5.1单片机外围设备讲解1.pptx

1、单片机C语言编程,主讲教师：廉哲 QQ:17434548 电话办公室：综合楼C318,51单片机硬件结构 C51基础知识及其基本程序设计 C51函数、数组、指针定义及应用 单片机内部资源及其C语言编程 单片机资源扩展及其C语言编程 综合程序设计 考试,课程主要内容：,键盘接口,键盘是单片机应用系统中使用最广泛的一种 数据输入设备。键盘是一组按键的组合。键通常是一种常开型按钮开关，常态下键的两个触点处于断开状态，按下键时它们才闭合（短路）。,4,非编码键盘按组成结构又可分为独立式键盘和矩阵式键盘。独立式键盘的工作过程与矩阵式键盘类似，无论是硬件结构还是软件设计都比较简单

2、，。,通常，键盘有编码和非编码两种。编码键盘通过硬件电路产生被按按键的键码和一个选通脉冲。选通脉冲可作为CPU的中断请求信号。这种键盘使用方便，所需程序简单，但硬件电路复杂，常不被单片机采用。,特点：每个按键占用一条I/O线，当按键数量较多时，I/O口利用率不高，但程序编制简单。适用于所需按键较少的场合。,特点：电路连接复杂，但提高了I/O口利用率，软件编程较复杂。适用于需使用大量按键的场合。,扫描法 和线反转法,键盘接口的消抖 1消除键抖动,键盘控制流程,单片机对矩阵式键盘接口处理的一般过程如图8.3所示。,键扫描,消抖,求键码,等待释放,按键处理,图8.3 键盘处理流程框图,1. 键扫描,

3、键扫描就是要判断有无键按下，当扫描到有键按下时再进行下一步处理，否则退出键盘处理程序。独立式键盘扫描只需读取IO口状态,而矩阵式键盘描通常有两种实现方法：逐行扫描法和线反转法。,(1) 逐行扫描法。依次从第一至最末行线上发出低电平信号, 如果该行线所连接的键没有按下的话, 则列线所接的端口得到的是全“1”信号, 如果有键按下的话, 则得到非全“1”信号。,0 1 1 1,1 1 1 1,1 0 1 1,1 1 1 0,1 1 0 1,1 1 1 1,1 1 1 0,1 1 1 1,设第2行第4列键按下,行线输出,列线输入,0 1 1 1,1 1 1 1,1 0 1 1,1 1 1 0,1 1

4、0 1,1 1 1 1,1 1 1 0,1 1 1 1,（2）线反转法。 线反转法也是识别闭合键的一种常用方法, 该法比行扫描速度快, 但在硬件上要求行线与列线外接上拉电阻。 先将行线作为输出线, 列线作为输入线, 行线输出全“0”信号, 读入列线的值, 那么在闭合键所在的列线上的值必为0；然后从列线输出全“0”信号，再读取行线的输入值，闭合键所在的行线值必为 0。这样,当一个键被按下时, 必定可读到一对唯一的行列值。再由这一对行列值可以求出闭合键所在的位置。,0 0 0 0,1 1 1 0,0 0 0 0,1 0 1 1,设第2行第4列键按下,列值：1110,行值：1011,0123 ee

5、debe7e 4567 edddbd7d 89AB ebdbbb7b CDEF e7d7b777,由于按键按下时的机械动作，在按键被按下或松开的瞬间，其输出电压会产生波动，称为键的抖动。,2.消抖,为确保每按一次键单片机只进行一次处理，使键盘可靠地工作，必须消除按键抖动。消抖方法有硬件消抖和软件延时两种。,图8.5 键闭合及断开时的抖动,（1）硬件消抖法：就是在键盘中附加去抖动电路，从根上消除抖动产生的可能性。右图所示电路实际上是由R-S触发器构成的单脉冲电路。当按钮开关按下时Q端输出低电平，当开关松开时Q端恢复高电平，即输出一个负脉冲，以此消除抖动。,图8.6 硬件去抖动电路,（2）软件消抖

6、法：键按下的时间与操作者的按键动作有关，约为十分之几到几秒不等。而键抖动时间与按键的机械特性有关，一般为510ms不等。软件消抖法即是采用延时（一般延时1020ms）的方法，以避开按键的抖动，即在按键已稳定地闭合或断开时才读出其状态。,图8.7 软件消抖法延时区间示意图,3. 计算键码,键码是每个按键的标识。被按键确定下来之后，接下来的工作是计算闭合键的键码，然后才能根据键码进行对应的操作。,为编程方便，键码通常都是以键的排列顺序安排，按照从左到右、从上向下的顺序编排。键码可根据行号列号以查表求得，也可通过计算得到。我们将结合实例加以介绍。,4.等待释放,等待释放是为了保证键的一次闭合仅进行一

7、次处理。求得键码后，然后通过不断进行键扫描，如有键按下，则继续扫描，否则认为键已释放。,5.按键处理,根据系统功能要求，利用单片机控制完成特定操作。,5 键盘接口的控制方式,在单片机的运行过程中，何时进行键盘扫描和处理，可有下列三种情况： 1.查询方式：单片机通过调用键盘扫描子程序，查询有无键按下。 2.定时扫描方式：每隔一定时间执行一次键盘扫描子程序。 3.中断方式：每当有键闭合时才向CPU发出中断请求，中断服务时进行键盘扫描和处理。,键盘分为编码键盘和非编码键盘。 键盘上闭合的键的识别由专门的硬件编码器实现，并产生键编码号或键值的称为编码键盘，如计算机键 盘。而靠软件编程来识别的键盘称为非

8、编码键盘，在单片机组成的各种系统中，用的较多的是非编码键盘。非编码键盘又分为独立键盘和行列式键盘。,单片机外部资源1常用按键扩展方法小结与程序实例演示,单片机外部资源1常用按键扩展方法之独立按键1,按键的一端共地，另外一端，三个按键分别连接在CPU的P3.2P3.3 P3.4三个端口上。如果按键被按下，那么我们可以检测到这三个端口 应该是低电平。,按键在闭合和断开的时候，会有触点存在抖动现象，就如上图那样，所以我们在检测键盘是否按下都要加上去抖动的操作，利用软件延时：就是先判断一下按键是否按下？-延迟10ms- 再检测一次按键按下？-检测按键是否释放-执行相应代码,单片机外部资源1常用按键扩展

9、方法之独立按键2,电路与C51程序分析 详见电路文件和程序文件,单片机外部资源1常用按键扩展方法之独立按键3,独立键盘与单片机连接时，每一个按键都需要单片机的一个IO口，若某单片机系统需要较多的按键，如果用独立按键便会占用过多的IO口资源。单片机的IO口资源比较宝贵，所以当用到多个按键时，为了节省IO线，我们引入矩阵键盘，如下图,单片机外部资源1常用按键扩展方法之矩阵键盘1,单片机外部资源1常用按键扩展方法之矩阵键盘2,我们可以看出矩阵键盘没有共地端，所以我们在检测按键有没有被按下时，可以先送一列低电平，其余几列都为高电平，立即轮流检测一次各行是否有低电平，若检测到某一行为低电平，则我们可以确定当前按键被按下的键是哪一行哪