80C51按键的应用.docx

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80C51按键的应用

第六节按键的应用

6.1按键简介

同学们！

现在你们已经能熟练的使用数码管了，那么，我们就可以用数码管干些事情了，

先设计个表吧。

调表需要用按键，0K，让我们来练习使用按键…八_。

按键分为编码按键和非编码按键。

如果按键的识别由专门的按键编码器识别并输出特定的键值或编码，这种按键称为编码按键，比如我们计算机的键盘，它内部有一个单片机专门识别按键并输出对应的编码。

如果按键的识别依靠单片机本身来识别，则称为非编码按键。

比如下面这些按键。

A_A

・9

《・•■

图6-1

图6-1是单片机常用的几种按键。

其中弹性小按键一按下，开关就闭合，一松手，开关就会自动断开。

自锁式按键按下时就会闭合并且自动锁定在闭合状态，再次按下时才会弹起

断开，这种按键通常当做电源开关。

6.2独立按键检测的原理

一般情况下，按键与单片机的连接如下面这图6-2所示。

FOTAJPCrs_i■

R：

i2-TJJD2iRj寸

Io.5®

I-A閃

图6-2

图中上拉电阻R1、R2值一般在4.7k~10k之间（对于内部端口有上拉电阻的单片机则可省略此电阻，比如51的P1、P2、P3口），单片机对于按键的按下与否的检测，则是通过检测相应引脚上的电平来实现的。

对于图6-2而言，当单片机检测（读取）到P1.2和P1.3

引脚上面的电平为低时，则表示按键已经按下，反之，则表明按键没有按下。

我们在程序中

只要反复的检测P1.2和P1.3引脚上面的电平，一旦检测到为低了，就可以判断按键按下。

P1.2

呵呵，简单吧。

等会，您先别乐呵，话还没说完呢。

下面我们来看看，当按键按下时,

引脚上面的波形是怎么变化的。

图6-3

图6-3上图是一个理想波形图，当按键按下时，P1.2引脚的电平马上被拉低到0V了。

但是实际上，当按键闭合时，由于按键的机械特性并不能马上保持良好的接触，而是来回弹

跳。

因此，实际的P1.2引脚的波形图是图6-3的下图所示。

尽管抖动的时间很短，我们的手根本感觉不出来。

但是对于一秒钟执行百万条指令的单片机而言，这个时间是相当的长了。

那么在这段抖动的时间内，单片机可能读到多次高低电平的变化。

如果不加任何处理的话，就会认为已经按下，或者松开很多次了。

而事实上，我们的手一直按在按键上，并没有重复

按动很多次。

要想能够正确的判断按键是否按下就要避开这段抖动的时间。

根据一般按键的

机械特点，以及按键的新旧程度等而言，这段抖动的时间一般在5ms~20ms之间。

而一旦按

键按下，稳定闭合的时间一般最短是20ms（手最快的人按下到放开的时间）。

因此，我们通

常需要使用如下的防抖措施：

1•当P1.2检测到按键按下（即P1.2引脚读到低电平）。

2•延时10~20ms。

3•再次检测P1.2按键是否仍被按下（即P1.2引脚依旧读到低电平），如果此时P1.2引

脚仍然能读到低电平，说明按键确实已经稳定的按下了。

4•等待按键被放开。

上述伪代码写成C51代码就应该是这个样子：

sbitBtnAdd=P1A2;//将P1.2引脚重新命名为BtnAdd

if（BtnAdd==O）//当P1.2检测到按键按下（即P1.2引脚读到低电平）

{

Delay（20）;//延时20ms。

if（BtnAdd==O）〃再次检测P1.2按键是否仍被按下，如果此时P1.2引脚

〃仍然能读到低电平，说明按键确实已经稳定的按下了

{

while（!

BtnAdd）;//等待按键被放开（按键没放开时BtnAdd为低电平（逻辑0）,

//取反后为高电平（逻辑1），此时while循环条件为真，

//则继续执行该句，直到按键放开，后面的代码才能被执行）

6.3独立按键的使用

请实现：

一位数码管显示从0~9的数字，使用两个按键“Add”和“Sub”，按一下Add,显示数字加一，按一下Sub，显示数字减一，如显示数字小于0或大于9，显示字符“E”，即“ERROR的简写。

6.3.1硬件的选择与仿真电路的设计

1.打开Proteus，选择“File/NewDesign”菜单选项，新建一个“设计项目”。

并将项目保

存为“PushButton_1”。

2.选择“P”按钮或菜单“Library/PickDivice/Symbol…P”菜单，从“元件库”中选取元件。

依次添加其他元件。

其名称和位置见下表。

元件名称

Category

Sub-Category

Results

单片机

MicroprocessorICs

8051Family

AT89C52

一位7段数码管

Optoelectronics

7-SegmentDisplays

7SEG-MPX1-CA

按钮

Switches&Relays

Switches

BUTTON

电阻

Resistors

Generic

RES

依次从备选元件库中摆放器件，连线，画出仿真电路图，如图6-4所示。

图6-4

电路的说明:

在仿真电路中，由于我们使用的是P1口，它内部已经有上拉电阻了，因此我们可以不再添

加上拉电阻了。

但是，如果您使用的是P0口（内部没有上拉电阻），大家必须添加上拉电

阻，以确保单片机可以准确的检测到按键按下的动作。

632程序的设计

1.新建一个keil项目，并命名为"PushButton_1”并添加一个名为"main.c”的源代码文件，然后键入如下代码。

如代码6.1所示。

//代码6.1

#inelude

#inelude"function.h"

#include"common.h"

#defineSeg7PortP2//数码管连接在P2口上

//用一个数组来定义字符0~9共阳极数码管编码

ucharcodeseg7ca[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};

#defineE0x86II用一个字符E来代替字符’E'的共阳极数码管编码（0x86是其编码）

sbitBtnAdd=P1A2;II将P1.2引脚重新命名为BtnAdd（加1按键）sbitBtnSub=P1A3;〃将P1.3引脚重新命名为BtnSub（减1按键）

ucharcount;II定义一个变量来存储当前数码管显示的值

voidmain（）

{

count=0;〃数码管将从0开始显示

while

（1）

{

BtnAdd=1;

BtnSub=1;II在读I/O口之前，先要将其置为高电平//如果加1按键按下，则count加1

if（BtnAdd==0）//当P1.2检测到按键按下（即P1.2引脚读到低电平）{

Delay（20）;II延时20msif（BtnAdd==0）〃再次检测P1.2按键是否仍被按下，如果此时P1.2引脚

〃仍然能读到低电平，说明按键确实已经稳定的按下了

{

while（!

BtnAdd）;〃等待按键被放开（按键没放开时BtnAdd为低电平（逻辑0），

〃取反后为高电平（逻辑1）,此时while循环条件为真，

〃则继续执行该句，直到按键放开，后面的代码才能被执行）

count++;II加1键被按下，count加1

}

}

elseif（BtnSub==0）//如果减1按键按下则count减1（过程与加1键检测相同）{

Delay（20）;

if（BtnSub==O）

{

while（!

BtnSub）;

count--;//减1键被按下，count减1

}

}

if（count>=0&&count<=9）//如果count在0~9之间，则显示对应的数字

{

Seg7Port=seg7ca[count];

}

else//否则显示字符’E'表示错误

{

Seg7Port=E;

}

}

}

知识点：

I/O口做输入口

当我们要用51单片机的I/O口做输入口（即检测I/O口当前的状态）时，为了正确的读取

I/O口的输入值，我们一般需要先将I/O口置为高电平，如：

BtnAdd=1;

BtnSub=1;//在读I/O口之前，先要将其置为高电平

知识点：

ifelseifelse结构的语义

ifelseifelse判断语句时C常用的判断语句，其语义如下:

if（）〃如果

{

}

elseif（）//或者（再如果）

{

}

else〃否则

{

}

这三个分支只有一个能发生（即3选1）。

如果你使用

if（）

{

}

if（）

{

}

那么，这两个分支有可能同时发生（多选）。

请大家注意它们在语义上的区别，在本例中，我们设计时，是不考虑两个按键同时被按下的

情形的，因此，实际是二选一的情况，因此，我们使用了ifelseifelse判断语句。

6.4多位数码管的显示

请实现：

两位数码管显示从00~59的数字，使用两个按键Add和Sub，按一下Add,数

字加一，按一下Sub,数字减一，如此反复。

641硬件的选择与仿真电路的设计

1.打开Proteus，选择"File/NewDesign”菜单选项，新建一个"设计项目”。

并将项目保

存为"PushButton_2”。

2.选择“P”按钮或菜单“Library/PickDivice/Symbol…P”菜单，从“元件库”中选取

元件。

依次添加其他元件。

其名称和位置见下表。

元件名称

Category

Sub-Category

Results

51单片机

MicroprocessorICs

8051Family

AT89C52

两位7段共阳数码管

Optoelectronics

7-SegmentDisplays

7SEG-MPX2-CA

按钮

Switches&Relays

Switches

BUTTON

电阻

Resistors

Generic

RES

依次从备选元件库中摆放器件，连线，画出仿真电路图，如图

6-5所示。

Ul

园0呻m<1从尉n^AW峠Jim刼roaw*4H>SMi4RtfMKA|7M|iT

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图6-5

电路说明

因为我们使用了两位共阳数码管，由于51的驱动能力不足以直接驱动数码管，因此，我们

通过两个PNP三极管作为电子开关来驱动数码管位选线，当P3.0输出低电平时，PNP三极

管导通，Vcc通过三极管Q1加在数码管的个位，从而使数码管的个位发光（P3.1控制数码

管十位发光的原理相同）。

电阻R3和R4为限流电阻，通常取值为1K左右。

电阻R5和R6为下拉电阻，保证PNP三极管可靠地截止，通常取值为10K左右。

642实现原理分析

1.我们使用一个变量count表示当前数值，让count从0开始，每按Add键加1,当count增加到59时，让它回到0,每按Sub键减1,当count减少到0时，让它回到59重新开始。

这样，count就在0~59之间反复变化。

2.我们让数码管的个位显示count的个位，数码管的十位显示count的十位。

6.4.3程序的设计

1.新建一个keil项目，并命名为"PushButton_2”并添加一个名为"main.c”的源代码文件，然后键入如下代码。

如代码6.2所示。

代码6.2

#include

#include"function.h"

#include"common.h"

#defineSeg7PortP2//数码管连接在P2口上

//用一个数组来定义字符0~9共阳极数码管编码

ucharcodeseg7ca[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};

sbitBtnAdd=P1A2;//将P1.2引脚重新命名为BtnAdd（加1按键）

sbitBtnSub=P"3;〃将P1.3引脚重新命名为BtnSub（减1按键）

sbitGeWei=P3A0;〃定义数码管个位的位选线

sbitShiWei=P3A1;//定义数码管十位的位选线

ucharcount;〃定义一个变量来存储当前数码管显示的值

//关闭所有的数码管显示

voidCloseAIISeg（）

{

GeWei=1;//关闭个位位选线

ShiWei=1;//关闭十位位选线

}

〃在数码管上显示count值

voidDisplay（）

{

uchartmp;

CIoseAIISeg（）;//关闭所有的数码管显示

〃先显示个位

tmp=count%10;〃提取count的个位数

GeWei=0;//先显示个位，将十位关闭

Seg7Port=seg7ca[tmp];//将’count'个位的编码送出

Delay

（1）;

CIoseAIISeg（）;//关闭所有的数码管显示；消隐，防止闪烁

//再显示十位

tmp=count/10;//提取十位数

ShiWei=0;//先显示十位，将个位关闭

Seg7Port=seg7ca[tmp];〃将’count'十位的编码送出DeIay

（1）;

CIoseAIISeg（）;//消隐，防止闪烁

}voidmain（）

{

count=0;

while

（1）{

BtnAdd=1;

BtnSub=1;//在读I/O口之前，先要将其置为高电平

if（BtnAdd==0）{

Delay（20）;

if（BtnAdd==0）〃再次检测P1.2按键是否仍被按下，如果此时P1.2引脚

〃仍然能读到低电平，说明按键确实已经稳定的按下了

{

while（!

BtnAdd）;//等待按键被放开（按键没放开时BtnAdd为低电平（逻辑0）,〃取反后为高电平（逻辑1），此时while循环条件为真，

〃则继续执行该句，直到按键放开，后面的代码才能被执行）

if（count<59）//如果countv59，每按Add键count加1，否则count回0{

count++;

}

else

{

count=0;

}

}

}

elseif（BtnSub==0）//如果减1按键按下则count减1（过程与加1键检测相同）{

Delay（20）;

if（BtnSub==0）{

while（!

BtnSub）;

if（count>0）//如果count>0，每按Sub键count减1，否则count回59{

count--;

}

else

{

count=59;

}

}

Display。

；////在数码管上显示count值

}

}

程序代码说明

1•程序结构说明

在本例中，我们的程序设计思路是这样的

在main函数的大循环中，不断的检测BtnAdd和BtnSub是否被按下，如果被按下，则根据

按下的按键修改count值，然后再将count的个位和十位分别显示在数码管上即可。

2•—个数循环变化的技巧

if（count<59）//如果countv59,每按Add键count加1,否则count回0

count++;

else

count=0;

以及下面的代码：

if（count>0）//如果count>0，每按Sub键count减1，否则count回59

count--;

else

count=59;

在让一个数循环变化时，这是一种常用的技巧，后面时钟项目中，我们会使用到这种技

巧（调整时分秒，年月日等等）。

3.Display（）函数的使用

因为在main函数的大循环中，我们要不断的将count的个位和十位显示在数码管上，这个

显示操作可以写为一个函数，即Display（）函数，这是一种常用的代码复用的技巧。

6.54X4键盘的使用

当我们的应用中要使用比较多的按键时，如果使用独立按键的话，将会占用很多I/O口,

那么，为了节约I/O口线，我们需要使用另一类按键，其中比较常用的是4X4键盘。

让我们实现如下功能：

让1位数码管依次显示4X4键盘的编码（数字键显示对应的数

字，功能键显示对应的A~F字符）。

6.5.14X4键盘实现按键检测的原理分析

一般情况下，4X4键盘与单片机的连接如下面这图6-6所示。

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图6-6

4X4键盘通常有4行4列共16个按钮，分别跨接在4根交叉的行线和列线上，我们通

常把4根行线和4根列线连接在单片机的一个I/O口上，比如像图6-6那样，4根行线连接

在P2.0~P2.3上，4根列线连接在P2.4~P2.7上。

当我们要检测键盘上那个按键被按下，我们通常采用如下方法：

1•我们先拉低P2.0

2•依次检测P2.4~P2.7，如果没有检测到任何低电平，说明没有按键被按下。

检测到有低电平，比如P2.5为低电平，说明P2.0和P2.5交叉的那个按键被按下了。

3•我们再拉低P2.1

4依次检测P2.4~P2.7o（同步骤2）

5•我们再拉低P2.2

6依次检测P2.4~P2.7o（同步骤2）

7•我们再拉低P2.3

8.依次检测P2.4~P2.7o（同步骤2）

9.重复步骤1~8o

上述伪代码写成C51代码就应该是这个样子。

sbitLine_A=P2P;//将4X4键盘的4根行线连接在P2.0~P2.3sbitLine_B=P2A1;

sbitLine_C=P2A2;

sbitLine_D=P2A3;

sbitLine_仁卩2人4;//将4X4键盘的4根列线连接在P2.4~P2.7

sbitLine_2=P2A5;

sbitLine_3=P2A6;

sbitLine_4=P2A7;

Line_A=O;//先拉低P2.0

if（Line1==0）//检测每根列线是否被拉低。

如果没有检测到任何低电平，说明没有按键被按下

{

Delay（10）;//消抖

if（Line_仁=0）

{

result=7;〃检测到有低电平，说明P2.0和P2.4交叉的那个按键被按下了，则输出

〃对应的按键的编码（编码自己定）

}

}

elseif（Line_2==0）//检测每根列线是否被拉低。

如果没有检测到任何低电平，说明没有按键被按下

{

Delay（10）;//消抖

if（Line_2==0）

{

result=8;〃检测到有低电平，说明P2.0和P2.5交叉的那个按键被按下了，则输出//对应的按键的编码

}

}

elseif（Line_3==0）//检测每根列线是否被拉低。

如果没有检测到任何低电平，说明没有按键被按下

{

Delay（10）;//消抖

if（Line_3==0）

{

result=9;〃检测到有低电平，说明P2.o和P2.6交叉的那个按键被按下了，则输出//对应的按键的编码

}

}

elseif（Line_4==0）//检测每根列线是否被拉低。

如果没有检测到任何低电平，说明没有按键被按下

{

Delay（10）;//消抖

if（Line_4==0）

{

result=10;//检测到有低电平，说明P2.0和P2.7交叉的那个按键被按下了，则输出〃对应的按键的编码

}

}

〃再依次检测P2.1，P2.2，P2.3

6.5.2硬件电路的设计

1.打开Proteus，选择"File/NewDesign”菜单选项，新建一个"设计项目”。

并将项目保存为“4X4KeyPad'。

2.选择“P”按钮或菜单“Library/PickDivice/Symbol…P”菜单，从“元件库”中选取元件。

依次添加其他元件。

其名称和位置见下表。

元件名称

Category

Sub-Category

Results

51单片机

MicroprocessorICs

8051Family

AT89C52

1位7段共阳数码管

Optoelectronics

7-SegmentDisplays

7SEG-MPX1-CA

4X4键盘

Switches&Relays

KeyPads

KEYPAD-SMALLCA1

电阻

Resistors

Generic

RES

依次从备选元件库中摆放器件，连线，画出仿真电路图，如图6-7所示。

OdlFIH

OEnn

•■•・fll■

图6-7

电路说明

我们使用P2口来驱动一位共阳极数码管，同时使用P3口来检测4X4按键，其中，P3.0~P3.3

引脚连接到行线ABCD上，P3.4~P3.7连接到列线1234上。

6.5.3程序的设计

1.新建一个keil项目，并命名为"4X4Key”并添加一个名为"main.c”的源代码文件，然后键入如下代码。

如代码6.3所示。

〃代码6.3

#include

#include"function.h"

#include"common.h"

#defineSeg7PortP2//数码管连接在P2口上

#defineKeyPadP3//键盘连接在P3口上

sbitLine_A=P3P;//将4X4键盘的4根行线连接在P3.0~P3.3

sbitLine_B=P3A1;

sbitLine_C=P3A2;

sbitLine_D=P3A3;

sbitLine_仁卩3人4;//将4X4键盘的4根列线连接在P3.4~P3.7

sbitLine_2=P3A5;

sbitLine_3=P3A6;

sbitLine_4=P3A7;

〃用一个数组来定义字符0~F共阳极数码管编码

ucharcodeseg7ca[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e};

ucharcount;〃定义一个变量来存储当前数码管显示的值

//键盘扫描程序

ucharScanKeypad