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      第10課 鍵盤檢測與應用

      作者:huqin   來源:本站原創   點擊數:  更新時間:2013年12月30日   【字體:

       

      鍵盤是單片機應用系統中重要的輸入設備,是實現人機對話的紐帶。鍵盤主要分編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩大類,其中鍵的開閉的識別由硬件編碼器來實現的稱為編碼鍵盤,如計算機鍵盤。而靠軟件編程來識別鍵的開閉的稱為非編碼鍵盤,單片機系統中常用的鍵盤為非編碼鍵盤。
      鍵盤都是由一個一個小按鍵構成的,按鍵實際上就是一個開關元件,單片機系統中常用的按鍵主要有自鎖按鍵和非自鎖按鍵,分別如圖1、圖2所示。
      圖1 自鎖按鍵                  圖2 非自鎖按鍵
      非編碼鍵盤通常又分為獨立鍵盤和矩陣鍵盤兩大類。所謂獨立鍵盤是指按鍵在與單片機相連時,每一個按鍵都與一個單片機單片機的I/O口相連,如圖3所示;而對于一些應用系統中若需要較多按鍵時,采用獨立鍵盤的連接方法,則比較耗費單片機的I/O口,此時我們一般會用到矩陣鍵盤,如圖4所示,16個按鍵排成4行4列,稱為4X4矩陣鍵盤,如按獨立按鍵法,需要16個I/O口,而按圖4的接法只需要8個I/O.
      圖3 獨立鍵盤
      圖4 4X4矩陣鍵盤
      由于在單片機在應用系統中,更多的會用到獨立鍵盤,加之兩者的檢測原理基本相似,所以這一節里我主要講解獨立鍵盤的檢測原理及程序實現的方法。
      1、 按鍵的檢測原理
      按鍵與單片機的連接如圖5所示,按鍵的一端與地相連,另一端直接與單片機的I/O口相連。此時我們在程序中先給I/O口賦值高電平,然后不斷的檢測I/O口電平的變化。當按鍵沒有被按下時,此I/O口的電平一直為高;當按鍵被按下時,由于按鍵的另一端直接與地相連,相當于低電平,此時我們從I/O口讀出的即為高電平,程序一旦檢測到I/O口由高電平變為低電平時,說明按鍵被按下,此時馬上執行相應的動作,這就是按鍵檢測的原理。
       
       
       
       
       
       
      圖5 按鍵與單片機連接圖
      2、 按鍵的抖動與消除
      由于機械觸點的彈性作用,一個按鍵開關在閉合時不會馬上穩定地接通,在斷開時也不會一下子斷開。因而在閉合及斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動,與單片機I/O口相接的一端的電壓會出現相應的變化,如圖6所示。
      圖6 按鍵按下時電壓的變化情況
      從圖6中我們可以看出,實際的電壓波形在按下松手的時候都會出現一定的抖動,經過實驗知道,這個一時間大概在5-10ms。所在在做單片機與按鍵相關的系統時必須考慮消抖的環節。按鍵消抖的方法有兩種,一個是硬件方法   一個是軟件的方法,而從節約成本和盡量簡化硬件電路的角度出發,一般是采用在程序中加上消抖的方法實現,通常是采用延時的方法。具體的作法是:
      檢測出鍵閉合后執行一個延時程序,產生5ms~10ms的延時,讓前沿抖動消失后再一次檢測鍵的狀態,如果仍保持閉合狀態電平,則確認為真正有鍵按下。當檢測到按鍵釋放后,也要給5ms~10ms的延時,待后沿抖動消失后才能轉入該鍵的處理程序。后面會結合到程序進行講解。
      下面我寫一個簡單的程序,功能為:當一個鍵按下時,讓一個發光二極管發光,我們先看下按鍵模塊在實驗板上的原理圖,如圖7和圖8所示。
      圖7 發光二極管模塊原理圖
      圖8 按鍵模塊原理圖
      例1 按鍵檢測程序
      //功能:當按下S8鍵時,L1燈發光,松手后,L1燈熄滅。相應程序如例1.
      #include <reg52.h>
      #define uint unsigned int
      #define uchar unsigned char
       
      sbit D1=P1^0;
      sbit S1=P3^4;
       
      void main()
      {
             P3=0xff;
             while(1)
             {
                    if(S1==0)
      delay(20);//消除按下時的抖動
      if(S1==0)
      {
                           D1=0;        
      while(!S1);//松手檢測
                    delay(20);//消除松手時的抖動
      }
                    else
                           D1=1;           
             }
      }
       
       
      例2 按鍵檢測程序
      //功能:當每按下S8鍵時,數碼管自動加1,當加到F時又從零開始。
      #include<reg52.h>
       
      #define uint unsigned int
      #define uchar unsigned char
       
      sbit duan=P2^6;
      sbit wei=P2^7;
      sbit S1=P3^4;
      uchar temp;
      uchar code table[]=
      {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,
      0x66,0x6d,0x7d,0x07,
      0x7f,0x6f,0x77,0x7c,
      0x39,0x5e,0x79,0x71};
       
      void delay(uint z )
      {
             uint x ,y;
             for(x=z;x>0;x--)
                    for(y=110;y>0;y--);
      }
      void main()
      {
             P3=0xff;
             wei=1;
             P0=0xfe;
             wei=0;
             temp=0;
             while(1)
             {
                    if(S1==0)
                    {
                           delay(20);//消除按下時的抖動
                           if(S1==0)//
                           {
                                  temp++;
                                  if(temp==16)temp=0;
                           }
                           while(!S1);//松手檢測,防止temp一次多加
                           delay(20);//消除松手時的抖動
                           while(!S1);
                    }    
                 duan=1;
                    P0=table[temp];
                    duan=0;
             }
      }
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