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，OK，让我们来练习使用按键...^_^ 。
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。
^_^
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。
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。
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，P1.2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=P1^2;//将P1.2引脚重新命名为BtnAdd
……
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）;//延时20ms。
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）
……
}
}
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。
6.3.2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
#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};
#defineE0x86//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=P1^2;//将P1.2引脚重新命名为BtnAdd（加1按键）
sbitBtnSub=P1^3;//将P1.3引脚重新命名为BtnSub（减1按键）
ucharcount;//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;//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）;//延时20ms
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）
count++;//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==0）
{
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。
6.4.1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_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。
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。
6.4.2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=P1^2;//将P1.2引脚重新命名为BtnAdd（加1按键）
sbitBtnSub=P1^3;//将P1.3引脚重新命名为BtnSub（减1按键）
sbitGeWei=P3^0;//定义数码管个位的位选线
sbitShiWei=P3^1;//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
voidCloseAllSeg（）
{
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;
CloseAllSeg（）;//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）;
CloseAllSeg（）;//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
Delay
（1）;
CloseAllSeg（）;//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count＜59，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。
2.一个数循环变化的技巧
if（count<59）//如果count＜59，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。
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~P2.7。
（同步骤2）
5.我们再拉低P2.2
6.依次检测P2.4~P2.7。
（同步骤2）
7.我们再拉低P2.3
8.依次检测P2.4~P2.7。
（同步骤2）
9.重复步骤1~8。
上述伪代码写成C51代码就应该是这个样子。
sbitLine_A=P2^0;//将4X4键盘的4根行线连接在P2.0~P2.3
sbitLine_B=P2^1;
sbitLine_C=P2^2;
sbitLine_D=P2^3;
sbitLine_1=P2^4;//将4X4键盘的4根列线连接在P2.4~P2.7
sbitLine_2=P2^5;
sbitLine_3=P2^6;
sbitLine_4=P2^7;
……
Line_A=0;//先拉低P2.0
if（Line_1==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_1==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P2.0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-SMALLCALC
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。
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=P3^0;//将4X4键盘的4根行线连接在P3.0~P3.3
sbitLine_B=P3^1;
sbitLine_C=P3^2;
sbitLine_D=P3^3;
sbitLine_1=P3^4;//将4X4键盘的4根列线连接在P3.4~P3.7
sbitLine_2=P3^5;
sbitLine_3=P3^6;
sbitLine_4=P3^7;
//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（）
{
ucharresult='N';//定义函数输出结果
KeyPad=0xff;//全部置高电平，为检测输入做准备
Line_A=0;//先拉低P3.0
if（Line_1==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_1==0）
{
result=7;//检测到有低电平，说明P3.0和P3.4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,本例中P3.0和P3.4交叉为数字7按键，所以我们输出7）
}
}
elseif（Line_2
升级会员 