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第10课 键盘检测与应用

作者:huqin   来源:本站原创   点击数:  更新时间:2013年12月30日   【字体:

 

键盘是单片机应用系统中重要的输入设备,是实现人机对话的纽带。键盘主要分编码键盘和非编码键盘两大类,其中键的开闭的识别由硬件编码器来实现的称为编码键盘,如计算机键盘。而靠软件编程来识别键的开闭的称为非编码键盘,单片机系统中常用的键盘为非编码键盘。
键盘都是由一个一个小按键构成的,按键实际上就是一个开关元件,单片机系统中常用的按键主要有自锁按键和非自锁按键,分别如图1、图2所示。
图1 自锁按键                  图2 非自锁按键
非编码键盘通常又分为独立键盘和矩阵键盘两大类。所谓独立键盘是指按键在与单片机相连时,每一个按键都与一个单片机单片机的I/O口相连,如图3所示;而对于一些应用系统中若需要较多按键时,采用独立键盘的连接方法,则比较耗费单片机的I/O口,此时我们一般会用到矩阵键盘,如图4所示,16个按键排成4行4列,称为4X4矩阵键盘,如按独立按键法,需要16个I/O口,而按图4的接法只需要8个I/O.
图3 独立键盘
图4 4X4矩阵键盘
由于在单片机在应用系统中,更多的会用到独立键盘,加之两者的检测原理基本相似,所以这一节里我主要讲解独立键盘的检测原理及程序实现的方法。
1、 按键的检测原理
按键与单片机的连接如图5所示,按键的一端与地相连,另一端直接与单片机的I/O口相连。此时我们在程序中先给I/O口赋值高电平,然后不断的检测I/O口电平的变化。当按键没有被按下时,此I/O口的电平一直为高;当按键被按下时,由于按键的另一端直接与地相连,相当于低电平,此时我们从I/O口读出的即为高电平,程序一旦检测到I/O口由高电平变为低电平时,说明按键被按下,此时马上执行相应的动作,这就是按键检测的原理。
 
 
 
 
 
 
图5 按键与单片机连接图
2、 按键的抖动与消除
由于机械触点的弹性作用,一个按键开关在闭合时不会马上稳定地接通,在断开时也不会一下子断开。因而在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动,与单片机I/O口相接的一端的电压会出现相应的变化,如图6所示。
图6 按键按下时电压的变化情况
从图6中我们可以看出,实际的电压波形在按下松手的时候都会出现一定的抖动,经过实验知道,这个一时间大概在5-10ms。所在在做单片机与按键相关的系统时必须考虑消抖的环节。按键消抖的方法有两种,一个是硬件方法   一个是软件的方法,而从节约成本和尽量简化硬件电路的角度出发,一般是采用在程序中加上消抖的方法实现,通常是采用延时的方法。具体的作法是:
检测出键闭合后执行一个延时程序,产生5ms~10ms的延时,让前沿抖动消失后再一次检测键的状态,如果仍保持闭合状态电平,则确认为真正有键按下。当检测到按键释放后,也要给5ms~10ms的延时,待后沿抖动消失后才能转入该键的处理程序。后面会结合到程序进行讲解。
下面我写一个简单的程序,功能为:当一个键按下时,让一个发光二极管发光,我们先看下按键模块在实验板上的原理图,如图7和图8所示。
图7 发光二极管模块原理图
图8 按键模块原理图
例1 按键检测程序
//功能:当按下S8键时,L1灯发光,松手后,L1灯熄灭。相应程序如例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);//消除按下时的抖动
if(S1==0)
{
                     D1=0;        
while(!S1);//松手检测
              delay(20);//消除松手时的抖动
}
              else
                     D1=1;           
       }
}
 
 
例2 按键检测程序
//功能:当每按下S8键时,数码管自动加1,当加到F时又从零开始。
#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);//消除按下时的抖动
                     if(S1==0)//
                     {
                            temp++;
                            if(temp==16)temp=0;
                     }
                     while(!S1);//松手检测,防止temp一次多加
                     delay(20);//消除松手时的抖动
                     while(!S1);
              }    
           duan=1;
              P0=table[temp];
              duan=0;
       }
}
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