1、单片机 C语言编程主讲教师：廉哲QQ:17434548电话： 13840210518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。S1S4S3S2P1.4P1.5P1.6P1.789S52+5V图 8.1 独立式键盘接口特点： 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。89s52P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7+5V图 8.2 矩阵式键
3、盘接口 扫描法 和线反转法89s52P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7+5V图 8.2 矩阵式键盘接口键盘接口的消抖1消除键抖动键稳定键按下前沿抖动前沿抖动图 5.2 键合断时的电压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键扫描消除抖动有键按下？键扫描确有键按下？求键值按键处理键释放？YYYNN等待键释放N开始返回按键处理图 8.3 键盘处理流程框图1. 键扫描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
4、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。 89C51P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7+5V01111 1 1 1101 1 1 001 1 1 11101 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 11 0 1 1 1 1 1 01 1 0 1 1 1 1 11 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
5、, 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。 00001 1 1 00 0 0 0101189C51P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7+5V设第 2行第4列键按下列值： 1110行值： 1011 0 1 2 3 ee de be 7e 4
6、5 6 7 ed dd bd 7d 8 9 A B eb db bb 7b C D E F e7 d7 b7 77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 。 键按下前沿抖动后沿抖动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+5V& &Q Q（ 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，
7、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 5 10ms不等。软件消抖法即是采用延时（一般延时 10 20ms）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。 100ms10ms 10ms键抖动时间图 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
8、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。 K9 9 K10 AK15 FP10P11P12P13P14 P15 P16 P17EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P00 39P01 38P02 37P03 36P04 35P05 34P06 33P07 32P20 21P21 22P22 23P23 24P24 25P25 26P26 27P27 28PSEN 29ALE/P 30TXD 11RXD 10VCC 40GND 20U189S52P
9、10P11P12P13P14P15P16P17K0 0 K1 1 K2 2 K3 3K5 5 K6 6 K7 7K8 8K4 4K11 BK12 CK13 DK14 E4.等待释放等待释放是为了保证键的一次闭合仅进行一次处理。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
10、 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P3.2P3.3P3.4三个端口上。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
11、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 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
12、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一列的。我们可以利用这种方法检测完全部 按键。同样我们也可以将行线置低电平检测列线 。 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矩阵 键盘 3：扫描法 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矩阵 键盘 4：反转法
