《单片机技术及 仿真与应用》-8

８.１键盘的工作原理及去抖通常，按键都是一个机械弹性开关，当触点断开或闭合时，都会产生一段电压不稳定信号，如图８.１所示。由于机械的弹性作用，一个按键闭合时，不会马上接通；断开时，也不会马上断开。开关与闭合时均会产生抖动，抖动的时间由机械特性决定，一般为５～１０ｍｓ。为了确保ＣＰＵ对按键的开启与闭合仅做一次处理，必须去抖。去抖有硬件和软件两种去抖方法。目前硬件去抖中，常使用一种简单的ＲＣ电路来抑制抖动电压。如果按键较多，常用软件方法去抖。软件去抖，是在程序中使用延时语句，避开抖动的那５～１０ｍｓ，即可达到去抖效果。例如当按下按键的瞬间，执行下面ｄｅｌａｙ２０ｍｓ函数，ｄｅｌａｙ２０ｍｓ就是一个延时函数，从软件延迟角度达到了去抖效果。返回８.２独立键盘接口及程序实例独立键盘是指各按键相互独立地连接一条数据线，当任何一个键被按下时，与之相连的数据线即为０或１。这种键盘电路非常简单，但缺点是占用较多Ｉ／Ｏ线，易使Ｉ／Ｏ资源紧张。在键盘扫描程序“ｖｏｉｄｋｅｙ＿ｓｃａｎ（）”中，“ｄｅｌａｙ２０ｍｓ（）”是去抖延时，在确认按键被按下后，程序中还有“ｗｈｉｌｅ（！Ｋ１）；”语句，它的含义是等待按键释放，若按键没释放则程序停在本句，直到按键释放。若不加本句，进行按键释放检测，则由于单片机循环检测按键且速度非常快，当按下一个键时，单片机会在循环中多次检测到按键被按下，造成错误结果，因此要检测按键释放情况。返回８.３矩阵键盘扫描原理及实例分析为了节省Ｉ／Ｏ资源，引入矩阵键盘。以４×４键盘为例讲解矩阵键盘的工作原理和检测方法。如图８.３所示，４根行线Ｙ０～Ｙ３和４根列线Ｘ０～Ｘ３分别将１６个按键的两端连接在一起，构成一个４×４矩阵键盘。４根行线和４根列线，正好８根线，连接到单片机的８个Ｉ／Ｏ口，通过一定的程序扫描就可以检测到这１６个键，且设计出其键值。用这种方法，同样也可以实现３×３、３×４、５×５的矩阵键盘等。８.３.１低电平扫描原理采用列扫描方式，先将各行信号Ｙ３～Ｙ０送高电平，使其变成输入口。然后送各列Ｘ３～Ｘ０信号，只有一个为低电平信号，其余３个为高电平信号。整个过程按照列Ｘ３～Ｘ０的低电平信号扫描顺序进行，分为４个阶段。下一页返回８.３矩阵键盘扫描原理及实例分析第一阶段，判断Ｘ０列中是否有键被按下。做法是：先将Ｙ３～Ｙ０设置输入状态，同时将１１１０Ｂ送至Ｘ３～Ｘ０，然后读取Ｙ３～Ｙ０的值。（４）若Ｙ３Ｙ２Ｙ１Ｙ０为０１１１，代表按键Ｋ７被按下。第三、四阶段同第一、二阶段类似，具体见表８.１。若Ｙ３Ｙ２Ｙ１Ｙ０为１１１１，代表没有键被按下。８.３.２高电平扫描原理采用列扫描方式，同低电平扫描类似，只是高低电平信号取反（即０、１信号取反）。送各列Ｘ３～Ｘ０信号时，只有一个为高电平信号，其余３个为低电平信号。整个过程按照列Ｘ３～Ｘ０的高电平信号扫描顺序进行，分为４个阶段。上一页下一页返回８.３矩阵键盘扫描原理及实例分析第一阶段，判断Ｘ０列中是否有键被按下。做法是：先将Ｙ３～Ｙ０设置输入状态，同时将０００１Ｂ送至Ｘ３～Ｘ０，然后读取Ｙ３～Ｙ０的值。第二阶段，判断Ｘ１列中是否有键被按下。做法是：先将Ｙ３～Ｙ０设置输入状态，同时将００１０Ｂ送至Ｘ３～Ｘ０，然后读取Ｙ３～Ｙ０的值。（１）若Ｙ３Ｙ２Ｙ１Ｙ０为０００１，代表按键Ｋ４被按下。１５８（２）若Ｙ３Ｙ２Ｙ１Ｙ０为００１０，代表按键Ｋ５被按下。（３）若Ｙ３Ｙ２Ｙ１Ｙ０为０１００，代表按键Ｋ６被按下。（４）若Ｙ３Ｙ２Ｙ１Ｙ０为１０００，代表按键Ｋ７被按下。上一页下一页返回８.３矩阵键盘扫描原理及实例分析第三、四阶段同第一、二阶段类似，具体见表８.２。若Ｙ３Ｙ２Ｙ１Ｙ０为００００，表示没有键被按下。８.３.３基础实验———矩阵键盘的识别与显示以４×４键盘为例，介绍矩阵键盘的扫描原理和实际编程情况。一、实验目的（１）熟悉矩阵键盘的低电平行列扫描过程。（２）学习单片机Ｉ／Ｏ口扩展矩阵键盘的程序设计方法。（３）学习矩阵键盘的电路设计方法。二、实验要求上一页下一页返回８.３矩阵键盘扫描原理及实例分析用Ｐ３口扩展４×４矩阵键盘，键值分别为０～１５（Ｆ），每当有键被按下时，读出键值并在数码管上显示。三、硬件电路硬件电路如图８.４所示。五、程序分析从图８.４可以看出，Ｐ３口的低４位Ｐ３.３～Ｐ３.０接矩阵键盘的行线，相当于Ｙ３～Ｙ０行；Ｐ３口的高４位Ｐ３.７～Ｐ３.４接矩阵键盘的列线，相当于Ｘ３～Ｘ０列。程序分析如下：上一页下一页返回８.３矩阵键盘扫描原理及实例分析（１）“ｕｃｈａｒｓｃａｎ［４］＝｛０ｘＥＦ，０ｘＤＦ，０ｘＢＦ，０ｘ７Ｆ｝；”表示数组存储了低电平扫描，依次给Ｐ３口的高４位Ｘ３～Ｘ０列分别送低电平信号时，将Ｐ３口的低４位设置成输入口的数值情况，其每个数值功能如表８.３所示。上一页返回８.４综合实验———秒表定时器的设计与实现一、实验目的（１）熟悉按键去抖的软件处理方法。（２）学习单片机定时资源和按键的综合应用。二、实验要求初始，秒表定时器不显示任何数字，Ｋ０是秒表定时器的启动／暂停键。当按键Ｋ０按下时，启动秒表，数码管每隔１秒加１；再按下Ｋ０时，秒表停止计数，数码管保持显示原有数据；再次按下Ｋ０时，秒表又继续刚才的数据进行计数，并显示到数码管。Ｋ１是秒表定时器的清零键，每次Ｋ１按下，秒表都清零重新计数。下一页返回８.４综合实验———秒表定时器的设计与实现三、硬件电路硬件电路如图８.５所示。四、程序流程图程序流程图如图８.６所示。上一页返回图８.１按键抖动信号示意图返回图８.２例８.１电路图返回图８.３４×４矩阵键盘