1、第六節按鍵的應用6.1按鍵簡介同學們！現在你們已經能熟練的使用數碼管了，那么，我們就可以用數碼管干些事情了，先設計個表吧。調表需要用按鍵，0K,讓我們來練習使用按鍵/<。按鍵分為編碼按鍵和非編碼按鍵。如果按鍵的識別由專門的按鍵編碼器識別并輸出特定的鍵值或編碼，這種按鍵稱為編碼按鍵，比如我們計算機的鍵盤，它內部有一個單片機專門識別按鍵并輸出對應的編碼。如果按鍵的識別依靠單片機本身來識別，則稱為非編碼按鍵。比如下面這些按鍵。AA«?圖6-1圖6-1是單片機常用的幾種按鍵。其中彈性小按鍵一按下，開關就閉臺，一松手，開關就會自動斷開。自鎖式按鍵按下時就會閉臺并且自動鎖定在閉臺狀態，再次

2、按下時才會彈起斷開，這種按鍵通常當做電源開關。6.2獨立按鍵檢測的原理般情況下，按鍵與單片機的連接如下面這圖6-2所示FOTAJPCrs-iR：i2-TJJD2iRj寸I0.5?I-A踞PUDPtiHJpiaIs!:Pr£H?Pi-7p;w.p:11*1K!n.wiiF3.JA11P3-Wk1PlowTrfjMATCIPITfij-1ECT-圖6-2圖中上拉電阻R1、R2值一般在4.7k10k之間（對于內部端口有上拉電阻的單片機則可省略此電阻，比如51的P1、P2、P3口），單片機對于按鍵的按下與否的檢測，則是通過檢測相應引腳上的電平來實現的。對于圖6-2而言，當單片機檢測（讀取）至

3、VP1.2和P1.3引腳上面的電平為低時，則表示按鍵已經按下，反之，則表明按鍵沒有按下。我們在程序中P1.2只要反復的檢測P1.2和P1.3引腳上面的電平，一旦檢測到為低了，就可以判斷按鍵按下。呵呵，簡單吧。等會，您先別樂呵，話還沒說完呢。下面我們來看看，當按鍵按下時,引腳上面的波形是怎么變化的。建出Mr:圖6-3圖6-3上圖是一個理想波形圖，當按鍵按下時,P1.2引腳的電平馬上被拉低到0V了。但是實際上，當按鍵閉臺時，由于按鍵的機械特性并不能馬上保持良好的接觸，而是來回彈跳。因此，實際的P1.2引腳的波形圖是圖6-3的下圖所示。盡管抖動的時間很短，我們的手根本感覺不出來。但是對于一秒鐘執行百

4、萬條指令的單片機而言，這個時間是相當的長了。那么在這段抖動的時間內，單片機可能讀到多次高低電平的變化。如果不加任何處理的話，就會認為已經按下，或者松開很多次了。而事實上，我們的手一直按在按鍵上，并沒有重復按動很多次。要想能夠正確的判斷按鍵是否按下就要避開這段抖動的時間。根據一般按鍵的機械特點，以及按鍵的新舊程度等而言，這段抖動的時間一般在5ms20ms之間。而一旦按鍵按下，穩定閉臺的時間一般最短是20ms（手最快的人按下到放開的時間）。因此，我們通常需要使用如下的防抖措施：1?當P1.2檢測到按鍵按下（即P1.2引腳讀到低電平）。2?延時1020ms。3?再次檢測P1.2按鍵是否仍被按下（即P

5、1.2弓I腳依舊讀到低電平），如果此時P1.2引腳仍然能讀到低電平，說明按鍵確實已經穩定的按下了。4?等待按鍵被放開。上述偽代碼寫成C51代碼就應該是這個樣子：sbitBtnAdd=P1A2;/將P1.2引腳重新命名為BtnAddif（BtnAdd=O）/當P1.2檢測到按鍵按下（即P1.2弓I腳讀到低電平）（Delay（20）;/延時20ms。if（BtnAdd=O）再次檢測P1.2按鍵是否仍被按下，如果此時P1.2弓I腳仍然能讀到低電平，說明按鍵確實已經穩定的按下了while（!BtnAdd）;等待按鍵被放開（按鍵沒放開時BtnAdd為低電平（邏輯0）,取反后為高電平（邏輯1）,此時whi

6、le循環條件為真,/則繼續執行該句，直到按鍵放開，后面的代碼才能被執行6.3獨立按鍵的使用請實現：一位數碼管顯示從09的數字，使用兩個按鍵“Add”和“Sub”，按一下Add,顯示數字加一，按一下Sub,顯示數字減一，如顯示數字小于0或大于9,顯示字符“E”，即“ERROR的簡寫。6.3.1硬件的選擇與仿真電路的設計1.打開Proteus，選擇“File/NewDesign”菜單選項，新建一個“設計項目”。并將項目保存為“PushButton_1"。ItlluMqfFIh£H4-12.選擇“P”按鈕或菜單"Library/PickDivice/Symbol-P”菜

7、單，從“元件庫”中選取元件。依次添加其他元件。其名稱和位置見下表。元件名稱CategorySub-CategoryResults單片機MicroprocessorICs8051FamilyAT89C52一位7段數碼管Optoelectronics7-SegmentDisplays7SEG-MPX1-CA按鈕Switches&RelaysSwitchesBUTTON電阻ResistorsGenericRES依次從備選元件庫中擺放器件，連線，畫出仿真電路圖，如圖6-4所示。圖6-4電路的說明：在仿真電路中，由于我們使用的是P1口，它內部已經有上拉電阻了，因此我們可以不再添加上拉電阻了。但是

8、，如果您使用的是P0口（內部沒有上拉電阻），大家必須添加上拉電阻，以確保單片機可以準確的檢測到按鍵按下的動作。632程序的設計新建一個keil項目，并命名為"PushButton_1”并添加一個名為"main.c”的源代碼文件，然后鍵入如下代碼。如代碼6.1所示。/代碼6.1#inelude<reg52.h>#inelude"function.h"#include"common.h"#defineSeg7PortP2/數碼管連接在P2口上用一個數組來定義字符09共陽極數碼管編碼ucharcodeSeg7ca=0xc0,0x

9、f9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;#defineE0x86II用一個字符E來代替字符E'的共陽極數碼管編碼（0x86是其編碼）sbitBtnAdd=P1A2;II將P1.2引腳重新命名為BtnAdd（加1按鍵）sbitBtnSub=P1A3;將P1.3引腳重新命名為BtnSub（減1按鍵）ucharcount;II定義一個變量來存儲當前數碼管顯示的值voidmain（）count=0;數碼管將從0開始顯示while（1）BtnAdd=1;BtnSub=1;II在讀I/O口之前，先要將其置為高電平/如果加1按鍵按下，貝Ucount加1i

10、f（BtnAdd=0）/當P1.2檢測到按鍵按下（即P1.2引腳讀到低電平）Delay（20）;II延時20msif（BtnAdd=0）再次檢測P1.2按鍵是否仍被按下，如果此時P1.2引腳仍然能讀到低電平，說明按鍵確實已經穩定的按下了while（舊tnAdd）;等待按鍵被放開（按鍵沒放開時BtnAdd為低電平（邏輯0）,取反后為高電平（邏輯1），此時while循環條件為真，則繼續執行該句，直到按鍵放開，后面的代碼才能被執行）count+;II加1鍵被按下，count加1elseif（BtnSub=0）/如果減1按鍵按下則count減1（過程與加1鍵檢測相同）Delay（20）;if（BtnS

11、ub=O）while（舊tnSub）;count-;/減1鍵被按下，count減1if(count>=0&&count<=9)/如果count在09之間，則顯示對應的數字(Seg7Port=seg7cacount;else/否則顯示字符'E'表示錯誤(Seg7Port=E;知識點：I/O口做輸入口當我們要用51單片機的I/O口做輸入口(即檢測I/O口當前的狀態)時，為了正確的讀取I/O口的輸入值，我們一般需要先將I/O口置為高電平，如：BtnAdd=1;BtnSub=1;/在讀I/O口之前，先要將其置為高電平知識點：ifelseifelse結構的語義

12、ifelseifelse判斷語句時C常用的判斷語句，其語義如下：if()如果(elseif()/或者(再如果)(else否貝U(這三個分支只有一個能發生(即3選1)。如果你使用if()(if()(那么，這兩個分支有可能同時發生（多選）。請大家注意它們在語義上的區別，在本例中，我們設計時，是不考慮兩個按鍵同時被按下的情形的，因此，實際是二選一的情況，因此，我們使用了ifelseifelse判斷語句。6.4多位數碼管的顯示請實現：兩位數碼管顯示從0059的數字，使用兩個按鍵Add和Sub,按一下Add,數字加一，按一下Sub,數字減一，如此反復。641硬件的選擇與仿真電路的設計1. 打開Prote

13、us，選擇"File/NewDesign”菜單選項，新建一個”設計項目”。并將項目保存為"PushButton_2”。選擇“P”按鈕或菜單"Library/PickDivice/SymbolP”菜單，從“元件庫”中選取元件。依次添加其他元件。其名稱和位置見下表。元件名稱CategorySub-CategoryResults51單片機MicroprocessorICs8051FamilyAT89C52兩位7段共陽數碼管Optoelectronics7-SegmentDisplays7SEG-MPX2-CA按鈕Switches&RelaysSwitchesBU

14、TTON電阻ResistorsGenericRES依次從備選元件庫中擺放器件，連線，畫出仿真電路圖，如圖6-5所示。BAp_-nBL?,口世m"m二urnraiffii一AFHfcA園0呻m<1從尉nAAW嶺JIMroaw*4H>SMi4RtfMKA|7M|iT并（MK血？0man舊也碼KrSAiiR-EAI-I圖6-5電路說明因為我們使用了兩位共陽數碼管，由于51的驅動能力不足以直接驅動數碼管，因此，我們通過兩個PNP三極管作為電子開關來驅動數碼管位選線，當P3.0輸出低電平時，PNP三極管導通，Vcc通過三極管Q1加在數碼管的個位，從而使數碼管的個位發光（P3.1控制

15、數碼管十位發光的原理相同）。電阻R3和R4為限流電阻，通常取值為1K左右。電阻R5和R6為下拉電阻，保證PNP三極管可靠地截止，通常取值為10K左右。642實現原理分析我們使用一個變量count表示當前數值，讓count從0開始，每按Add鍵加1,當count增加到59時，讓它回到0,每按Sub鍵減1,當count減少到0時，讓它回到59重新開始。這樣，count就在059之間反復變化。1. 我們讓數碼管的個位顯示count的個位，數碼管的十位顯示count的十位。6.4.3程序的設計新建一個keil項目，并命名為"PushButton_2”并添加一個名為"main.c”的

16、源代碼文件，然后鍵入如下代碼。如代碼6.2所示。代碼6.2#include<reg52.h>#include"function.h"#include"common.h"#defineSeg7PortP2/數碼管連接在P2口上用一個數組來定義字符09共陽極數碼管編碼ucharcodeSeg7ca=(0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;sbitBtnAdd=P1A2;/將P1.2引腳重新命名為BtnAdd(加1按鍵)sbitBtnSub=P"3;將P1.3引腳重新命名為Bt

17、nSub(減1按鍵)sbitGeWei=P3A0;定義數碼管個位的位選線sbitShiWei=P3A1;/定義數碼管十位的位選線ucharcount;定義一個變量來存儲當前數碼管顯示的值關閉所有的數碼管顯示voidCloseAIISeg()(GeWei=1;/關閉個位位選線ShiWei=1;/關閉十位位選線在數碼管上顯示count值voidDisplay。(uchartmp;CIoseAIISeg();/關閉所有的數碼管顯示先顯示個位tmp=count%10;提取count的個位數GeWei=0;先顯示個位，將十位關閉Seg7Port=seg7catmp;/將'count'個位

18、的編碼送出Delay(1);CIoseAIISeg();/關閉所有的數碼管顯示；消隱，防止閃爍/再顯示十位tmp=count/10;/提取十位數ShiWei=0;/先顯示十位，將個位關閉count=0;while(1)(BtnAdd=1;BtnSub=1;/在讀I/O口之前，先要將其置為高電平if(BtnAdd=0)(Delay(20);if(BtnAdd=0)再次檢測P1.2按鍵是否仍被按下，如果此時P1.2引腳仍然能讀到低電平，說明按鍵確實已經穩定的按下了(while(!BtnAdd);/等待按鍵被放開(按鍵沒放開時BtnAdd為低電平(邏輯0),取反后為高電平(邏輯1),此時while循

19、環條件為真，則繼續執行該句，直到按鍵放開，后面的代碼才能被執行)if(count<59)/如果countv59,每按Add鍵count加1,否則count回0count+;elsecount=0;elseif(BtnSub=0)/如果減1按鍵按下則count減1(過程與加1鍵檢測相同)Delay(20);if(BtnSub=0)while(!BtnSub);if(count>0)/如果count>0，每按Sub鍵count減1，否則count回59count-;elsecount=59;Display。；/在數碼管上顯示count值程序代碼說明1?程序結構說明在本例中，我們的

20、程序設計思路是這樣的在main函數的大循環中，不斷的檢測BtnAdd和BtnSub是否被按下，如果被按下，則根據按下的按鍵修改count值，然后再將count的個位和十位分另U顯示在數碼管上即可。2?個數循環變化的技巧if(count<59)/如果countv59,每按Add鍵count加1,否則count回0count+;elsecount=0;以及下面的代碼：if(count>0)/如果count>0，每按Sub鍵count減1，否則count回59count-;elsecount=59;在讓一個數循環變化時，這是一種常用的技巧，后面時鐘項目中，我們會使用到這種技巧(調整

21、時分秒，年月日等等)。Display。函數的使用因為在main函數的大循環中，我們要不斷的將count的個位和十位顯示在數碼管上，這個顯示操作可以寫為一個函數，即Display()函數，這是一種常用的代碼復用的技巧。6.54X4鍵盤的使用當我們的應用中要使用比較多的按鍵時，如果使用獨立按鍵的話，將會占用很多I/O口,那么，為了節約I/O口線，我們需要使用另一類按鍵，其中比較常用的是4X4鍵盤。讓我們實現如下功能：讓1位數碼管依次顯示4X4鍵盤的編碼(數字鍵顯示對應的數字，功能鍵顯示對應的AF字符)。6.5.14X4鍵盤實現按鍵檢測的原理分析一般情況下，4X4鍵盤與單片機的連接如下面這圖6-6所

22、示。-RBMMImg-nWHWU時血口FiWWiPSTiUJffEmwfl野沁地噲匹ii二#?4A13'WH；悴昨:Kl*f&WlAW.虻tfT常鮮廠皤ti?rrjfA-.S3科SO圖6-64X4鍵盤通常有4行4列共16個按鈕，分別跨接在4根交叉的行線和列線上，我們通常把4根行線和4根列線連接在單片機的一個I/O口上，比如像圖6-6那樣，4根行線連接在P2.0P2.3上，4根列線連接在P2.4P2.7上。當我們要檢測鍵盤上那個按鍵被按下，我們通常采用如下方法：1彼們先拉低P2.02?依次檢測P2.4P2.7，如果沒有檢測到任何低電平，說明沒有按鍵被按下。檢測到有低電平，比如P2

23、.5為低電平，說明P2.0和P2.5交叉的那個按鍵被按下了。8. 3彼們再拉低P2.14依次檢測P2.4P2.7o（同步驟2）5彼們再拉低P2.26依次檢測P2.4P2.7o（同步驟2）7彼們再拉低P2.3依次檢測P2.4P2.7o（同步驟2）重復步驟18。上述偽代碼寫成C51代碼就應該是這個樣子。sbitLine_A=P2P;/#4X4鍵盤的4根行線連接在P2.0P2.3sbitLine_B=P2A1;sbitLine_C=P2A2;sbitLine_D=P2A3;sbitLine_仁口2人4;/將4X4鍵盤的4根列線連接在P2.4P2.7sbitLine_2=P2A5;sbitLine_3

24、=P2A6;sbitLine_4=P2A7;Line_A=O;/先拉低P2.0if（Line1=0）/檢測每根列線是否被拉低。如果沒有檢測到任何低電平，說明沒有按鍵被按下Delay(10);/消抖if(Line_仁=0)(result=7;檢測到有低電平，說明P2.0和P2.4交叉的那個按鍵被按下了，則輸出對應的按鍵的編碼(編碼自己定)elseif(Line_2=0)/檢測每根列線是否被拉低。如果沒有檢測到任何低電平，說明沒有按鍵被按下(Delay(10);/消抖if(Line_2=0)(elseif(Line_3=0)/檢測每根列線是否被拉低。如果沒有檢測到任何低電平，說明沒有按鍵被按下(D

25、elay(10);/消抖if(Line_3=0)(result=9;檢測到有低電平，說明P2.o和P2.6交叉的那個按鍵被按下了，則輸出/對應的按鍵的編碼elseif(Line_4=0)/檢測每根列線是否被拉低。如果沒有檢測到任何低電平，說明沒有按鍵被按下(Delay(10);/消抖if(Line_4=0)(再依次檢測P2.1,P2.2,P2.36.5.2硬件電路的設計1. 打開Proteus，選擇"File/NewDesign”菜單選項，新建一個”設計項目”。并將項目保存為“4X4KeyPad'。選擇“P”按鈕或菜單"Library/PickDivice/Symb

26、olP”菜單，從“元件庫”中選取元件。依次添加其他元件。其名稱和位置見下表。元件名稱CategorySub-CategoryResults51單片機MicroprocessorICs8051FamilyAT89C521位7段共陽數碼管Optoelectronics7-SegmentDisplays7SEG-MPX1-CA4X4鍵盤Switches&RelaysKeyPadsKEYPAD-SMALLCA1電阻ResistorsGenericRES依次從備選元件庫中擺放器件，連線，畫出仿真電路圖，如圖6-7所示HET坐ri*ri.*WP17OdlFIHOEnn?fll圖6-7電路說明我們使

27、用P2口來驅動一位共陽極數碼管，同時使用P3口來檢測4X4按鍵，其中，P3.0P3.3引腳連接到行線ABCD上，P3.4P3.7連接到列線1234上。6.5.3程序的設計1.新建一個keil項目，并命名為"4X4Key”并添加一個名為"main.c”的源代碼文件，然后鍵入如下代碼。如代碼6.3所示。代碼6.3#include<reg52.h>#include"function.h”#include"common.h"#defineSeg7PortP2/數碼管連接在P2口上#defineKeyPadP3/鍵盤連接在P3口上sbitLi

28、ne_A=P3P;/將4X4鍵盤的4根行線連接在P3.0P3.3sbitLine_B=P3A1;sbitLine_C=P3A2;sbitLine_D=P3A3;sbitLine_仁口3人4;/將4X4鍵盤的4根列線連接在P3.4P3.7sbitLine_2=P3A5;sbitLine_3=P3A6;sbitLine_4=P3A7;用一個數組來定義字符0F共陽極數碼管編碼ucharcodeseg7ca=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e;ucharcount;定義一個變量來

29、存儲當前數碼管顯示的值/鍵盤掃描程序ucharScanKeypad。ucharresult='N:/定義函數輸出結果KeyPad=Oxff;全部置高電平，為檢測輸入做準備Line_A=0;/先拉低P3.0if(Line_1=0)/檢測每根列線是否被拉低。如果沒有檢測到任何低電平，說明沒有按鍵被按下。Delay(10);/消抖if(Line_仁=0)result=7;檢測到有低電平，說明P3.0和P3.4交叉的那個按鍵被按下了，則輸出對應的按鍵/的編碼(編碼自己定，本例中P3.0和P3.4交叉為數字7按鍵，所以我們輸出7)elseif(Line_2=0)檢測每根列線是否被拉低。如果沒有檢測到任何低電平，說明沒有按鍵被按下。(Delay(10);if(Line_2=0)(result=8;檢測到有低電平，說明P3.0和P3.5交叉的那個按鍵被按下了，則輸出對應的按鍵的編碼elseif(Line_3=0)檢測每根列線是否被拉低。如果沒有檢測到任何低電平，說明沒有按鍵被按下。(Delay(10);/消抖if(Line_3=0)(result=9;檢測到有低電平，說明P3.o和P3.6交叉的那個按鍵被按下了，則輸出對應的按鍵的編碼elseif