第8章-键盘输入

第8章键盘输入键盘：单片机系统中完成控制参数输入及修改的基本输入设备，是人工干预系统的重要手段。键盘的分类：

独立连接式键盘矩阵连接式键盘键盘结构⑴独立式按键

独立式按键是每个按键占用一根I/O端线。键盘结构⑵行列式(矩阵式)键盘

I/O端线分为行线和列线，按键跨接在行线和列线上，按键按下时，行线与列线发生短路。9.1.2键盘结构及处理程序

行列式键盘

为了减少键盘与单片机接口时所占用I/O线的数目，在键数较多时，常将键盘排列成行列矩阵形式。在水平线（行线）与垂直线（列线）的交叉处放置按键来连通。N条行线和M条列线，可组成N×M个按键的键盘89C52P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7+5v01234567BAD98CEF10kΩ×4矩阵式键盘接口设计矩阵式键盘适用于按键数量较多的场合，由行线和列线组成，按键位于行列的交叉点上。可以节省I/O口。行线通过上拉电阻接到+5V上，并将行线所接的单片机I/O口作为输入端，而列线所接的I/O作为输出端。使用键盘时必须解决的问题

键盘去抖动问题：

键盘的抖动时间一般为5～10ms，抖动现象会引起CPU对一次键操作进行多次处理，从而可能产生错误。键盘接口键扫描输入程序的设计方法：

（1）判断键盘上是否有键闭合；（2）消除键的机械抖动；（3）确定闭合键的物理位置；（4）得到闭合键的编号；（5）确保CPU对键的一次闭合只做一次处理独立式按键应用1要求使用变量类型sbit定义每个开关和二极管。#include<reg51.h>sbitled0=P1^0;sbitled1=P1^1;sbitled2=P1^2;sbitled3=P1^3;sbitkey0=P1^4;sbitkey1=P1^5;sbitkey2=P1^6;sbitkey3=P1^7;voidmain(){while(1){led0=key0;led1=key1;led2=key2;led3=key3;}}实例2键控流水灯【要求】K1为“启动键”，首次按压K1可产生“自下向上”的流水灯运动;K2为“停止键”，按压K2可终止流水灯的运动；

K3和K4为“方向键”,分别产生“自上向下”和“自下向上”运动。(键值函数)思路分析：根据键值修改标志位，根据标志位控制灯状态键值：按压K1——1110xxxxB按压K2——1101xxxxB按压K3——1011xxxxB按压K4——0111xxxxB无按键——1111xxxxB按键动作判断——（P0&0xf0）是否等于0xf0？若是，说明无按键动作，反之则有按键动作→0xe0→0xd0→0xb0→0x70→0xf0判键流程亮灯P1输出：11111110111111011111101111110111LED循环流程charled[]={0xfe，0xfd，0xfb，0xf7};for(i=0;i<=3;i++){P2=led[i];}//↓for(i=3;i>=0;i--){P2=led[i];}//↑#include"reg51.h"charled[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7};voiddelay(unsignedinttime){unsignedintj=0;for(;time>0;time--) for(j=0;j<125;j++);}charkey(){unsignedcharx; x=P1&0xf0;returnx;}voidmain(){bitdir=0,run=0;chari;while(1){switch(key()){ case0xe0:run=1;break; case0xd0:run=0;break; case0xb0:dir=1;break; case0x70:dir=0;break;} if(run) {if(dir) //自上而下流动

for(i=0;i<=3;i++){P1=led[i];delay(200); } else //自下而上流动

for(i=4;i>=1;i--){P1=led[i-1];delay(200);}} elseP1=0xff;//灯全灭

}}独立式键盘接口扫描方式独立式按键独立式键盘接口

各键相互独立，每个按键各接一根输入线，通过检测输入线的电平状态可很容易判断那个键被按下。此种接口适于键数较少或操作速度较高的场合。下页图（a）为中断方式的独立式键盘工作电路。下页图（b）为查询方式的独立式键盘工作电路。下图为8255A扩展I/O口的独立式按键接口电路。下图用三态缓冲器扩展的I/O口的按键接口电路。

例：仿真电路如下图，软件消抖，查询方式检测键的状态。每按下一次按键，会使计数标志加1，以二进制形式会使计数标志加1，以二进制形式送入P1口点亮二极管。独立式键盘仿真电路#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#definep3P3intxx=0; //设计数标志sbitkey=P1^7; //设键盘voiddelay(intk) //延时函数{inti;for(i=0;i<k;i++);}voidmain(){P3=0x3F;while(1){while(key==1) //键盘没有按下，循环等待

{;}if(key==0) //有键盘按下，延时10ms去抖动

delay(10);

*23

if(key==0) { xx=xx+1; //计数标志加1 switch(xx) { case0:P3=0x3F;break; case1:P3=0x06;break; case2:P3=0x5B;break; case3:P3=0x4F;break; case4:P3=0x66;break; case5:P3=0x6D;break; case6:P3=0x7D;break; case7:P3=0x07;break; case8:P3=0x7F;break; case9:P3=0x6F;break; case10:P3=0x77;break; case11:P3=0x7C;break; case12:P3=0x39;break; case13:P3=0x5E;break; case14:P3=0x79;break; default:P3=0x71;xx=0;break; } }

while(key==0) //键盘是否松开

{;} }}

例8-3

设计一个独立式按键的键盘接口，并编写键扫描程序，电路原理图略，键号从上到下分别为0～7。

C语言程序清单：#include<reg52.h>voidkey(){ unsignedchark; P1=0xff; //输入前P1口输出全1 k=P1; //读取按键状态

if(k==0xff) return; //无键按下，返回

delay10xms(2); //有键按下，延时去抖键盘防抖动 k=P1; if(k==0xff) //确认键按下

return; //抖动引起，返回

while(P1!=0xff); //等待键释放

switch(k) //识别、执行按下的键

{ case0xfe:

… //0号键按下时执行程序段

break; case0xfd:

… //1号键按下时执行程序段

break;

…

…

case0x7f:

… //7号键按下时执行程序段

break;} }矩阵式键盘接口—行反转法00001011矩阵式键盘接口—行反转法10110000读P1:若P1低4位为f或(P1&0x0f)=0x0f→无键压下若P1低4位≠f或(P1&0x0f)≠0x0f→有键压下

其中0#：11101110B——0xee1#：

11011110B——0xde……F#：

01110111B——0x77ucharcodeKEY_TABLE[]={0xee,0xde,0xbe,0x7e, 0xed,0xdd,0xbd,0x7d,0xeb,0xdb,0xbb,0x7b, 0xe7,0xd7,0xb7,0x77};//键盘表矩阵式键盘接口—行动态扫描方法00001111矩阵式键盘接口—行动态扫描方法00001011矩阵式键盘接口—行动态扫描方法01111111矩阵式键盘接口—行动态扫描方法10111011键号=行号*每行键数+列号例4矩阵式键盘举例#include<reg51.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharucharcodeKEY_TABLE[]={0xee,0xde,0xbe,0x7e, 0xed,0xdd,0xbd,0x7d,0xeb,0xdb,0xbb,0x7b, 0xe7,0xd7,0xb7,0x77};//键盘表ucharcodeTABLE[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F, 0x66,0x6D,0x7D,0x07, x7F,0x6F,0x77,0x7c, 0x39,0x5e,0x79,0x71};//共阴数码管编码表voiddelayl()//长延时，作点亮数码管用{uintn=50000;while(n--);}voiddelays()//短延时，作消振用{uintn=10000;while(n--);}main(){uchartemp,key,num,i;while(1){P3=0xf0;//置行为0，列为1，读列值。

if(P3!=0xf0)//判断有，无键盘按下

{delays();//消振

if(P3!=0xf0)//确定有键盘按下

{temp=P3;//存储列读入的值

P3=0x0f;//置列为0，行为1，读行值。

key=temp|P3;//将行/列值综合，赋给key。

for(i=0;i<16;i++) {if(key==KEY_TABLE[i]) {num=i;break;}} P2=TABLE[num];//显示按键值。

delayl();}}}}键盘的工作方式⑴程序控制扫描方式键处理程序固定在主程序的某个程序段。⑵定时控制扫描方式利用定时/计数器每隔一段时间产生定时中断，CPU响应中断后对键盘进行扫描。⑶中断方式当键盘上有键闭合时，向CPU申请中断，CPU响应中断后对键盘进行扫描。

单片机在忙于各项工作任务时，如何兼顾键盘的输入，取决于键盘的工作方式。【例8.5】按照图示的电路，使用行反转扫描法，编写的键扫描程序。有键按下，扫描函数返回值为键值，若无键按下，返回值为0xff。要求每10ms定时检测一次按键，使用定时器中断实现定时。按键信息由printf输出到串口。#include“REG51.h"#defineKEY_PORTP1/*按键接在KEY_PORT口*/ucharkey_Value=0xff; /*存放键值*/ucharkeyscan(void);//扫描按键函数-行反转法**/voidKey_process(void);/*键值处理程序*/voidtimer1int(void)interrupt3{ EA=0;/*关总中断*/ TR1=0;/*停止计数*/ TH1=-10000>>8;TL1=-10000%256;/*12MHz晶振，定时时间10000us*/ TR1=1;/*启动计数*/ key_Value=keyscan(); EA=1;/*开总中断*/}ucharkeyscan(void)/**扫描按键函数**/{ucharreadkey,rereadkey，x_temp,y_temp; KEY_PORT=0x0f; x_temp=KEY_PORT&0x0f; if(x_temp==0x0f)return(0xff);/*无按键，退出*/ KEY_PORT=0xf0; y_temp=KEY_PORT&0xf0; readkey=x_temp|y_temp; time(10); /*延时10ms后再测按键*/ KEY_PORT=0x0f; x_temp=KEY_PORT&0x0f; if(x_temp==0x0f)return(0xff);/*无按键，退出*/ KEY_PORT=0xf0; y_temp=KEY_PORT&0xf0; rereadkey=x_temp+y_temp; if(readkey==rereadkey){return(~rereadkey); } return(0xff);}voidmain(void){ initUart();/*初始化串口*/ TMOD=0x10;/*设置定时器1为工作方式1*/ TH1=-10000>>8;TL1=-10000%256//定时时间10ms TCON=0x40;/*内部脉冲计数*/ IE=0x88;/*打开定时器中断*/ key_Value=0xff; do{ if(key_Value!=0xff){/*如果有按键*/ Key_process();/*键值处理程序*/ key_Value=0xff;/*重置键值*/ } /*可在此处插入其它任务处理函数*/}while(TRUE);}

键盘所做的工作分为三个层次，如图所示。第1层：单片机监视键盘输入的工作方式：①编程扫描②定时扫描③中断扫描。第2层：确定具体按键的键号。体现在按键的识别方法上就是：①扫描法；②线反转法。第3层：执行键处理程序。例：仿真电路如下图所示，P2口低四位接行列式键盘的行，高四位接行列式键盘的列，P3口接一只共阴极数码管，数码管的公共端接地，试编程将按下的建号在数码管上显示出来。

解：

#include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitBEEP=P3^7;ucharcodeDSY_CODE[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0x00};ucharPre_KeyNO=16,KeyNO=16;

voidDelayMS(uintms){ uchart; while(ms--) { for(t=0;t<120;t++); }}

voidKeys_Scan(){ ucharTmp; P1=0x0f; DelayMS(1); Tmp=P1^0x0f; switch(Tmp) { case1:KeyNO=0;break; case2:KeyNO