【51单片机系列】独立按键介绍

本文是关于独立按键的介绍及使用。首先介绍了按键，包括什么是按键及使用按键时如何实现软件消抖。然后使用proteus仿真实现独立按键控制LED指示灯的操作。

之前的LED、蜂鸣器、数码管中IO口都是作为输出使用，这里通过独立按键实验介绍IO口作为输入的使用。

一、按键介绍

按键是一种电子开关，使用时按开关按钮就可使开关接通，当松开手时，开关断开。简单的按键及内部简易图如下：

按键管脚两端距离长的表示默认是导通状态，距离短的默认是断开状态。

如果按键按下，初始导通状态变为断开，初始断开状态变为导通。

通常的按键使用的开关为机械弹性开关，当机械触电断开、闭合时，电压信号如下所示：

由于机械点的弹性作用，按键开关在闭合时不会马上稳定的接通，在断开时也不会一下子断开。因而在闭合和断开的瞬间均伴随着一连串的抖动。抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一般为5ms到10ms。

按键稳定闭合时间的长短由操作人员的按键动作决定，一般为零点几秒至数秒。按键抖动会引起按键被误读多次。为了确保CPU对按键的依次闭合仅作一次处理，必须及时进行消抖。

按键消抖有两种方式，一种是硬件消抖，另一种是软件消抖。为了使电路更加简单，通常采用软件消抖。

软件消抖一般来说一个简单的按键消抖就是先读取按键的状态，如果得到按键按下之后，延时10ms，再次读取按键状态，如果按键还是按下状态，那么说明按键已经按下。其中的延时10ms就是软件消抖处理。

常用的软件去抖动方法：

1. 先设置IO口为高电平，由于开发板IO有上拉电阻，默认IO为高电平；
2. 读取IO口电平确认是否有按键按下；
3. 如果有IO电平为低电平后，延时几个毫秒；
4. 再读取该IO电平，如果仍为低电平，说明按键按下；
5. 执行相应按键的程序；

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，并产生键编码号或键值的称为编码键盘，如计算机键盘。靠软件编程来识别的键盘称为非编码键盘。

单片机系统中，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键盘(即常说的矩阵键盘)。

二、独立按键检测原理

独立按键电路构成是由各个按键的一个管脚连接在一起接地，按键其它引脚分别接到单片机IO口。

单片机的IO口既可作为输出也可作为输入使用，当检测按键时用的是它的输入功能，独立按键的一端接地，另一端与单片机的某个IO口相连，开始时先给IO口赋一高电平，然后让单片机不断检测该IO口是否变为低电平，当按键闭合时，相当于该IO口通过按键与地相连，变成低电平，程序一旦检测到IO口变为低电平则说明按键被按下，然后执行相应的指令。

三、硬件设计

要实现的功能是：通过开发板上的独立按键控制LED指示灯亮灭。使用到的硬件资源如下：

• LED指示灯
• K1按键

proteus中仿真如下：

从电路中可以知道，该电路是独立的，4个独立按键的控制管脚直接连接到单片机的P3^0 ~ P3^3 IO口上。

要想单片机能够检测按键是否按下，需要通过单片机管脚来控制独立按键。

四、软件设计

实现代码如下：

/*
	实现功能：使用独立按键控制指示灯的亮灭
	[2023-12-06] zoya
*/
#include "reg52.h"

typedef unsigned int u16;

sbit KEY1 = P3^0;  // 独立按键
 
#define GPIO_LED P2  // 指示灯

// 延时函数，i=1延时10us
void delay(u16 i)
{
	while(i--);
}

// 独立按键处理函数
void keypros()
{
	if(0 == KEY1){  // 2. 读取IO口是否为低电平确认按键是否按下
		delay(1000);  // 3. 延时10ms
		if(0 == KEY1) {  // 4. 在读取IO口判断是否为低电平，如果仍然是低电平，说明按键按下
			GPIO_LED = ~GPIO_LED;  // 5. 执行按键按下的操作
		}
		
		while(!KEY1);  // 6. 稳定闭合期间保持按键操作
	}
}


void main()
{
	KEY1 = 1;  // 1. 先设置IO口为高电平
	GPIO_LED = 0xFF;  // 默认指示灯为不亮状态
	while(1)
	{
		keypros();
	}
}

仿真结果：