任务3独立按键的实现课案

1、任务 3.3 独立按键的实现任务 3.3 独立按键3.3.1 任务介绍在数字钟中有四个独立按键，功能分别是调整、加、减、确定，用以调整系统的时间。 在单片机系统中，键盘是基本和常用的接口，它是构成人机对话通话的一种常用方式，实现 向单片机系统输入数据、传送命令等功能，是人工干预、设置和控制系统运行的主要手段。本节的任务要求：利用开发板上的四个按键，配合任务 3.2 数码管显示程序，实现数字钟的调时，为了简 化程序，用 3 个 LED的亮灭来代替对应数码管的闪烁（数码管的闪烁在这里有些难）。正常走时，3个 LED都不点亮，当按下“调整”键时， “小时”对应的 LED点亮，再次按下“调整” 键，则

2、“分”对应的 LED点亮，然后再按下“调整”键，则“秒”对应的LED点亮，依次循环，直到按下“确定”键，三个LED返回到不点亮的状态。当按下“调整”键后，按下“加”或者“键”按键，则对应的数码管的显示值每次加1 或者减 1。3.3.2 知识准备1、轻触按键的认识键盘分为编程键盘和非编程键盘。键盘上闭合键的识别由专用的硬件编码器来实现的为 编程键盘，如计算机键盘；闭合键的识别由软件来实现的为非编程键盘 , 轻触按键属于非编程 键盘。轻触按键具有结构简单，使用灵活等特点，因此被广泛应用于单片机系统中。图 3.3.1 所示的是市面常见的轻触按键，从封装来区分，有贴片的，也有直插的；从引脚的数量来区

3、分，有 2 个引脚的， 也有 4 个引脚的。 开发板上使用的按键时 4 引脚直插按键， 尺寸为 665， 如图 3.3.2 所示。图 3.3.3 各种形状的按键图 3.3.2 开发板使用的按键任务 3.3 独立按键的实现2、按键的硬件电路和识别方法图 3.3.3 是轻触按键的内部结构图，按键的 4 个引脚两两连通（可以用万用表测量） ，不 连通的引脚，当按键被按下时，在金属弹片和反作用弹簧的作用下也会连通，当按键释放后， 弹簧不起作用，引脚不连通。图 3.3.3 轻触按键内部结构图 3.3.4 轻触按键的接口电路图 3.3.4 是轻触按键的单片机接口电路，按键一端接地，另外一端接 I/O 口，

4、同时通过 上拉电阻接电源（上拉电阻大小5K 10K）。简单分析一下按键检测的原理：当按键没有按下的时候，单片机 I/O 通过上拉电阻 R接到 VCC，我们在程序中读取该 I/O 的电平的时候，其值 为 1（ 高电平 ）; 当按键按下的时候， 该 I/O 被短接到 GND，在程序中读取该 I/O 的电平的时候， 其值为 0（ 低电平 ） 。这样，按键的按下与否，就和与该按键相连的 I/O 的电平的变化相对应 起来。 结论：我们在程序中通过检测到该 I/O 口电平的变化与否，即可以知道按键是否被按 下，从而做出相应的响应。3、检测按键按下按键的检测原理看起来比较简单，我们按照上述的原理先试着写一段

5、任务中的程序看看运行效果怎么样。程序实现的内容为：百位数内的计数器， ，按键每按下一次，计数器加1，将计数器的值显示在开发板的两位数码管上。程序如下：#incldue#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit KeyInput=P10;/按键接口/段码uchar code Seg7Code=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;uchar code Seg7Posit=0xfe,0xfd;/位码uchar DispBuffer2;/ 缓冲区任务 3.3 独立按键的

6、实现/void DelayMs(uint xms ) ms级延时函数，省略/void Seg7Display() 2位数码管显示函数，省略void main(void)uchar DispCnt=0; / while(1)Seg7Display();if(KeyInput=0) /DispBuffer0=DispCnt/10;DispBuffer1=DispCnt%10; / if(+DispCnt=100) /按键加 1 计数器/ 动态扫描检测到按键按下计数值的个位和十位的分解每按一次，计数器加 1, 超过 99，归 0DispCnt=0;程序编译好后烧录到单片机中，看一下运行效果。上电后，

7、数码管显示“ 00”，按一下按 键，数码管向上加数，但是每按一下，向上加好几个数，如果按键不弹起，会连续加 1，程序 中没有实现我们想要的按一下加 1 的效果。我们回到刚才编写的程序中，在大循环 while(1) 中，不停的监测按键是否按下，如果按下 则加 1，逻辑是正确的。按键按下到按键释放大约需要0.2 秒到 0.5 秒，而程序扫描的速度非常快，按键每按下一次，程序中已经扫描多次了，所以才会出现上述的现象。怎样才能实现 按键每按一次加 1 的效果呢？4、等待按键释放我们在之前按键检测程序上结尾加这样一条语句： While(!key_value); 编译后烧录到单片 机中，就可以实现按一次按

8、键加 1 的效果了。if(KeyInput=0) /DispBuffer0=DispCnt/10;DispBuffer1=DispCnt%10; if(+DispCnt=100) / DispCnt=0;While(!KeyInput); / /检测到按键按下每按一次，计数器加 1,超过 99，归零如果按键没有弹起，程序指针就会停在这里，直到按键释放任务 3.3 独立按键的实现While(!key_value); 这个语句是怎么消除了按一下加多个数的问题呢？程序中初次检测到 了按键按下，则执行数值分解语句和加 1 语句，最后执行 While(!key_value); 按键按下后， key_va

9、lue 的值为 0，取反后，为 1，则 while 语句的条件为真，程序指针会停在这里，不停的 检测按键是否释放，按键释放后， key_value 的值变为 1，取反后变为 0，条件为假，程序指针 向下执行。这样实现了按下一次加 1 的效果了。如果不停的按下按键，我们会发现，大多数按下的时候会加1，但有的时候还是会出现按一下加几个数的现象，这又是什么原因造成的呢？5、按键消抖动 按键的开关为机械弹性触点开关，它是利用机械点接触和分离实现电路的通断。由于机 械点的弹性作用，加上人们按键时的力度、方向的不同以，按键开关从按下到接触稳定要经 过数毫秒的弹跳抖动，即在按下的几十毫秒里会连续产生多个脉冲

10、。释放按键时，电路也不 会一下断开，同样会产生抖动。这两次抖动的时间分别为 10-20ms 左右，而按键的稳定闭合 通常大于 0.3-0.5 秒。因此，为了确保 MCU 对一次按键动作只确认一次，按键闭合时，必须 要进行消抖处理。 否则由于 MCU 执行的速度较快， 会将抖动的多个脉冲误认为为多次的按键。 图 3.3.5 是按键按下抖动示意图。图 3.3.5 按键按下抖动示意图按键的消抖动既可以采用硬件方法，也可以采用软件的方法。使用硬件消抖的方式，需 要在按键连接的硬件设计上增加硬件消抖电路，如RS触发器或者 RC 积分电路等。采用硬件消抖方式增加了系统的成本，而利用软件方式消抖则是比较经济

11、的做法，但增加了软件设计 的复杂性。软件方式消抖的基本原理是在软件中对按键进行两次确认，既在第一次检测到按键按下 后，间隔 10ms 左右再次检测该按键是否按下，只有两次都检测到按键按下时才最终确认有键 按下，从而跳过了按键的抖动，消除了抖动的影响。程序如下：任务 3.3 独立按键的实现if(KeyInput=0) /DelayMs(10);if(KeyInput=0)DispBuffer0=DispCnt/10;DispBuffer1=DispCnt%10;if(+DispCnt=100) /DispCnt=0;while(!KeyInput); /检测到按键按下/ 延时消抖/ 再次检测按键

12、是否按下每按一次，计数器加 1, 超过等待按键释放检测按键按下， 10ms 消抖，等待按键弹起，称之为按键检测三部曲，但本节教程的程序 仅能作为功能演示用，在实际项目中有很大的弊端，第 4 单元任务 1 给出了按键高效扫描方 法。3.3.2 任务实施本节的任务实现程序如下include#define uchar unsigned char #define uint unsigned int / 按键接口sbit KeyInput1=P20;/“调整”键sbit KeyInput2=P21;/“增减”键sbit KeyInput3=P22;/“减少”键sbit KeyInput4=P23;/“确

13、定”键/ 状态灯sbit LedHour=P30; sbit LedMinute=P31;sbit LedSecond=P32;/段码uchar code Seg7Code=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;uchar code Seg7Posit=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf;/uchar DispBuffer6; /位码 缓冲区/ms 级延时函数void DelayMs(uint xms) uint i,j;for(i=0;ixms;i+) for(j=0;j122;j+);/6 位数码管显示子

14、函数，在第二位和第四位上显示小数点 void Seg7Display()uchar i;for(i=0;i=4)AdjustNum=1;/AdjustNum/任务 3.3 独立按键的实现消隐 送段码/ 在第二位和第四位数码管上加小数点 送位选 延时时间计数器“小时”初值“分”初值“秒”初值按键值 按下“调整”按键时对应的调整值 三个状态灯初始时都不点亮检测按键是否按下，并返回键值按下确定键，进入到调整界面的取值为 1、 2、 3 分别对应 小时 、分、秒任务 3.3 独立按键的实现点亮 小时 对应的 LED点亮 分对应的 LED点亮 秒对应的 LED按下“增加”按键小时加 1分加 1秒加 1返

15、回正常界面if(AdjustNum=1) /LedHour=0;LedMinute=LedSecond=1;if(AdjustNum=2) /LedMinute=0;LedHour=LedSecond=1;if(AdjustNum=3) /LedSecond=0;LedHour=LedMinute=1;if(KeyValue=0x02) /if(AdjustNum=1) /if(+Hour=24)Hour=0;if(AdjustNum=2) /if(+Minute=60)Minute=0;if(AdjustNum=3) /if(+Second=60)Second=0;if(KeyValue=0

16、x04) /任务 3.3 独立按键的实现AdjustNum=0; /LedHour=LedMinute=LedSecond=0; 状态灯熄灭，把 AdjustNum 赋值为 0TimeToBuff(Hour,Second,Minute); /Seg7Display();if(+Cnt=166)Cnt=0;if(+Second=60)Second=0;if(+Minute=60) Minute=0;if(+Hour=24)Hour=0;把待显示的值送入缓冲区/ 动态扫描， 1ms 6=6ms/Cnt 计数 83 次 12=996ms/1 秒计数 60 次，为 1 分钟/1 分钟计数 60 次，为

17、 1 小时/24 小时后清零任务 3.3 独立按键的实现程序解释如下：(1)程序中加粗的是有关于本节按键程序的，其余部分是上一节中的内容，在这里我们 只解释和按键相关的程序。按键的程序分两部分， 一部分是按键检测函数，另外一部分是主 程序中的键值处理程序。( 2 )按键检测由两个子函数来完成。 KeyScan() 和 GetKeyValue() 。 KeyScan() 函数完成 按键状态的扫描，并返回状态值( temp)， temp 取值为 0x01 、 0x02、 0x03 、 0x04 分别对应 4 个按键的按下，如果没有按键按下，则 temp 为 0xff 。在 GetKeyValue(

18、) 中依照按键检测“三部曲”来取出按键的键值。首先判断 KeyScan() 函 数返回的值是不是 0xff ，如果不是，则说明有按键按下，经过10ms 消抖后，再次执行 KeyScan() 函数判断有无按键按下，返回值不为 0xff ，则确定按键按下，返回键值，然后不停的检 测 KeyScan() 返回的值是否为 0xff ，如果不是，说明按键还没有释放，就一直不停地检测并 等待，直到按键释放。如果没有按键按下， GetKeyValue() 返回的键值为初值 0x00 ，如果有按键按下， 4 个按键 返回的键值依次为 0x01， 0x02，0x03， 0x04。获取了按键的键值后，就可以根据编写键值处 理函数了。(3)键值处理函数在主程序中完成，通过调节变量AdustNum 的值完成各个按键的任务。任务 3.3 独立按键的实现Adust