key_4 == 0)return KEY_VALUE_4 ;
return KEY_NULL ;
}
其中io_key_1等是我们按键端口的定义，如下所示：
sbit io_key_1 = P3^0 ;
sbit io_key_2 = P3^1 ;
sbit io_key_3 = P3^2 ;
sbit io_key_4 = P3^3 ;
KeyScan()作为底层按键的驱动程序，为上层按键扫描提供一个接口，这样我们编写的上层按键扫描函数可以几乎不用修改就可以拿到我们的其它程序中去使用，使得程序复用性大大提高。同时，通过有意识的将与底层硬件连接紧密的程序和与硬件无关的代码分开写，使得程序结构层次清晰，可移植性也更好。对于单片机类的程序而言，能够做到函数级别的代码重用已经足够了。
在编写我们的上层按键扫描函数之前，需要先完成一些宏定义。
//定义长按键的TICK数,以及连_发间隔的TICK数
#define KEY_LONG_PERIOD 100
#define KEY_CONTINUE_PERIOD 25
//定义按键返回值状态(按下,长按,连_发,释放)
#define KEY_DOWN 0x80
#define KEY_LONG 0x40
#define KEY_CONTINUE 0x20
#define KEY_UP 0x10
//定义按键状态
#define KEY_STATE_INIT 0
#define KEY_STATE_WOBBLE 1
#define KEY_STATE_PRESS 2
#define KEY_STATE_LONG 3
#define KEY_STATE_CONTINUE 4
#define KEY_STATE_RELEASE 5
接着我们开始编写完整的上层按键扫描函数，按键的短按，长按，连按，释放等等状态的判断均是在此函数中完成。对照状态流程转移图，然后再看下面的函数代码，可以更容易的去理解函数的执行流程。完整的函数代码如下：
void GetKey(uint8 *pKeyValue)
{
static uint8 s_u8KeyState = KEY_STATE_INIT ;
static uint8 s_u8KeyTimeCount = 0 ;
static uint8 s_u8LastKey = KEY_NULL ; //保存按键释放时候的键值
uint8 KeyTemp = KEY_NULL ;
KeyTemp = KeyScan() ; //获取键值
switch(s_u8KeyState)
{
case KEY_STATE_INIT :
{
if(KEY_NULL != (KeyTemp))
{
s_u8KeyState = KEY_STATE_WOBBLE ;
}
}
break ;
case KEY_STATE_WOBBLE : //消抖
{
s_u8KeyState = KEY_STATE_PRESS ;
}
break ;
case KEY_STATE_PRESS :
{
if(KEY_NULL != (KeyTemp))
{
s_u8LastKey = KeyTemp ; //保存键值,以便在释放按键状态返回键值
KeyTemp |= KEY_DOWN ; //按键按下
s_u8KeyState = KEY_STATE_LONG ;
}
else
{
s_u8KeyState = KEY_STATE_INIT ;
}
}
break ;
case KEY_STATE_LONG :
{
if(KEY_NULL != (KeyTemp))
{
if(++s_u8KeyTimeCount > KEY_LONG_PERIOD)
{
s_u8KeyTimeCount = 0 ;
KeyTemp |= KEY_LONG ; //长按键事件发生 s_u8KeyState = KEY_STATE_CONTINUE ;
}
}
else
{
s_u8KeyState = KEY_STATE_RELEASE ;
}
}
break ;
case KEY_STATE_CONTINUE :
{
if(KEY_NULL != (KeyTemp))
{
if(++s_u8KeyTimeCount > KEY_CONTINUE_PERIOD) {
s_u8KeyTimeCount = 0 ;
KeyTemp |= KEY_CONTINUE ;
}
}
else
{
s_u8KeyState = KEY_STATE_RELEASE ;
}
}
break ;
case KEY_STATE_RELEASE :
{
s_u8LastKey |= KEY_UP ;
KeyTemp = s_u8LastKey ;
s_u8KeyState = KEY_STATE_INIT ;
}
break ;
default : break ;
}
*pKeyValue = KeyTemp ; //返回键值
}
关于这个函数内部的细节我并不打算花过多笔墨去讲解。对照着按键状态流程转移图，然后去看程序代码，你会发现其实思路非常清晰。最能让人理解透彻的，莫非就是将整个程序自己看懂，然后想象为什么这个地方要这样写，抱着思考的态度去阅读程序，你会发现自己的程序水平会慢慢的提高。所以我更希望的是你能够认认真真的看完，然后思考。也许你会收获更多。
不管怎么样，这样的一个程序已经完成了本章开始时候要求的功能：按下，长按，连按，释放。事实上，如果掌握了这种基于状态转移的思想，你会发现要求实现其它按键功能，譬如，多键按下，功能键等等，亦相当简单，在下一章，我们就去实现它。
在主程序中我编写了这样的一段代码，来演示我实现的按键功能。
void main(void)
{
uint8 KeyValue = KEY_NULL;
uint8 temp = 0 ;
LED_CS11 = 1 ; //流水灯输出允许
LED_SEG = 0 ;
LED_DIG = 0 ;
Timer0Init() ;
KeyInit() ;
EA = 1 ;
while(1)
{
Timer0MainLoop() ;
KeyMainLoop(&KeyValue) ;
if(KeyValue == (KEY_VALUE_1 | KEY_DOWN)) P0 = ~1 ;
if(KeyValue == (KEY_VALUE_1 | KEY_LONG)) P0 = ~2 ;
if(KeyValue == (KEY_VALUE_1 | KEY_CONTINUE)) { P0 ^= 0xf0;}
if(KeyValue == (KEY_VALUE_1 | KEY_UP)) P0 = 0xa5 ;
}
}
按住第一个键，可以清晰的看到P0口所接的LED的状态的变化。当按键按下时候，第一个LED灯亮，等待2 S后第二个LED亮，第一个熄灭，表示长按事件发生。再过500 ms 第5~8个LED闪烁，表示连按事件发生。当释放按键时候，P0口所接的LED的状态为：
灭亮灭亮亮灭亮灭，这也正是P0 = 0xa5这条语句的功能。
矩阵键盘扫描原理 方法一： 逐行扫描：我们可以通过高四位轮流输出低电平来对矩阵键盘进行逐行扫描，当低四位接收到的数据不全为1的时候，说明有按键按下，然后通过接收到的数据是哪一位为0来判断是哪一个按键被按下。 方法二： 行列扫描：我们可以通过高四位全部输出低电平，低四位输出高电平。当接收到的数据，低四位不全为高电平时，说明有按键按下，然后通过接收的数据值，判断是哪一列有按键按下，然后再反过来，高四位输出高电平，低四位输出低电平，然后根据接收到的高四位的值判断是那一行有按键按下，这样就能够确定是哪一个按键按下了。
//行列扫描 #include
void delay10ms() { unsigned char a,b; for(a=38;a>0;a--) for(b=130;b>0;b--); } void keydown() //检测按下，按下时需要消抖，检测松开，返回按键值//没有按键时保持 { unsigned char n=0,key; GPIO_KEY=0x0f; if(GPIO_KEY!=0x0f)//读取按键是否按下 { delay10ms(); //延时10ms消抖 if(GPIO_KEY!=0x0f)//再次检测按键是否按下 { GPIO_KEY=0x0f;//测试列 switch(GPIO_KEY) { case 0x07: key=0;break;
课程设计-制作单片机的4X4矩阵键盘
目录 摘要.............................................. 错误!未定义书签。第一章硬件部分 (5) 第一节AT89C51 (5) 第二节4*4矩阵式键盘 (8) 第三节LED数码管 (11) 第四节硬件电路连接 (13) 第二章软件部分 (15) 第一节所用软件简介 (15) 第二节程序流程图 (18) 第三节程序 (20) 第三章仿真结果 (23) 心得体会 (26) 参考文献 (27)
第一章硬件部分 第一节AT89C51 AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。引脚如图所示 AT89C5 图1 AT89C51管脚 图 AT89C51其具有以下特性： 与MCS-51 兼容 4K字节可编程FLASH存储器 寿命：1000写/擦循环 数据保留时间：10年
全静态工作：0Hz-24MHz 三级程序存储器锁定 128×8位内部RAM 32可编程I/O线 两个16位定时器/计数器 5个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 特性概述: AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 接口，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。 管脚说明： VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。
#include
* 输出: 无 ***********************************************************************/ void delay() { _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); } /******************************************************************** * 名称: bit Busy(void) * 功能: 这个是一个读状态函数，读出函数是否处在忙状态 * 输入: 输入的命令值 * 输出: 无 ***********************************************************************/ bit Busy(void) { bit busy_flag = 0; RS = 0; RW = 1; E = 1; delay(); busy_flag = (bit)(P0 & 0x80); E = 0; return busy_flag; } /******************************************************************** * 名称: wcmd(uchar del) * 功能: 1602命令函数 * 输入: 输入的命令值 * 输出: 无 ***********************************************************************/ void wcmd(uchar del) { while(Busy()); RS = 0; RW = 0; E = 0; delay(); P0 = del; delay(); E = 1;
单片机实验报告 信息处理实验 实验二矩阵键盘 专业：电气工程及其自动化 指导老师：高哲 组员：明洪开张鸿伟张谦赵智奇 学号：152703117 \152703115\152703118\152703114室温：18 ℃日期：2017 年10 月25日
矩阵键盘 一、实验内容 1、编写程序，做到在键盘上每按一个键(0－F)用数码管将该建对应的名字显示出来。按其它键没有结果。 二、实验目的 1、学习独立式按键的查询识别方法。 2、非编码矩阵键盘的行反转法识别方法。 3、掌握键盘接口的基本特点，了解独立键盘和矩阵键盘的应用方法。 4、掌握键盘接口的硬件设计方法，软件程序设计和贴士排错能力。 5、掌握利用Keil51软件对程序进行编译。 6、会根据实际功能，正确选择单片机功能接线，编制正确程序。对实验结果 能做出分析和解释，能写出符合规格的实验报告。 三、实验原理 1、MCS51系列单片机的P0～P3口作为输入端口使用时必须先向端口写入“1”。 2、用查询方式检测按键时，要加入延时(通常采用软件延时10～20mS)以消除抖动。 3、识别键的闭合，通常采用行扫描法和行反转法。行扫描法是使键盘上某一行线为低电平，而其余行接高电平，然
后读取列值，如读列值中某位为低电平，表明有键按下，否则扫描下一行，直到扫完所有行。 行反转法识别闭合键时，要将行线接一并行口，先让它工作在输出方式，将列线也接到一个并行口，先让它工作于输入方式，程序使CPU通过输出端口在各行线上全部送低电平，然后读入列线值，如此时有某键被按下，则必定会使某一列线值为0。然后，程序对两个并行端口进行方式设置，使行线工作于输入方式，列线工作于输出方式，并将刚才读得的列线值从列线所接的并行端口输出，再读取行线上输入值，那么，在闭合键所在行线上的值必定为0。这样，当一个键被接下时，必定可以读得一对唯一的行线值和列线值。 由于51单片机的并口能够动态地改变输入输出方式，因此，矩阵键盘采用行反转法识别最为简便。 行反转法识别按键的过程是：首先，将4个行线作为输出，将其全部置0，4个列线作为输入，将其全部置1，也就是向P1口写入0xF0；假如此时没有人按键，从P1口读出的值应仍为0xF0；假如此时1、4、7、0四个键中有一个键被按下，则P1.6被拉低，从P1口读出的值为0xB0；为了确定是这四个键中哪一个被按下，可将刚才从P1口读出的数的低四位置1后再写入P1口，即将0xBF写入P1口，使P1.6为低，其余均为高，若此时被按下的键是“4”，则P1.1被拉低，从P1口读出的值为0xBE；这样，当只有一个键被按下时，每一个键只有唯一的反转码，事先为12个键的反转码建一个表，通过查表就可知道是哪个键被按下了。
二、设计内容 1、本设计利用各种器件设计，并利用原理图将8255单元与键盘及数码管显示单元连接，扫描键盘输入，最后将扫描结果送入数码管显示。键盘采用4*4键盘，每个数码管可以显示0-F共16个数。将键盘编号，记作0-F，当没按下其中一个键时，将该按键对应的编号在一个数码管上显示出来，当在按下一个 键时，便将这个按键的编号在下一个数码管上显示，数码管上 可以显示最近6次按下的按键编号。 设计并实现一4×4键盘的接口，并在两个数码管上显示键盘所在的行与列。 三、问题分析及方案的提出 4×4键盘的每个按键均和单片机的P1口的两条相连。若没有按键按下时，单片机P1口读得的引脚电平为“1”；若某一按键被按下，则该键所对应的端口线变为地电平。单片机定时对P1口进行程序查询，即可发现键盘上是否有按键按下以及哪个按键被按下。 实现4×4键盘的接口需要用到单片机并编写相应的程序来识别键盘的十六个按键中哪个按键被按下。因为此题目还要求将被按下的按键显示出来，因此可以用两个数码管来分别显示被按下的按键的行与列
表示任意一个十六进制数)分别表示键盘的第二行、第三行、第四行;0xXE、0xXD、0xXB、0xX7(X表示任意一个十六进制数)则分别表示键盘的第一列、第二列、第三列和第四列。例如0xD7是键盘的第二行第四列的按键 对于数码管的连接，采用了共阳极的接法，其下拉电阻应保证芯片不会因为电流过大而烧坏。 五、电路设计及功能说明 4×4键盘的十六个按键分成四行四列分别于P1端口的八条I/O 数据线相连；两个七段数码管分别与单片机的P0口和P2口的低七 位I/O数据线相连。数码管采用共阳极的接法，所以需要下拉电阻 来分流。结合软件程序，即可实现4×4键盘的接口及显示的设计。 当按下键盘其中的一个按键时，数码管上会显示出该按键在4×4键 盘上的行值和列值。所以实现了数码管显示按键位置的功能 四、设计思路及原因 对于4×4键盘，共有十六个按键。如果每个按键与单片机的一个引脚相连，就会占用16个引脚，这样会使的单片机的接口不够用（即使够用，也是对单片机端口的极大浪费）。因此我们应该行列式的接法。行列式非编码键盘是一种把所有按键排列成行列矩阵的键盘。在这种键若没有按键按下时，单片机从P1口读得的引脚电平为“1”；若某一按键被按下，则该键所对应的端口线变为地电平。因此0xEX(X表示任意4×4键盘的第一行中的某个按键被按下，相应的0xDX、0xBX、0x7X(X 二、实验内容
/*----------------------------------------------- 名称：矩阵键盘依次输入控制使用行列逐级扫描 论坛：https://www.doczj.com/doc/7616000284.html, 编写：shifang 日期：2009.5 修改：无 内容：如计算器输入数据形式相同从右至左使用行列扫描方法 ------------------------------------------------*/ #include
/*编译环境：Keil 7.50A c51 */ /*******************************************************/ /*********************************包含头文件********************************/ #include
实验七单片机键盘LED显示实验 一、实验目的 1、掌握键盘和LED显示器的接口方法和编程方法。 2、掌握键盘扫描和LED八段码显示器的工作原理。 3、学习并口扩展的程序编写方法。 二、实验说明 利用实验仪提供的键盘扫描电路和显示电路,做一个扫描键盘和数码显示实验，把按键输入的键码在六位数码管上显示出来。 实验程序可分成三个模块。 ①键输入模块：扫描键盘、读取一次键盘并将键值存入键值缓冲单元。 ②显示模块：将显示单元的内容在显示器上动态显示。 ③主程序：调用键输入模块和显示模块。 三、实验仪器 计算机 伟福实验箱（lab2000P ） 四、实验内容 1、本实验仪提供了一个6×4的小键盘，向列扫描码地址(0X002H)逐列输出低电平，然后从行码地址(0X001H)读回。如果有键按下,则相应行的值应为低,如果无键按下，由于上拉的作用，行码为高。这样就可以通过输出的列码和读取的行码来判断按下的是什么键。在判断有键按下后，要有一定的延时，防止键盘抖动。地址中的X是由KEY/LED CS 决定，参见地址译码。做键盘和LED实验时，需将KEY/LED CS 接到相应的地址译码上。以便用相应的地址来访问。例如将KEY/LED CS信号接CS0上，则列扫描地址为08002H，行码地址为08001H。列扫描码还可以分时用作LED的位选通信号。 2、本实验仪提供了6 位8段码LED显示电路，只要按地址输出相应数据，就可以实现对显示器的控制。显示共有6位，用动态方式显示。8位段码、6位位码是由两片74LS374输出。位码经MC1413或ULN2003倒相驱动后，选择相应显示位。 3、本实验仪中8位段码输出地址为0X004H，位码输出地址为0X002H。此处X是由KEY/LED CS 决定，参见地址译码。做键盘和LED实验时，需将KEY/LED CS 接到相应的地址译码上。以便用相应的地址来访问。例如，将KEY/LED CS 接到CS0上，则段码地址为08004H，位码地址为08002H。 五、思考题 1、按键接收到的数据加1显示出来； 2、实现第2功能键，即按下A后，再按下0－9键为加1显示； 3、保存前一个接收到的数据，数据向前推动显示。 六、源程序修改原理及其仿真结果 原程序： OUTBIT equ 08002h ; 位控制口 OUTSEG equ 08004h ; 段控制口 IN equ 08001h ; 键盘读入口 LEDBuf equ 60h ; 显示缓冲 ljmp Start
实验 4 键盘实验 一、实验目的： 1．掌握 8255A 编程原理。 2．了解键盘电路的工作原理。 3．掌握键盘接口电路的编程方法。 二、实验设备： CPU 挂箱、 8031CPU 模块 三、实验原理： 1．识别键的闭合，通常采用行扫描法和行反转法。 行扫描法是使键盘上某一行线为低电平，而其余行接高电平，然后读取列值，如所读列值中某位为低电平，表明有键按下，否则扫描下一行，直到扫完所有行。 本实验例程采用的是行反转法。 行反转法识别键闭合时，要将行线接一并行口，先让它工作于输出方式，将列线也接到一个并行口，先让它工作于输入方式，程序使 CPU 通过输出端口往各行线上全部送低电平，然后读入列线值，如此时有某键被按下，则必定会使某一列线值为 0。然后，程序对两个并行端口进行方式设置，使行线工作于输入方式，列线工作于输出方式，并将刚才读得的列线值从列线所接的并行端口输出，再读取行线上的输入值，那么，在闭合键所在的行线上的值必定为 0 。这样，当一个键被按下时，必定可以读得一对唯一的行线值和列线值。 2．程序设计时，要学会灵活地对8255A 的各端口进行方式设置。 3．程序设计时，可将各键对应的键值（行线值、列线值）放在一个表中，将要显示的 0?F字符放在另一个表中，通过查表来确定按下的是哪一个键并正确显示出来。 实验题目 利用实验箱上的 8255A 可编程并行接口芯片和矩阵键盘，编写程序，做到在键盘上每 按一个数字键（0?F）,用发光二极管将该代码显示出来。 四、实验步骤： 将键盘 RL10 ? RL17 接 8255A 的 PB0 ? PB7；KA10 ? KA12 接 8255A 的 PA0? PA2； PC0?PC7接发光二极管的 L1?L8 ; 8255A 芯片的片选信号 8255CS接CS0。 五、实验电路：
/*风清云扬*/ # include } else if(temp0==0x0b) { switch (temp1) { case 0xe0: num=12;break; case 0xd0: num=11;break; case 0xb0: num=10;break; case 0x70: num=9;break; default:num=0;break; } } else if(temp0==0x07) { switch (temp1) { case 0xe0: num=16;break; case 0xd0: num=15;break; case 0xb0: num=14;break; case 0x70: num=13;break; default:num=0;break; } } } } return num; } void main() { char num; while(1) { num=key_scan(); P2=num/10; P3=num%10; } } //行列扫描程序，可以自己定义端口和扫描方式，这里做简单介绍 #include 1、设计原理 (1)如图14.2所示，用单片机的并行口P3连接4×4矩阵键盘，并以单片机的P3.0-P3.3各管脚作输入线，以单片机的P3.4-P3.7各管脚作输出线，在数码管上显示每个按键“0-F”的序号。 (2)键盘中对应按键的序号排列如图14.1所示。 2、参考电路 图14.2 4×4矩阵式键盘识别电路原理图 3、电路硬件说明 (1)在“单片机系统”区域中，把单片机的P3.0-P3.7端口通过8联拨动拨码开关JP3连接到“4×4行列式键盘”区域中的M1-M4，N1-N4端口上。 (2)在“单片机系统”区域中，把单片机的P0.0-P0.7端口连接到“静态数码显示模块”区域中的任何一个a-h端口上;要求：P0.0对应着a，P0.1对应着b，……，P0.7对应着h。 4、程序设计内容 (1)4×4矩阵键盘识别处理。 (2)每个按键都有它的行值和列值，行值和列值的组合就是识别这个按键的编码。矩阵的行线和列线分别通过两并行接口和CPU通信。键盘的一端(列线)通过电阻接VCC，而接地是通过程序输出数字“0”实现的。键盘处理程序的任务是：确定有无键按下，判断哪一个键按下，键的功能是什么?还要消除按键在闭合或断开时的抖动。两个并行口中，一个输出扫描码，使按键逐行动态接地;另一个并行口输入按键状态，由行扫描值和回馈信号共同形成键编码而识别按键，通过软件查表，查出该键的功能。 5、程序流程图(如图14.3所示) 6、汇编源程序 ;;;;;;;;;;定义单元;;;;;;;;;; COUNT EQU 30H ;;;;;;;;;;入口地址;;;;;;;;;; ORG 0000H LJMP START ORG 0003H RETI ORG 000BH RETI ORG 0013H RETI ORG 001BH RETI ORG 0023H RETI ORG 002BH RETI ;;;;;;;;;;主程序入口;;;;;;;;;; ORG 0100H START: LCALL CHUSHIHUA LCALL PANDUAN LCALL XIANSHI LJMP START ;;;;;;;;;;初始化程序;;;;;;;;;; 学校代码 10126 学号科研创新训练论文 题目基于C51单片机的蜂鸣器和流水灯的 应用 院系内蒙古大学鄂尔多斯学院 专业名称自动化 年级 2013 级 学生姓名高乐 指导教师高乐奇 2015年06月20日 基于C51单片机的蜂鸣器和流水灯的应用 摘要 当今时代是一个新技术层出不穷的时代，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未见的速度被单片机智能控制系统所取代。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。本文介绍了单片机的发展及应用，和基于单片机的蜂鸣器和流水灯的知识及应用，还介绍了此次我所设计的课题。 关键词：C-51单片机，控制系统，流水灯，蜂鸣器，程序设计 The application of buzzer and flowing water light based on C51 MCU Author:GaoLe Tutor:GaoLeQi Abstract This age is a new technology emerge in endlessly era, in the electronic field especially automation intelligent control field, the traditional schism components or digital logic circuit, is composed of control system with unprecedented speed was replaced by micro-controller intelligent control system. SCM has small, strong function, low cost, etc, it can be said that wide application, intelligent control and automatic control core is the micro-controller.This article introduces the MCU development and application,the knowledge and application of buzzer and flowing water light based on MCU,then introduces the task I have designed this time. Keyword:C51 micro-controller,control system,flowing water light,buzzer ,programming 长沙学院 《单片机原理及应用》 课程设计说明书 题目液晶显示4*4矩阵键盘按键号 程序设计 系(部)电子与通信工程系 专业(班级)电气1班 姓名龙程 学号09 指导教师刘辉、谢明华、王新辉、马凌 云 起止日期— 长沙学院课程设计鉴定表 《单片机技术及应用》课程设计任务书系(部)：电子与电气工程系专业：11级电子一班指导教师：谢明华、刘辉 目录 前言 .......................................................................................................................................... 错误!未定义书签。 一、课程设计目的 .................................................................................................................... 错误!未定义书签。 二、设计内容及原理 ................................................................................................................ 错误!未定义书签。 单片机控制系统原理 ...................................................................................................... 错误!未定义书签。 阵键盘识别显示系统概述 ................................................................................................ 错误!未定义书签。 键盘电路 ............................................................................................................................ 错误!未定义书签。 12864显示器 ................................................................................................................... 错误!未定义书签。 整体电路图 ........................................................................................................................ 错误!未定义书签。 仿真结果 ............................................................................................................................ 错误!未定义书签。 三、实验心得与体会 ................................................................................................................ 错误!未定义书签。 四、实验程序 ............................................................................................................................ 错误!未定义书签。参考文献 .................................................................................................................................... 错误!未定义书签。 实验4 键盘实验 一、实验目的： 1．掌握8255A编程原理。 2．了解键盘电路的工作原理。 3．掌握键盘接口电路的编程方法。 二、实验设备： CPU挂箱、8031CPU模块 三、实验原理： 1．识别键的闭合，通常采用行扫描法和行反转法。 行扫描法是使键盘上某一行线为低电平，而其余行接高电平，然后读取列值，如所读列值中某位为低电平，表明有键按下，否则扫描下一行，直到扫完所有行。 本实验例程采用的是行反转法。 行反转法识别键闭合时，要将行线接一并行口，先让它工作于输出方式，将列线也接到一个并行口，先让它工作于输入方式，程序使CPU通过输出端口往各行线上全部送低电平，然后读入列线值，如此时有某键被按下，则必定会使某一列线值为0。然后，程序对两个并行端口进行方式设置，使行线工作于输入方式，列线工作于输出方式，并将刚才读得的列线值从列线所接的并行端口输出，再读取行线上的输入值，那么，在闭合键所在的行线上的值必定为0。这样，当一个键被按下时，必定可以读得一对唯一的行线值和列线值。 2．程序设计时，要学会灵活地对8255A的各端口进行方式设置。 3．程序设计时，可将各键对应的键值（行线值、列线值）放在一个表中，将要显示的0～F字符放在另一个表中，通过查表来确定按下的是哪一个键并正确显示出来。 实验题目 利用实验箱上的8255A可编程并行接口芯片和矩阵键盘，编写程序，做到在键盘上每按一个数字键（0～F），用发光二极管将该代码显示出来。 四、实验步骤： 将键盘RL10～RL17接8255A的PB0～PB7；KA10～KA12接8255A的PA0～PA2；PC0～PC7接发光二极管的L1～L8；8255A芯片的片选信号8255CS接CS0。 五、实验电路： 4×4矩阵键盘51单片机识别实验与程序 1．实验任务 如图4.14.2所示，用AT89S51的并行口P1接4×4矩阵键盘，以P1.0－P1.3作输入线，以P1.4－P1.7作输出线；在数码管上显示每个按键的“0－F”序号。对应的按键的序号排列如图4.14.1所示 图4.14.1 2．硬件电路原理图 图4.14.2 3．系统板上硬件连线 （1．把“单片机系统“区域中的P3.0－P3.7端口用8芯排线连接到“4X4行列式键盘”区域中的C1－C4 R1－R4端口上； （2．把“单片机系统”区域中的P0.0/AD0－P0.7/AD7端口用8芯排线连接到“四路静态数码显示模块”区域中的任一个a－h端口上；要求：P0.0/AD0对应着a，P0.1/AD1对应着b，……，P0.7/AD7对应着h。 4．程序设计内容 （1．4×4矩阵键盘识别处理 （2．每个按键有它的行值和列值，行值和列值的组合就是识别这个按键的编码。矩阵的行线和列线分别通过两并行接口和CPU通信。每个按键 的状态同样需变成数字量“0”和“1”，开关的一端（列线）通过电 阻接VCC，而接地是通过程序输出数字“0”实现的。键盘处理程序的 任务是：确定有无键按下，判断哪一个键按下，键的功能是什么；还 要消除按键在闭合或断开时的抖动。两个并行口中，一个输出扫描码， 使按键逐行动态接地，另一个并行口输入按键状态，由行扫描值和回 馈信号共同形成键编码而识别按键，通过软件查表，查出该键的功能。 5．程序框图 图4.14.3 C语言源程序 #include #include单片机矩阵键盘行列扫描程序学习资料
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基于C51单片机矩阵键盘控制蜂鸣器的应用
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