（51单片机）第四章-键盘检测原理及应用实现-独立键盘检测

USTC小璇风2024-03-05 12:46

目录

[4.1 独立键盘检测](#4.1 独立键盘检测)

独立按键的简单应用示例：

防抖功能的简单实现示例：

一个在一小时以内实现分钟可调的倒计时闹钟示例：

参考资料

键盘分为编码键盘和非编码键盘。键盘上闭合键的识别由专用的硬件编码器实现，并产生键盘号或键值成为编码键盘，如计算机键盘。而凭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（矩阵式）键盘。

4.1 独立键盘检测

机械弹性开关 弹性/贴片式/自锁式小按键

原理：将按键的一端接地，另一端与单片机的某个I/O口相连，开始时先给该I/O口赋一高电平，然后让单片机不断检测该I/O口是否变为低电平。当按键闭合时，即相当于用该I/O口通过按键与地相连，变成低电平，程序一旦检测到I/O口变成低电平则说明按键被按下，然后执行对应的指令。

实际波形在按下和释放的瞬间有抖动现象，抖动的时间长短和按键的机械特性有关，一般为5~10ms，而动作中稳定闭合的时间超过20ms，这里采用软件延时的方法解决。编写单片机IDE键盘检测程序时，一般在检测按下时加入去抖延时，检测松手时则无需，流程图如下：

TX-1C实验板上独立键盘（S2~S5）与单片机（P3.4~P3.7）相连接原理：

独立按键的简单应用示例：

cs 复制代码 
#include<reg52.h>
sbit led1=P1^0; //声明第1号发光二极管（0亮1灭）
sbit beep=P2^3; //声明蜂鸣器引脚（0响1灭）
sbit key1=P3^4; //声明独立按键1

void main()
{
	P3=0xff; //独立按键S2~S5全部置初始高电平
	while(1) 
	{
		if(key1==0) //按下后，独立按键1处于低电平
		{
			led1=0;
			beep=0;
		}
		else //否则处于高电平
		{
			led1=1;
			beep=1;
		}
	}
}

防抖关键部分代码分析：

防抖功能的简单实现示例：

cs 复制代码 
#include<reg52.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int

sbit led1=P1^0; //声明第1号发光二极管（0亮1灭）
sbit beep=P2^3; //声明蜂鸣器引脚（0响1灭）
sbit dula=P2^6; //声明U1锁存器的锁存端
sbit wela=P2^7; //声明U2锁存器的锁存端
sbit key1=P3^4; //声明独立按键1

uint num;
uchar code table[]=
{
	0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,
	0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71
};

void  delayxms(uint);

void main()
{
	wela=1;
	P0=0xfe; //仅打开左端第一个数码管
	wela=0;
	P3=0xff; //消影
	dula=1;
	P0=table[0]; //初始状态显示"0"
	dula=0;
	P3=0xff; //消影
	while(1)
	{
		if(key1==0)
		{
			delayms(10); //检测按下延迟
			if(key1==0)
			{
				led1=0;
				beep=0;
				num++;
				if(num==10) num=0;
			}
			while(!key1);//松手检测，不松开key1=0，while始终循环
			//松开key1=1，while退出，退出此次检测程序
			delayms(5);
			while(!key1)//检测松手延迟
		}
		else
		{
			led1=1;
			beep=1;
		}
		dula=1;
		P0=table[num];
		dula=0;
	}
}

void delayxms(uint xms) //延时函数
{
	uint i,j;
	for(i=xms;i>0;i--)
		for(j=110;j>0;j--);	
}

书上例程：用数码管的前两位显示一个十进制数，变化范围为 00~59，开始时显示 00,每按下 S2 键一次，数值加 1;每按下 S3 键一次，数值减 1;每按下 S4 键一次，数值归零;按下 S5 键一次，利用定时器功能使数值开始自动每秒加1，再次按下S5 键，数值停止自动加1，保持显示原数。

cs 复制代码 
#include<reg52.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int

sbit dula=P2^6; //声明U1锁存器的锁存端
sbit wela=P2^7; //声明U2锁存器的锁存端
sbit led1=P1^0; //声明第1号发光二极管（0亮1灭）
sbit beep=P2^3;	//声明蜂鸣器引脚（0响1灭）
sbit key1=P3^4; //声明独立按键1（S2）
sbit key2=P3^5; //声明独立按键2（S3）
sbit key3=P3^6; //声明独立按键3（S4）
sbit key4=P3^7; //声明独立按键4（S5）

uchar code dula_table[]={ //段选数码库
	0x3f,0x06,0x5b,0x4f, // 0,1,2,3
	0x66,0x6d,0x7d,0x07, //4,5,6,7
	0x7f,0x6f,0x77,0x7c, //8,9,10,11
	0x39,0x5e,0x79,0x71  //12,13,14,15
};

uchar code wela_table[]=  //片选数码库
{
	  0xdf/*最低位*/,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe/*最高位*/	//从右向左数第一到六位
};

uchar num_timer1,num_display; // 定义两个全局变量

void main()
{
	void init_timer1(); //定时器1初始化函数
	void init_wedu(); //数码管位选段选初始化函数
	void delayxms(uint xms); //延时函数
	void keyscan(); //按键函数
	void display(uchar numdis); //数码管显示函数

	init_timer1(); //定时器1初始化
	init_wedu(); //数码管位选段选初始化
	led1=1;	//初始化，二极管灯灭
	beep=1;	//初始化，蜂鸣器不响

	while(1)
	{
		keyscan(); //按键函数
		display(num_display);  //数码管显示函数
	}
}

void init_timer1() //定时器1初始化函数
{
	TMOD=0x10;//设置定时器1的工作方式为1（0001）
	TH1=(65536-45872)/256; //装初值 50ms一次中断（45872） 5ms一次中断（4608） 
	TL1=(65536-45872)%256; //装初值
	EA=1; //打开总中断
	ET1=1; //打开定时器1中断
	TR1=0; //初始化先暂停定时器1
	num_timer1=0; //定时器1的计数初值置为0	
}

void init_wedu() //数码管位选段选初始化函数
{
	dula=0; //初始化，段选置0
	wela=0; //初始化，片选置0
}


void delayxms(uint xms) //延时函数 ms为单位
{
	uint x,y;
	for(x=xms;x>0;x--)
		for(y=124;y>0;y--);	
} 

void keyscan() //按键函数
{
	if(key1==0)
	{
		delayxms(10); //检测按下延迟
		if(key1==0)
		{
			led1=0;
			beep=0;
			num_display++; //进位加1
			if(num_display==60) num_display=0; //超过59则归0
		}
		while(!key1);//松手检测，不松开key1=0，while始终循环
			     //松开key1=1，while退出，退出此次检测程序
		delayxms(5);
		while(!key1);//检测松手延迟
	}
	else if(key2==0)
	{
		delayxms(10); //检测按下延迟
		if(key2==0)
		{
			led1=0;
			beep=0;
			if(num_display==0) num_display=60; //减过于0回到60
			num_display--; //减1操作
		}
		while(!key2);//松手检测，不松开key2=0，while始终循环
			     //松开key2=1，while退出，退出此次检测程序
		delayxms(5);
		while(!key2);//检测松手延迟
	}
	else if(key3==0)
	{
		delayxms(10); //检测按下延迟
		if(key3==0)
		{
			led1=0;
			beep=0;
			num_display=0; //清0
		}
		while(!key3);//松手检测，不松开key3=0，while始终循环
			     //松开key3=1，while退出，退出此次检测程序
		delayxms(5);
		while(!key3);//检测松手延迟
	}
	else if(key4==0)
       	{
		delayxms(10); //检测按下延迟
		if(key4==0)
		{
		    	led1=0;
			beep=0;		 
			TR1=~TR1; // 启动或停止定时器
		}
		while(!key4);//松手检测，不松开key4=0，while始终循环
			     //松开key4=1，while退出，退出此次检测程序
		delayxms(5);
		while(!key4);//检测松手延迟
	}
	else
	{
		led1=1;
		beep=1;
	}	
}

void display(uchar numdis) //数码管显示函数 
{
	uchar shi,ge; //分离两个分别要显示的数
	shi=numdis/10;
	ge=numdis%10;
	
	//十位
	wela=1; //打开U2锁存端
	P0=wela_table[5]; //送入U2锁存端
	wela=0; //关闭U2锁存端
	P0=0xc0; //消影，防止P0残留电位信号干扰段选
	dula=1; //打开U1锁存端
	P0=dula_table[shi]; //送入段选信号
	dula=0; //关闭U1锁存端
	P0=0xff; //消影，防止P0残留电位信号干扰片选
	delayxms(1);
	
	//个位
	wela=1; //打开U2锁存端
	P0=wela_table[4]; //送入U2锁存端
	wela=0; //关闭U2锁存端
	P0=0xc0; //消影，防止P0残留电位信号干扰段选
	dula=1; //打开U1锁存端
	P0=dula_table[ge]; //送入段选信号
	dula=0; //关闭U1锁存端
	P0=0xff; //消影，防止P0残留电位信号干扰片选
	delayxms(1);	
}  

void T1_time() interrupt 3 //中断程序
{
	TH1=(65536-45872)/256; //装初值 50ms一次中断（45872） 5ms一次中断（4608）
	TL1=(65536-45872)%256; //装初值
	num_timer1++;
	if(num_timer1==20) // num_timer1==20等价于1s
	{
		beep=0;
		delayxms(10);
		num_timer1=0; //清0重新计数
		num_display++;
		if(num_display==60) num_display=0; 
	}
}

一个在一小时以内实现分钟可调的倒计时闹钟示例：

功能：按下S2分钟减1，按下S3秒数减1，按下S4毫秒10减1，按下S5启动/暂停闹钟，闹钟计时结束响铃

原答案：

https://blog.csdn.net/qq_46369644/article/details/122756617?spm=1001.2014.3001.5502

新的解决方案：

cs 复制代码 
#include<reg52.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define ul unsigned long

sbit dula=P2^6; //声明U1锁存器的锁存端
sbit wela=P2^7; //声明U2锁存器的锁存端
sbit led1=P1^0; //声明第1号发光二极管（0亮1灭）
sbit beep=P2^3;	//声明蜂鸣器引脚（0响1灭）
sbit key1=P3^4; //声明独立按键1（S2）
sbit key2=P3^5; //声明独立按键2（S3）
sbit key3=P3^6; //声明独立按键3（S4）
sbit key4=P3^7; //声明独立按键4（S5）

uchar code dula_table[]={ //段选数码库
	0x3f,0x06,0x5b,0x4f, // 0,1,2,3
	0x66,0x6d,0x7d,0x07, //4,5,6,7
	0x7f,0x6f,0x77,0x7c, //8,9,10,11
	0x39,0x5e,0x79,0x71  //12,13,14,15
};

uchar code wela_table[]=  //片选数码库
{
	  0xdf/*最低位*/,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe/*最高位*/	//从右向左数第一到六位
};

uchar dula_num,wela_num,num_timer1; // 定义段选、位选、计时器1的计数的全局变量
uint min10,min,s10,s,ms100,ms10,wei; //数字位数
ul num_display; //总体数字

void main()
{
	void init_timer1(); //定时器1初始化函数
	void init_wedu(); //数码管位选段选初始化函数
	void delayxms(uint xms); //延时函数
	void wedu(uchar dula_num,uchar wela_num); //数码管位选段选函数
	void calculate(); //数位数字计算函数
	void keyscan(); //按键函数
	void display(); //数码管显示函数

	init_timer1(); //定时器1初始化
	init_wedu(); //数码管位选段选初始化
	led1=1;	//初始化，二极管灯灭
	beep=1;	//初始化，蜂鸣器不响
	num_display=360000; //初始化
	calculate(); //数位数字计算函数

	while(1)
	{
		calculate(); //数位数字计算函数
		keyscan(); //按键函数
		display();  //数码管显示函数
		if(num_display==0) //计时结束闹铃开始响
		{
			while(1)
			{
				beep=0;
				delayxms(100);
				beep=1;
				delayxms(100);
			}
		}
	}
}

void init_timer1() //定时器1初始化函数
{
	TMOD=0x10;//设置定时器1的工作方式为1（0001）
	TH1=(65536-4608)/256; //装初值 50ms一次中断（45872） 10ms一次中断（4608） 
	TL1=(65536-4608)%256; //装初值
	EA=1; //打开总中断
	ET1=1; //打开定时器1中断
	TR1=0; //初始化先暂停定时器1
	num_timer1=0; //定时器1的计数初值置为0	
}

void init_wedu() //数码管位选段选初始化函数
{
	dula=0; //初始化，段选置0
	wela=0; //初始化，片选置0
}


void delayxms(uint xms) //延时函数 ms为单位
{
	uint x,y;
	for(x=xms;x>0;x--)
		for(y=124;y>0;y--);	
} 

void wedu(uchar dula_num,uchar wela_num) //数码管位选段选函数
{
	wela=1; //打开U2锁存端
	P0=wela_table[wela_num]; //送入U2锁存端
	wela=0; //关闭U2锁存端
	P0=0xc0; //消影，防止P0残留电位信号干扰段选
	dula=1; //打开U1锁存端
	P0=dula_table[dula_num]; //送入段选信号
	dula=0; //关闭U1锁存端
	P0=0xff; //消影，防止P0残留电位信号干扰片选
	delayxms(1);
}

void calculate() //数位数字计算函数
{
	min10 = num_display/60000;
	min =  (num_display%60000)/6000;
	s10=((num_display%60000%6000))/1000;
	s=(((num_display%60000%6000))%1000)/100;
	ms100=((((num_display%60000%6000))%1000)%100)/10;
	ms10=((((num_display%60000%6000))%1000)%100)%10;	
}

void keyscan() //按键函数
{
	if(key1==0)
	{
		delayxms(10); //检测按下延迟
		if(key1==0)
		{
			led1=0;
			beep=0;
			num_display=num_display-6000; //分钟位-1
			if(min10==0 && min==0) num_display=num_display+60*6000; //小于0回59
		}
		while(!key1);//松手检测，不松开key1=0，while始终循环
			     //松开key1=1，while退出，退出此次检测程序
		delayxms(5);
		while(!key1);//检测松手延迟
	}
	else if(key2==0)
	{
		delayxms(10); //检测按下延迟
		if(key2==0)
		{
			led1=0;
			beep=0;
			if(s10==0 && s==0) num_display=num_display+60*100; //小于0回到59
			num_display=num_display-100; //秒位-1
		}
		while(!key2);//松手检测，不松开key2=0，while始终循环
			     //松开key2=1，while退出，退出此次检测程序
		delayxms(5);
		while(!key2);//检测松手延迟
	}
	else if(key3==0)
	{
		delayxms(10); //检测按下延迟
		if(key3==0)
		{
			led1=0;
			beep=0;
			if(ms100==0 &&  ms10==0) num_display=num_display+59*1; //小于0回到59
			num_display=num_display-1; //10毫秒位-1
		}
		while(!key3);//松手检测，不松开key3=0，while始终循环
			     //松开key3=1，while退出，退出此次检测程序
		delayxms(5);
		while(!key3);//检测松手延迟
	}
	else if(key4==0)
       	{
		delayxms(10); //检测按下延迟
		if(key4==0)
		{
		    	led1=0;
			beep=0;		 
			TR1=~TR1; // 启动或停止定时器
		}
		while(!key4);//松手检测，不松开key4=0，while始终循环
			     //松开key4=1，while退出，退出此次检测程序
		delayxms(5);
		while(!key4);//检测松手延迟
	}
	else
	{
		led1=1;
		beep=1;
	}	
}

void display() //数码管显示函数 
{
	for(wei=0;wei<6;wei++)
	{
		switch(wei)
		{
			case 0: wedu(ms10,wei);break;
			case 1: wedu(ms100,wei);break;
			case 2: wedu(s,wei);break;
			case 3: wedu(s10,wei);break;
			case 4: wedu(min,wei);break;
			case 5: wedu(min10,wei);break;
		}
		dula=1; //打开U1锁存端
		P0=0x00; //防止最高位数码管过亮
		dula=0; //关闭U1锁存端	
	}
}

void T1_time() interrupt 3 //中断程序
{
	TH1=(65536-4608)/256; //装初值 50ms一次中断（45872） 5ms一次中断（4608）
	TL1=(65536-4608)%256; //装初值
	num_timer1++;
	if(num_timer1==2) // num_timer1==2等价于0.01s
	{
		num_timer1=0; //清0重新计数
		num_display--;
		if(num_display==0) TR0=0; //计时结束停止定时器
	}
}

参考资料：

1\] 郭天祥. 新概念51单片机C语言教程：入门、提高、开发、拓展全攻略\[M\]. 北京: 电子工业出版社, 2009.

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