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。
    在这里插入图片描述

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。
在这里插入图片描述
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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