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 八_ 。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。A_A9 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

2、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。FO TAJPC rs_i R：i 2-TJJD2 iRj 寸I o . 5®I - A 閃!PUD Pt i H J pi a Is!Pr £ H Pi 7-1ECT-p; w. p: 11*1 K! n.wii F3.JA11 P3_Wk1PlowTrfjmtciPlTfij-JJJJ.亠图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

3、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。P1.2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。逹出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

4、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5ms20ms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

5、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：sbit BtnAdd=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引脚读到低电平）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（

6、!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 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

7、 ”。2. 选择“ P”按钮或菜单“ Library/Pick Divice/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。Itllu亠MqfFIh£H 1暫4-11,"-*-r-l;F-r2l'i元件名称CategorySub-CategoryResults单片机Microprocessor ICs8051 FamilyAT89C52一位7段数码管Optoelectro nics7-Segme nt Displays7SEG-MPX1-CA按钮Switches & RelaysSwitchesBUTTON电阻Re

8、sistorsGen ericRES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。632程序的设计1. 新建一个keil项目，并命名为"PushButt on _1”并添加一个名为"ma in .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#in elude <reg52.h>#in el

9、ude "function .h"#i nclude "com mon .h"#define Seg7Port P2/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uchar code seg7ca=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;#define E 0x86 II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）sbit BtnAdd= P1A2; II将 P1.2 引脚重新命名为 BtnAdd （加 1 按键） sbit BtnSub=P1A

10、3; 将P1.3引脚重新命名为 BtnSub （减1按键）uchar count; II定义一个变量来存储当前数码管显示的值void mai n（）count=0;数码管将从0开始显示while（1）Btn Add=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，则count加1if（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 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）;

11、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 1else if（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(Btn Sub=O)while(!Bt nSub);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=seg7caco

12、un t;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：Btn Add=1;BtnSub=1; /在读I/O 口之前，先要将其置为高电平知识点：if elseif else结构的语义if elseif else判断语句时C常用的判断语句，其语义如下:if()如果else if() /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

13、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if elseif else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/Pick Di

14、vice/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CategorySub-CategoryResults51单片机Microprocessor ICs8051 FamilyAT89C52两位7段共阳数码管Optoelectro nics7-Segme nt Displays7SEG-MPX2-CA按钮Switches & RelaysSwitchesBUTTON电阻ResistorsGen ericRES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。Ul丄A.园0呻 m <1从尉 nAW 峠Jim刼 ro

15、aw*4 H>SMi4 RtfMK A|7M|iT幷（MBaF14Plfl PI K血0 man 旧也码 KrSAii r-eai-in bl哺Pilrt"«Eiraj Mi 町urn raiffii FHfc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

16、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059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"PushButt on _2”并添加一个名为"ma in .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#

17、in clude <reg52.h>#in clude "function .h"#i nclude "com mon .h"#define Seg7Port P2/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uchar code seg7ca=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;sbit BtnAdd= P1A2; /将P1.2引脚重新命名为 BtnAdd (加1按键)sbit BtnSub=P"3;将P1.3引脚重新命名为 BtnSub (减1

18、按键)sbit GeWei=P3A0;定义数码管个位的位选线sbit ShiWei=P3A1; /定义数码管十位的位选线uchar count; 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void CloseAIISeg()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void Display()uchar tmp;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

19、9;个位的编码送出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Seg7Port=seg7catmp; 将count '十位的编码送出 DeIay(1);CIoseAIISeg();/消隐，防止闪烁 void mai n()coun t=0;while(1) Btn Add=1;BtnSub=1; /在读I/O 口之前，先要将其置为高电平if(Bt nAdd=0) Delay(20);if(BtnAdd=0)再次检测P1.2按键是否仍被按下，如果此时

20、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 countv 59，每按 Add 键 count 加 1，否则 count 回 0 coun t+;elsecoun t=0;else if(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(Bt nSub=0) while(!Bt nSub)

21、;if(count>0)/ 如果 count>0，每按 Sub 键 count 减 1，否则 count 回 59 coun t-;elsecoun t=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个数循环变化的技巧if(count<59)/如果 count v 59,每按 Add 键 count 加 1,否则 count 回 0c

22、oun t+;elsecoun t=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 59coun t-;elsecoun t=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。6.5 4X4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

23、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)。6.5.1 4X4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。38-R BMMI mg -nWH WU旳恤口FiWWiPS TiUJffEmwfl 野沁地 哙匹ii #?4A13' WH； 悴昨Kl*f&WlW.M±tfT常鲜厂科SO皤 ti?r rj f.i-.S3r£芒r£C图6-

24、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我们先拉低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P2.5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P2.14依次检测P2.4P2.7o （同步骤2）5我们再拉低P2.26依次检测P2.4P2.7o （同步骤2）7我们再拉

25、低P2.38. 依次检测P2.4P2.7o （同步骤2）9. 重复步骤18o上述伪代码写成C51代码就应该是这个样子。sbit Line_A=P2P; /将4X4键盘的4根行线连接在 P2.0P2.3 sbit Lin e_B=P2A1;sbit Lin e_C=P2A2;sbit Lin e_D=P2A3;sbit Line_仁卩2人4;/将4X4键盘的4根列线连接在 P2.4P2.7sbit Lin e_2=P2A5;sbit Lin e_3=P2A6;sbit Lin e_4=P2A7;Line_A=O; / 先拉低 P2.0if（Line 1=0）/检测每根列线是否被拉低。如果没有检测

26、到任何低电平，说明没有按键被按下Delay(10); / 消抖if(L ine_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)else if(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(L in e_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else if(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)

27、; / 消抖if(L in e_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else if(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(Li ne_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，P2.36.5.2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” 。

28、并将项目保 存为“ 4X4KeyPad'。2. 选择“ P”按钮或菜单“ Library/Pick Divice/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CategorySub-CategoryResults51单片机Microprocessor ICs8051 FamilyAT89C521位7段共阳数码管Optoelectr on ics7-Segme nt Displays7SEG-MPX1-CA4X4键盘Switches & RelaysKeyPadsKEYPAD-SMALLCA1电阻ResistorsGen er

29、icRESHETP-D【舸DOFD.HW二 科和沖 FD "JgPD B/AH'.1 山T2 LfS坐SA科财帕*1 *waRSuEflno1畤罰丹ri.*W刊他P17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。OdlFIHOEnnfll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，P3.0P3.3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

30、入如下代码。如代码 6.3所示。代码6.3#in clude <reg52.h>#in clude "function .h"#in clude "com mon.h"#define Seg7Port P2 / 数码管连接在 P2 口上#define KeyPad P3 / 键盘连接在 P3 口上sbit Line_A=P3P; /将4X4键盘的4根行线连接在 P3.0P3.3sbit Lin e_B=P3A1;sbit Li ne_C=P3A2;sbit Lin e_D=P3A3;sbit Line_仁卩3人4; /将4X4键盘的4根列线连

31、接在 P3.4P3.7sbit Lin e_2=P3A5;sbit Lin e_3=P3A6;sbit Lin e_4=P3A7;用一个数组来定义字符0F共阳极数码管编码uchar code seg7ca=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e;uchar count; 定义一个变量来存储当前数码管显示的值/键盘扫描程序uchar Scan Keypad。uchar result='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_

32、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(L ine_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)else if(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(L in e_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else if(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(L in e_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