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第8章键盘控制LED灯、数码管8.1功能要求8.2任务分析8.3.1键盘工作特性键盘是一组按键的组合，它是单片机最常用的输入设备，单片机中的键盘一般通过按键开关自己设计焊接，当然也可到厂家定制，如图8－1c)所示。本节主要讲解通过按键开关自己设计键盘的方法，根据按键开关与单片机接口的连接方式，可以分为独立式键盘和矩阵式键盘。按键开关介绍单片机中的键盘通常由按键开关组成，按键开关的外形和参数如下图所示，它是一种常开型按键开关，为了便于安装固定，它有四个管脚，其管脚说明如下图中的文字所示，在常态时开关触点（1和2）处于断开状态，只有按下按键时开关触点才闭合短路，所以可以用万用表检测开关的管脚排列、好坏和质量。按键闭合、断开时的抖动按键抖动消除办法按键抖动是一种普遍的现象，如电流较大的电器开关闭合时，我们有时可以见到电火花，按键抖动将形成干扰和造成误动作。如上页图所示，抖动将造成I/O端口输入的高低电平多次变化，使单片机系统误动作，一次按键产生多次按键效果，因此必须采取措施消除。按键抖动消除可以采用硬件和软件方法消除，硬件去抖动电路如RS触发器等，由于硬件去抖动电路需要额外的硬件电路，使产品成本增加，硬件电路复杂，所以一般应用较少。在单片机中广泛采用的是软件延时去抖动，由图8－4可知，按键闭合时存在前沿抖动，一般时间为5～10ms，因此我们可在按键按下后，延时10ms左右避开前沿抖动，然后再判断按键是否按下，即P1.0是否仍为低电平，如果仍为低电平，此时才确认为一次完整有效的按键闭合，否则认为只是抖动或干扰，系统对此不作出响应。8.3.2独立式键盘接口电路独立式键盘的结构如下图所示，组成键盘的各按键相互独立，每个按键独立地与一个I/O端口相连，结构简单，其中图左图适合于端口内部有上拉电阻的端口，如P1、P2、P3口，所以外部不用上拉电阻，电路更简单，成本更低。右图适合于端口内部没有上拉电阻地端口，如P0口，所以外部必须使用上拉电阻，成本稍高，所以一般尽量使用左图的形式。8.3.3矩阵式键盘接口电路独立式键盘虽然硬件、软件结构简单，但在按键数量较多的情况下，将占有较多的I/O端口，所以在按键数量较多的情况下，一般采用可以有效减少I/O端口数量的矩阵式键盘。矩阵式键盘又称为行列式键盘，采用行、列线结构，按键设置在行列线的交叉点上，如下图所示，H0～H3为四条行线，L0～L3为四条列线，在行列相交的每个交点上通过按键来连通，按键开关的一个触点连行线，一个触点连列线，从而组成4×4矩阵16键键盘2．独立式和矩阵式键盘比较8．4键盘接口程序设计8.4.1本项目使用的键盘接口本项目使用的键盘接口如下图所示，它是2×3的矩阵式键盘接口电路，我们选P2口的低五位作为矩阵式键盘的列线和行线，其中P2.3、P2.4作为矩阵式键盘的行线，P2.0、P2.1、P2.2作为矩阵式键盘的列线，选用六个按键主要是为了降低试验板成本和焊接的难度。8.4.2独立式键盘控制LED灯本项目基本任务为利用独立式键盘控制LED灯，为了不增加试验板的成本，我们在上页图的矩阵式键盘电路中，将P2.0设置为低电平,相当于键盘K1、K4一端触点接地，从而使按键K1、K4相当于组成独立式键盘，等效电路如下图所示。。一、独立式键盘任务分析本任务要求按下K1时，D1～D8全亮，按下K4时，D1～D8全灭。本任务的关键为设计独立式键盘的控制程序，它必须解决以下几个问题：（1）检测有无按键按下。先将各按键相连的I/O端口置为高电平1，然后检测各I/O端口是否仍全为高电平，如果不是，表明有按键按下。（2）如果有键按下，运用软件去抖动在有键按下的情况下，延时10ms，再次检测是否有键按下，如果是，表明确实有键按下，否则表示只是干扰或抖动。（3）确认有键按下，暂存键值，等键释放这主要是为了保证一次按键仅执行一次按键功能，防止按住按键不放时，执行多次按键功能。（4）判断按键情况，执行相应的按键功能既如果按键K1按下，D1～D8全亮，按键K4按下，D1～D8全灭。。二、独立式键盘程序流程图设计通过以上分析，独立式按键程序思路大致如下：（1）首先进行程序初始化。P1.0清零，使开关K1、K4一端接低电平；置位P2.3、P2.4作为输入口，同时使P2.3、P2.4输出高电平。（2）判断是否有键按下。读入P2.3、P2.4的状态，判断是否全为高电平1，否则表明有按键按下。（3）延时去抖动。延时10ms，再次读入P2.3、P2.4的状态，判断是否仍然有键按下，如果有，表明确实有键按下，否则表明只是抖动或干扰信号。（4）暂存当前按键状态，等待按键释放。在等待按键弹起的过程中，必须将前面的按键状态保存下来，以便后面取出判断具体的按键号。等待按键弹起的方法为延时一段时间，再次检测按键的状态，直到无键按下为止。二、独