80C51按键的应用

1、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/<。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。AA«?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，开关就闭台，一松手，开关就会自动断开。自锁式按键按下时就会闭台并且自动锁定在闭台状态，再次

2、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般情况下，按键与单片机的连接如下面这图6-2所示FOTAJPCrs-iR：i2-TJJD2iRj寸I0.5?I-A踞PUDPtiHJpiaIs!:Pr£H?Pi-7p;w.p:11*1K!n.wiiF3.JA11P3-Wk1PlowTrfjMATCIPITfij-1ECT-图6-2图中上拉电阻R1、R2值一般在4.7k10k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）至

3、VP1.2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P1.2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,引脚上面的波形是怎么变化的。建出Mr: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，当按键闭台时，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

4、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5ms20ms之间。而一旦按键按下，稳定闭台的时间一般最短是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1020ms。3?再次检测P1.2按键是否仍被按下（即P

5、1.2弓I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BtnAddif（BtnAdd=O）/当P1.2检测到按键按下（即P1.2弓I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弓I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whi

6、le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09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"。ItlluMqfFIh£H4-12.选择“P”按钮或菜单"Library/PickDivice/Symbol-P”菜

7、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CategorySub-CategoryResults单片机MicroprocessorICs8051FamilyAT89C52一位7段数码管Optoelectronics7-SegmentDisplays7SEG-MPX1-CA按钮Switches&RelaysSwitchesBUTTON电阻ResistorsGenericRES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

8、，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<reg52.h>#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09共阳极数码管编码ucharcodeSeg7ca=0xc0,0x

9、f9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;#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，贝Ucount加1i

10、f（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（旧tnAdd）;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1elseif（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（BtnS

11、ub=O）while（旧tnSub）;count-;/减1键被按下，count减1if(count>=0&&count<=9)/如果count在09之间，则显示对应的数字(Seg7Port=seg7cacount;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

12、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否贝U(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0059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Prote

13、us，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”。选择“P”按钮或菜单"Library/PickDivice/SymbolP”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CategorySub-CategoryResults51单片机MicroprocessorICs8051FamilyAT89C52两位7段共阳数码管Optoelectronics7-SegmentDisplays7SEG-MPX2-CA按钮Switches&RelaysSwitchesBU

14、TTON电阻ResistorsGenericRES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。BAp_-nBL?,口世m"m二urnraiffii一AFHfcA园0呻m<1从尉nAAW岭JIMroaw*4H>SMi4RtfMKA|7M|iT并（MK血？0man旧也码KrSAiiR-EAI-I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

15、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059之间反复变化。1. 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程序的设计新建一个keil项目，并命名为"PushButton_2”并添加一个名为"main.c”的

16、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<reg52.h>#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09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Bt

17、nSub(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=seg7catmp;/将'count'个位

18、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

19、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0count+;elsecount=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59count-;elsecount=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

20、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的个位和十位分另U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0count+;elsecount=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59count-;elsecount=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

21、时分秒，年月日等等)。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AF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

22、示。-RBMMImg-nWHWU时血口FiWWiPSTiUJffEmwfl野沁地哙匹ii二#?4A13'WH；悴昨:Kl*f&WlAW.虻tfT常鲜厂皤ti?rrjfA-.S3科SO图6-64X4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P2.0P2.3上，4根列线连接在P2.4P2.7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彼们先拉低P2.02?依次检测P2.4P2.7，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

23、.5为低电平，说明P2.0和P2.5交叉的那个按键被按下了。8. 3彼们再拉低P2.14依次检测P2.4P2.7o（同步骤2）5彼们再拉低P2.26依次检测P2.4P2.7o（同步骤2）7彼们再拉低P2.3依次检测P2.4P2.7o（同步骤2）重复步骤18。上述伪代码写成C51代码就应该是这个样子。sbitLine_A=P2P;/#4X4键盘的4根行线连接在P2.0P2.3sbitLine_B=P2A1;sbitLine_C=P2A2;sbitLine_D=P2A3;sbitLine_仁口2人4;/将4X4键盘的4根列线连接在P2.4P2.7sbitLine_2=P2A5;sbitLine_3

24、=P2A6;sbitLine_4=P2A7;Line_A=O;/先拉低P2.0if（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)(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(D

25、elay(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)(再依次检测P2.1,P2.2,P2.36.5.2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'。选择“P”按钮或菜单"Library/PickDivice/Symb

26、olP”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CategorySub-CategoryResults51单片机MicroprocessorICs8051FamilyAT89C521位7段共阳数码管Optoelectronics7-SegmentDisplays7SEG-MPX1-CA4X4键盘Switches&RelaysKeyPadsKEYPAD-SMALLCA1电阻ResistorsGenericRES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HET坐ri*ri.*WP17OdlFIHOEnn?fll图6-7电路说明我们使

27、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，P3.0P3.3引脚连接到行线ABCD上，P3.4P3.7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<reg52.h>#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sbitLi

28、ne_A=P3P;/将4X4键盘的4根行线连接在P3.0P3.3sbitLine_B=P3A1;sbitLine_C=P3A2;sbitLine_D=P3A3;sbitLine_仁口3人4;/将4X4键盘的4根列线连接在P3.4P3.7sbitLine_2=P3A5;sbitLine_3=P3A6;sbitLine_4=P3A7;用一个数组来定义字符0F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

29、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=Oxff;全部置高电平，为检测输入做准备Line_A=0;/先拉低P3.0if(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_仁=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=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);if(Line_2=0)(result=8;检测到有低电平，说明P3.0和P3.5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P3.o和P3.6交叉的那个按键被按下了，则输出对应的按键的编码elseif