51单片机控制键盘
2024-01-09 14:31:29
一.键盘
1.键盘
键盘是电子系统中人机对话的重要组成部分，是人向机器发出指令、输入信息的必须设备
键盘在单片机应用系统中是使用最广泛的一种数据输入设备。键盘是由多个按键组成的。
2.按键
按键通常是一种常开型开关，常态下按键的两个触点处于断开状态，按下按键时它们才闭合。
通常键盘有编码键盘和非编码键盘两种。编码键盘通过硬件电路产生被按按键的键值码，这种键盘使用方便，所需程序简单，但硬件电路复杂，
如计算机的键盘，单片机则通常不采用编码键盘。而软件编程来识别的称为非编码键盘，非编码键盘硬件电路简单。在单片机组成的各种系统中，最常用的是非编码键盘。
3.独立键盘与矩阵键盘
非编码键盘分为独立键盘和矩阵键盘。
- 独立键盘：每个按键占用一个IO口，当按键数量较多时，lO口利用效率不高，但程序简单，适用于所需按键较少的场合。
- 矩阵键盘：电路连按复杂，但提高了IO口利用率，软件编程较复杂。适用于使用大量按键的场合。
二.独立键盘
1.抖动
了解了独立键盘的原理图之后，我们知道如果键盘按下，那么线路导通IO口会接触到GND从而电压为0，所以我们可以通过IO口电压的变换来判断独立按键是否被按下。
结合上一篇控制单片机数码管的显示，我们很自然的想到如果按键按下实现数字加1显示的实验，为了好实验这里选择数码管的静态显示实验。
那么，有初始的源代码：
#include <reg52.h> //51头文件
#define uchar unsigned char //宏定义
#define uint unsigned int //宏定义
sbit we = P2^7; //位定义数码管位选锁存器接口
sbit du = P2^6; //位定义数码管段选锁存器接口
sbit key_s2 = P3^0; //定义独立键盘S2的IO口
uchar num = 0;
//数码管段选表
uchar code leddata[]={
0x3F, //"0"
0x06, //"1"
0x5B, //"2"
0x4F, //"3"
0x66, //"4"
0x6D, //"5"
0x7D, //"6"
0x07, //"7"
0x7F, //"8"
0x6F, //"9"
0x77, //"A"
0x7C, //"B"
0x39, //"C"
0x5E, //"D"
0x79, //"E"
0x71, //"F"
0x76, //"H"
0x38, //"L"
0x37, //"n"
0x3E, //"u"
0x73, //"P"
0x5C, //"o"
0x40, //"-"
0x00, //熄灭
0x00 //自定义
};
void main()
{
we = 1;//打开位选
P0 = 0xfe;//左边第一位数码管显示
we = 0; //关闭位选
while(1)
{
if(key_s2 == 0){
num++;
if(num == 10)
num == 0
}
du = 1; //打开段选
P0 = leddata[num]; //显示num
du = 0; //关闭段选
};
}
执行上面的代码后，你会发现单片机并没有按照我们想要的结果去运行，每当你按下时，数码管显示的结果并不是上一个加1，这是因为按键本身按下或释放存在抖动的原因，要想取得正确的结果，必须消除抖动。
结合实际的波形，我们可以知道按下的过程中，下降沿的波形并不出现一次，自然而然的我们就必须把它变成理想的波形，方法就是采用延时函数。
2.松手检测
消除抖动的常见方法是使用延时函数，延时函数一般选择延时20ms左右即可完成。
#include <reg52.h> //51头文件
#define uchar unsigned char //宏定义
#define uint unsigned int //宏定义
sbit we = P2^7; //位定义数码管位选锁存器接口
sbit du = P2^6; //位定义数码管段选锁存器接口
sbit key_s2 = P3^0; //定义独立键盘S2的IO口
uchar num = 0;
//数码管段选表
uchar code leddata[]={
0x3F, //"0"
0x06, //"1"
0x5B, //"2"
0x4F, //"3"
0x66, //"4"
0x6D, //"5"
0x7D, //"6"
0x07, //"7"
0x7F, //"8"
0x6F, //"9"
0x77, //"A"
0x7C, //"B"
0x39, //"C"
0x5E, //"D"
0x79, //"E"
0x71, //"F"
0x76, //"H"
0x38, //"L"
0x37, //"n"
0x3E, //"u"
0x73, //"P"
0x5C, //"o"
0x40, //"-"
0x00, //熄灭
0x00 //自定义
};
//毫秒级延时函数
void delay(uint z)
{
uint x,y;
for(x = z; x > 0; x--)
for(y = 114; y > 0 ; y--);
}
void main()
{
we = 1;//打开位选
P0 = 0xfe;//左边第一位数码管显示
we = 0; //关闭位选
while(1)
{
delay(20);//消除抖动
if(key_s2 == 0){
num++;
if(num == 10)
num == 0
}
du = 1; //打开段选
P0 = leddata[num]; //显示num
du = 0; //关闭段选
};
}
消除抖动你以为就完成了吗，继续运行，实际过程中，你会发现随着按下的时间，它还是并不是加1的运行，仔细思考你的代码，按键按下，num++一直在运行，显示的值也就不断变换，所以我们还需要进行松手检测，让每次按下只实现加1。
最后的代码为：
#include <reg52.h> //51头文件
#define uchar unsigned char //宏定义
#define uint unsigned int //宏定义
sbit we = P2^7; //位定义数码管位选锁存器接口
sbit du = P2^6; //位定义数码管段选锁存器接口
sbit key_s2 = P3^0; //定义独立键盘S2的IO口
uchar num = 0;
//数码管段选表
uchar code leddata[]={
0x3F, //"0"
0x06, //"1"
0x5B, //"2"
0x4F, //"3"
0x66, //"4"
0x6D, //"5"
0x7D, //"6"
0x07, //"7"
0x7F, //"8"
0x6F, //"9"
0x77, //"A"
0x7C, //"B"
0x39, //"C"
0x5E, //"D"
0x79, //"E"
0x71, //"F"
0x76, //"H"
0x38, //"L"
0x37, //"n"
0x3E, //"u"
0x73, //"P"
0x5C, //"o"
0x40, //"-"
0x00, //熄灭
0x00 //自定义
};
//毫秒级延时函数
void delay(uint z)
{
uint x,y;
for(x = z; x > 0; x--)
for(y = 114; y > 0 ; y--);
}
void main()
{
we = 1;//打开位选
P0 = 0xfe;//左边第一位数码管显示
we = 0; //关闭位选
while(1)
{
delay(20);//消除抖动
if(key_s2 == 0){
num++;
while(!key_s2);//松手检测
}
if(num == 10)
num=0;
du = 1; //打开段选
P0 = leddata[num]; //显示num
du = 0; //关闭段选
};
}
3.拓展
在原来只有按键s2的基础上，我们再增加一个s3，使其实现自减操作：
拓展代码：
#include <reg52.h> //51头文件
#define uchar unsigned char //宏定义
#define uint unsigned int //宏定义
sbit we = P2^7; //位定义数码管位选锁存器接口
sbit du = P2^6; //位定义数码管段选锁存器接口
sbit key_s2 = P3^0; //定义独立键盘S2的IO口
sbit key_s3 = P3^1; //定义独立键盘S2的IO口
uchar num = 0;
//数码管段选表
uchar code leddata[]={
0x3F, //"0"
0x06, //"1"
0x5B, //"2"
0x4F, //"3"
0x66, //"4"
0x6D, //"5"
0x7D, //"6"
0x07, //"7"
0x7F, //"8"
0x6F, //"9"
0x77, //"A"
0x7C, //"B"
0x39, //"C"
0x5E, //"D"
0x79, //"E"
0x71, //"F"
0x76, //"H"
0x38, //"L"
0x37, //"n"
0x3E, //"u"
0x73, //"P"
0x5C, //"o"
0x40, //"-"
0x00, //熄灭
0x00 //自定义
};
//毫秒级延时函数
void delay(uint z)
{
uint x,y;
for(x = z; x > 0; x--)
for(y = 114; y > 0 ; y--);
}
void main()
{
we = 1;//打开位选
P0 = 0xfe;//左边第一位数码管显示
we = 0; //关闭位选
while(1)
{
delay(20);//消除抖动
if(key_s2 == 0){
num++;
while(!key_s2);//松手检测
}
if(key_s3 == 0){
if(num > 0)
num--;
while(!key_s3);
}
if(num == 10)
num=0;
du = 1; //打开段选
P0 = leddata[num]; //显示num
du = 0; //关闭段选
};
}
三.矩阵键盘
1.识别方法
矩阵键盘识别相对于独立键盘要复杂一些。右图矩阵键盘一共有4行和4列一共16个按键组成。
确定矩阵键盘上哪一个按键被按下可以采用列扫描和行扫描。列扫描时先把接在列上面的所有IO口拉高接在行上的所有IO置低。当其中有一列内任何一个按键按下那么整条列线都会被拉低。同理，行扫描时先把接在行上面的所有IO口拉高，接在列上的所有IO置低。当其中有一行内任何一个按键按下那么整条列线都会被拉低。
这是一个数学问题，总共16个按键分为四行四列，我们只需要知道哪一列和哪一行就知道了哪个按键。所以列扫描就是确定列，行扫描就是确定行。
2.程序编写
知道矩阵键盘的识别方法后，当按下不同的按键，数码管显示不同的值：
#include <reg52.h> //51头文件
#define uchar unsigned char //宏定义
#define uint unsigned int //宏定义
sbit we = P2^7; //位定义数码管位选锁存器接口
sbit du = P2^6; //位定义数码管段选锁存器接口
uchar keyvalue = 20; //按键的值
//数码管段选表
uchar code leddata[]={
0x3F, //"0"
0x06, //"1"
0x5B, //"2"
0x4F, //"3"
0x66, //"4"
0x6D, //"5"
0x7D, //"6"
0x07, //"7"
0x7F, //"8"
0x6F, //"9"
0x77, //"A"
0x7C, //"B"
0x39, //"C"
0x5E, //"D"
0x79, //"E"
0x71, //"F"
0x76, //"H"
0x38, //"L"
0x37, //"n"
0x3E, //"u"
0x73, //"P"
0x5C, //"o"
0x40, //"-"
0x00, //熄灭
0x00 //自定义
};
//毫秒级延时函数
void delay(uint z)
{
uint x,y;
for(x = z; x > 0; x--)
for(y = 114; y > 0 ; y--);
}
//扫描函数
void keyscanf(){
P3 = 0xF0; //列扫描
if(P3!=0xF0){ //判断按键是否被按下
delay(10); //延时消除抖动
if(P3!=0xF0)
{
switch(P3)
{
case 0xe0: keyvalue=0;break;
case 0xd0: keyvalue=1;break;
case 0xb0: keyvalue=2;break;
case 0x70: keyvalue=3;break;
}
P3=0x0f; //行扫描
switch(P3)
{
case 0x0e: keyvalue=keyvalue;break;
case 0x0d: keyvalue=keyvalue+4;break;
case 0x0b: keyvalue=keyvalue+8;break;
case 0x07: keyvalue=keyvalue+12;break;
}
while(P3!=0x0f); //松手检测
}
}
}
void main()
{
we = 1;//打开位选
P0 = 0xfe;//左边第一位数码管显示
we = 0; //锁存位选数据
while(1)
{
keyscanf(); //不停检查键盘
du = 1;//打开段选
P0 = leddata[keyvalue];
du = 0;//锁存段选数据
}
}
3.联合编写
学习了独立按键和矩阵键盘后，有一个问题，如果在一个程序中既用到独立按键又用到矩阵键盘的时候，该怎么办？我们的单片机原理图中，独立按键和矩阵键盘使用的都是P3端口。
#include <reg52.h> //51头文件
#define uchar unsigned char //宏定义
#define uint unsigned int //宏定义
sbit we = P2^7; //位定义数码管位选锁存器接口
sbit du = P2^6; //位定义数码管段选锁存器接口
uchar keyvalue = 22; //按键的值
//数码管段选表
uchar code leddata[]={
0x3F, //"0"
0x06, //"1"
0x5B, //"2"
0x4F, //"3"
0x66, //"4"
0x6D, //"5"
0x7D, //"6"
0x07, //"7"
0x7F, //"8"
0x6F, //"9"
0x77, //"A"
0x7C, //"B"
0x39, //"C"
0x5E, //"D"
0x79, //"E"
0x71, //"F"
0x76, //"H"
0x38, //"L"
0x37, //"n"
0x3E, //"u"
0x73, //"P"
0x5C, //"o"
0x40, //"-"
0x00, //熄灭
0x00 //自定义
};
//毫秒级延时函数
void delay(uint z)
{
uint x,y;
for(x = z; x > 0; x--)
for(y = 114; y > 0 ; y--);
}
//扫描函数
void keyscanf(){
//4*4矩阵键盘扫描函数
P3 = 0xF0; //列扫描
if(P3!=0xF0){ //判断按键是否被按下
delay(10); //延时消除抖动
if(P3!=0xF0)
{
switch(P3)
{
case 0xe0: keyvalue=0;break;
case 0xd0: keyvalue=1;break;
case 0xb0: keyvalue=2;break;
case 0x70: keyvalue=3;break;
}
P3=0x0f; //行扫描
switch(P3)
{
case 0x0e: keyvalue=keyvalue;break;
case 0x0d: keyvalue=keyvalue+4;break;
case 0x0b: keyvalue=keyvalue+8;break;
case 0x07: keyvalue=keyvalue+12;break;
}
while(P3!=0x0f); //松手检测
}
}
//独立键盘扫描函数
P3 = 0xff;
if(P3!=0xff)
{
delay(10);//软件消抖
if(P3!=0xff)
{
switch(P3)
{
case 0xfe: keyvalue=16;break;//S2
case 0xfd: keyvalue=17;break;//S3
case 0xfb: keyvalue=18;break;//S4
case 0xf7: keyvalue=19;break;//S5
}
while(P3!=0xff); //松手检测
}
}
}
void main()
{
we = 1;//打开位选
P0 = 0xfe;//左边第一位数码管显示
we = 0; //锁存位选数据
while(1)
{
keyscanf(); //不停检查键盘
du = 1;//打开段选
P0 = leddata[keyvalue];
du = 0;//锁存段选数据
}
}
文章来源:https://blog.csdn.net/weixin_51496226/article/details/135334788
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