项目9 键盘接口扩展的设计与制作

1、单片机原理与应用（C语言版）嵌 入 式 开 发 初 级嵌 入 式 开 发 初 级目 录9.1 项目要求与分析9.4 项目详细设计9.6 项目小结9.7 项目拓展9.2 项目理论知识9.3 项目概要设计9.5 项目实施9.1 项目要求与分析项目要求与分析9.1.1 项目要求项目要求在数字电压计项目中，已经扩展了存储器和显示接口部分，还需要扩展键盘部分：（1）单片机和3个按键（按键SET、按键UP和按键DOWN）独立连接；（2）按键SET的功能是设置最大电压阈值；（3）按键UP的功能是增大设置的最大电压阈值；（4）按键DOWN的功能是减少设置的最大电压阈值。9.1 项目要求与分析项目要求与分析9.

2、1.2 项目要求分析项目要求分析根据项目要求的内容，需要满足以下要求，才可以完成项目的设计。（1）硬件功能要求：系统由单片机、数据存储器、LCD1602和3个按键组成，完成单片机和3个按键的连接；（2）软件功能要求：完成3个按键的软件控制功能；9.1 项目要求与分析项目要求与分析键盘在单片机应用系统中能实现向单片机输入数据、传送命令等功能。n 按照结构原理可分为两类，一类是触点式开关按键；另一类是无触点式开关按键。n 按照接口原理可分为编码键盘与非编码键盘两类，这两类键盘的主要区别是识别键符及给出相应键码的方法。编码键盘主要是用硬件来实现对键的识别，非编码键盘主要是由软件来实现键盘的定义与识别

3、。非编码键盘按连接方式可分为独立式按键和行列式按键两种。9.1 项目要求与分析项目要求与分析为了实现上述键盘接口功能要求，应该掌握以下知识：（1）键盘接口的扩展方法；（2）单片机和键盘接口的硬件连接；（3）单片机对键盘接口的读写访问控制。9.1 项目要求与分析项目要求与分析为了实现上述功能要求，应该具备以下能力：（1）能够使用Proteus软件的实现硬件功能要求；（2）能够使用Keil软件的实现软件功能要求：完成对键盘接口的扫描功能，各个按键的功能控制；（3）能够使用Keil软件和Proteus软件的联调开发环境完成整个项目设计，实现要求。9.2 项目理论知识项目理论知识9.2.1 键盘接口的

4、扩展方法键盘接口的扩展方法单片机机键盘接口通常使用机械触点式按键开关，其主要功能是把机械上的通断转换成为电气上的逻辑关系。在常态时开关触点处于断开状态，只有按下按键时，开关触点才闭合短路。1.按键抖动机械式按键在按下或释放时，由于机械弹性作用的影响，通常伴随有一定时间的触点机械抖动，然后其触点才稳定下来。闭合稳定键按下前沿抖动后沿抖动9.2 项目理论知识项目理论知识2.键盘接口的扩展方法采用非总线扩展模式，键盘接口和单片机接口进行连接。单片机可以采用查询或中断方式判断有无按键输入，并检查是哪一个键按下，获取按键键号，然后通过执行该键的功能程序，执行完后再返回主程序。根据连接方式，键盘分独立式键

5、盘和行列式键盘。9.2 项目理论知识项目理论知识9.2.2 独立式键盘独立式键盘1.单片机和独立式键盘的硬件连接独立式按键是直接用I/O口线连接单个按键的电路，其特点是每个按键单独占用一根I/O口线，每个按键的工作不会影响其它I/O口线的状态。9.2 项目理论知识项目理论知识2.单片机对独立式键盘的访问控制独立式按键的软件常采用查询式方式。先逐位查询每根I/O口线的输入状态，如某一根I/O口线输入为低电平，则可确认该I/O口线所对应的按键已按下，然后，再转向该键的功能处理程序。9.2 项目理论知识项目理论知识9.2.3 行列式键盘行列式键盘单片机系统中，若使用按键较多时，通常采用矩阵式（也称行

6、列式）键盘。1.单片机和独立式键盘的硬件连接矩阵式键盘由行线和列线组成，按键位于行、列线的交叉点上。9.2 项目理论知识项目理论知识2.单片机对独立式键盘的访问控制矩阵式键盘中，行、列线分别连接到按键开关的两端，行列线通过上拉电阻接到5V上。当无键按下时，行列线处于高电平状态；当有键按下时，行列线将导通，此时，行线电平将由与此行线相连的列线电平决定。这是识别按键是否按下的关键。对于矩阵式键盘，按键的位置由行号和列号惟一确定，因此可分别对行号和列号进行二进制编码，然后将两值合成一个字节，高4位是行号，低4位是列号。9.3 项目概要设计项目概要设计9.3.1 数字电压计系统的数字电压计系统的键盘接

7、口键盘接口扩展概要设计扩展概要设计项目的主要设计内容是：（1）进行硬件电路设计时，需要考虑键盘和单片机连接的I/O端口、键盘组成形式。（2）进行软件设计时，需要考虑如何控制键盘、按键的功能处理。9.3 项目概要设计项目概要设计9.3.2 硬件电路的概要设计硬件电路的概要设计有关数字电压表项目的键盘部分的硬件电路的概要设计可以考虑设计以下内容：（1）键盘的组成形式本设计键盘个数较少，共3个，采用独立式键盘。（2）键盘和单片机连接的I/O端口采用单片机的P3端口和键盘进行连接：单片机的P3.0端口：和SET按键连接，用于完成电压最大值的设计。单片机的P3.1端口：和UP按键连接，用于完成设置值递增

8、的设计。单片机的P3.2端口：和DOWN按键连接，用于完成设置值递减的设计。9.3 项目概要设计项目概要设计9.3.3 软件程序的概要设计软件程序的概要设计有关数字电压计项目的键盘扩展部分的软件设计的核心：如何控制3个不同功能的按键。软件设计的重点是：如何判定按下的键，以及SET键的功能处理、UP键的功能处理和DOWN键的功能处理。9.4 项目详细设计项目详细设计9.4.2 硬件电路的详细设计硬件电路的详细设计（1）按键抬起时的状态：图中，R1、R2和R3为上拉电阻，当SET/UP/DOWN按键抬起的时候，将P3.0/P3.1/P3.2端口的电平状态拉成高电平。（2）按键按下时的状态：当SET

9、/UP/DOWN按键按下的时候，连接导通接地，将P3.0/P3.1/P3.2端口的电平状态拉成低电平。9.4 项目详细设计项目详细设计9.4.2 软件程序的详细设计软件程序的详细设计根据数字电压计项目的键盘扩展部分的软件概要设计，软件部分的设计主要是：SET按键功能设计、UP按键功能设计和DOWN按键功能设计。9.5 项目实施项目实施根据上述有关项目的详细设计，现在使用Proteus软件实现系统设计。设计步骤如下：1新建可控流水灯系统设计；新建可控流水灯系统设计；2选择可控流水灯系统所需的元器件；选择可控流水灯系统所需的元器件；3放置对象（包括元器件和电源终端）并布局原放置对象（包括元器件和电

10、源终端）并布局原理图；理图；4编辑修改元器件参数；编辑修改元器件参数；5放置连线，连接对象，建立原理图。放置连线，连接对象，建立原理图。9.5 项目实施项目实施序号序号 库参考名称库参考名称库库描述描述1RESDEVICEGenericresistorsymbol1BUTTONACTIVESPSTPushButton9.5 项目实施项目实施9.5.2软件程序的实施有关项目的软件程序的实施，具体步骤如下：第一步，打开项目工程；第一步，打开项目工程；第二步，新建第二步，新建KEY子程序源文件并编辑；子程序源文件并编辑；第三步，将新建的第三步，将新建的KEY子程序源文件添加到主程序子程序源文件添加到

11、主程序文件中，在文件中，在main主函数中添加主函数中添加KEY调用程序语句；调用程序语句；9.6 项目仿真与调试项目仿真与调试9.6.1项目仿真仿真的具体步骤如下：第一步，查看第一步，查看SET按键按下的运行结果；按键按下的运行结果；第二步，查看第二步，查看UP按键按下的运行结果；按键按下的运行结果；第三步，查看第三步，查看DOWN按键按下的运行结果按键按下的运行结果9.7 项目小结项目小结1.键盘接口的扩展方法采用非总线扩展模式，键盘接口和单片机接口进行连接。单片机可以采用查询或中断方式判断有无按键输入。2独立式键盘的扩展（1）单片机和键盘的硬件连接：每个按键单独占用一根I/O口线；（2）单片机对键盘的访问控制：逐位查询每根I/O口线的输入状态；3行列式键盘的扩展（1）单片机和键盘