51单片机、独立按键的认识与编程

一、基本知识

1. 按键分类与输入原理

按键按照结构原理科分为两类，一类是触点式开关按键，如机械式开关、导电橡胶式开关灯；另一类是无触点式开关按键，如电气式按键，磁感应按键等。前者造价低，后者寿命长。目前，微机系统中最常见的是触点式开关按键。

在单片机应用系统中，除了复位按键有专门的复位电路及专一的复位功能外，其他按键都是以开关状态来设置控制功能或输入数据的。当所设置的功能键或数字键按下时，计算机应用系统应完成该按键所设定的功能，键信息输入时与软件结构密切相关的过程。

对于一组键或一个键盘，总有一个接口电路与CPU相连。CPU可以采用查询或中断方式了解有无将按键输入，并检查是哪一个按键按下，将该键号送入累加器，然后通过跳转指令转入执行该键的功能程序，执行完成后再返回主程序。

2. 按键结构与特点

微机键盘通常使用机械触点式按键开关，其主要功能式把机械上的通断转换为电气上的逻辑关系。也就是说，它能提供标准的TTL逻辑电平，以便于通用数字系统的逻辑电平相容。机械式按键再按下或释放时，由于机械弹性作用的影响，通常伴随有一定的时间触点机械抖动，然后其触点才稳定下来。

图1-按键抖动

其抖动过程如图1所示，抖动时间的长短与开关的机械特性有关，一般为5-10ms。在触点抖动期间检测按键的通与断，可能导致判断出错，即按键一次按下或释放错误的被认为是多次操作，这种情况是不允许出现的。为了克服按键触点机械抖动所致的检测误判，必须采取消抖措施。按键较少时，可采用硬件消抖；按键较多式，采用软件消抖。

3. 独立按键与矩阵键盘

（1）独立按键

单片机控制系统中，如果只需要几个功能键，此时，可采用独立式按键结构。

独立按键式直接用I/O口线构成的单个按键电路，其特点式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他I/O口线的状态。独立按键的典型应用如图所示。独立式按键电路配置灵活，软件结构简单，但每个按键必须占用一个I/O口线，因此，在按键较多时，I/O口线浪费较大，不宜采用。独立按键如图2所示。

图2-独立按键

独立按键的软件常采用查询式结构。先逐位查询与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。

(2) 关于上拉电阻

单片机按键一般通过配备上拉电阻来实现输入端高低电平的切换。

图3-上拉电阻

4条输入线接到单片机的IO口上，当按键K1按下时，+5V通过电阻R1然后再通过按键K1最终进入GND形成一条通路，那么这条线路的全部电压都加到了R1这个电阻上，KeyIn1这个引脚就是个低电平。当松开按键后，线路断开，就不会有电流通过，那么KeyIn1和+5V就应该是等电位，是一个高电平。我们就可以通过KeyIn1这个IO口的高低电平来判断是否有按键按下。

三、独立按键实例编程

1.说明

以普中科技51单片机开发板为例

图4为独立按键电路图 8个按键分别对应JP5的八个引脚，所有按键统一接地，按键之间互不影响，JP5中包含上拉电阻。当按键松开时，对应引脚输入1；当按键按下时，对应引脚输入0。

图5为流水灯电路图 8个LED灯接地共阴，当引脚输出1时，LED灯亮；当引脚输出0时，LED灯灭。

图4-独立按键

图5-流水灯

2.代码实现

(1) 无消抖的8个引脚控制8个LED灯

#include 
#define Key P0    //P0接独立按键电路引脚
#define Led P2    //P2接LED流水灯电路引脚
int main()
{
    unsigned char i;
    P2=0x00;    //初始化流水灯全灭
    
    while(1)
    {
        //动态扫描八个按键
        for(i=0;i<8;i++)
        {
            if( 0 == (Key&(1<

(2) 通过按键控制单个数码管计数并作消抖处理

具体要求：

• 数码管初始化为0，按下按键增加对应的数，例如按下Key1则增加1，按下Key2则增加2
• Key8用于清零
• 超出9时，要做越界处理
• 消抖
• 按键抬起检测 按一次只加一次

//printNum.h头文件
#define Led P2     //P2口控制单个数码管
#define state 1    //此处是共阳数码管 所以置1
void printNum(int i)
{
    //0123456789AbCDEF
    unsigned char num[16]={0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xc6, 0xa1, 0x86, 0x8e};
    if(state==1) Led=num[i];        //Common yang
    else Led=~num[i];       //Common yin
}
void delay_ms(unsigned int i)
{
    unsigned int temp=i*100;
    while(temp--) ;
}

#include 
#include "printNum.h"
#define Key P0

int main()
{
    unsigned char i;
    unsigned char count=0;
    while(1)
    {
        printNum(count);
        for(i=0;i<7;i++)    //动态检测8个按键
        {
            if( 0==(Key&(1<9) count%=10;  //防止越界
                
                printNum(count);        //实时更新数字
                while( !(Key&(1<

(3)通过按键控制多个数码管计数

具体要求：

• 功能：数码管初始化为0，按下按键增加对应的数，例如按下Key1则增加1，按下Key2则增加2……但是按下Key8需清零
• 使用38译码器对COM口进行控制 节省I/O口
• P1的三个引脚控制38译码器，其他引脚上的值不允许被改动
• P2控制数码管段码端的给值
• P0控制检测按键的输入
• 按键要消抖 抬起要检测 边界要检测

#define Led P2
#define state 0
void printNum(int i)
{
    //0123456789AbCDEF
    unsigned char num[16]={0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xc6, 0xa1, 0x86, 0x8e};
    if(state==1) Led=num[i];        //Common yang
    else Led=~num[i];       //Common yin
}
void delay_ms(unsigned int i)
{
    unsigned int temp=i*100;
    while(temp--) ;
}

#include 
#include "printNum.h"
#define Key P0
#define LED_PLACE P1

unsigned char screenNum[8]={0,0,0,0,0,0,0,0};

int main()
{
    
    unsigned char i;
    unsigned char j;
    unsigned long count=0;
    unsigned long temp=0;
    while(1)
    {
        LED_PLACE &= 0xf8;  //Clear PLACE.0-2
        if(count>99999999) count=0;     //deal with the range
        temp=count;
        for(i=0;i<8;i++)    //transfer long to arr
        {
            screenNum[7-i]=temp%10;
            temp/=10;
        }       
        for(i=0;i<8;i++)    //give nums to screen
        {
            printNum(screenNum[i]);
            j=100; 
            while(j--) ;
            Led = 0x0;      //remove the double image
            LED_PLACE+=1;   //control the place
        }
        
        for(i=0;i<7;i++)      //scan the press keys
        {
            if( 0==(Key&(1<

不足：按下按键时，数码管全部熄灭，这是由于掉进按键检测的死循环中，无法扫描动态数码管。改进方法，等待学习中断和定时器。

实验现象

更新：

(3) 通过中断来控制按钮增加数码管显示

连线方式：

• P2接J12控制动态数码管段码端
• P1.0-2接J6-三八译码器 控制动态数码管COM端
• P3.2接JP5-K1 INT0控制按键1

#define Led P2
#define state 0
void printNum(int i)
{
    //0123456789AbCDEF
    unsigned char num[16]={0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xc6, 0xa1, 0x86, 0x8e};
    if(state==1) Led=num[i];        //Common yang
    else Led=~num[i];       //Common yin
}
void delay_ms(unsigned int i)
{
    unsigned int temp=i*100;
    while(temp--) ;
}

#include 
#include "printNum.h"
#define LED_PLACE P1

unsigned char screenNum[8]={0,0,0,0,0,0,0,0};
unsigned long count=0;

void exint0() interrupt 0   // P3.2
{
    count++;
}

void initDevice()
{
    IT0=1;
    EX0=1;
    EA=1;
}
int main()
{
    
    unsigned char i;
    unsigned char j;
    
    unsigned long temp=0;
    
    initDevice();
    
    while(1)
    {
        LED_PLACE &= 0xf8;  //Clear PLACE.0-2
        if(count>99999999) count=0;     //deal with the range of dital
        temp=count;
        for(i=0;i<8;i++)    //transfer long to arr
        {
            screenNum[7-i]=temp%10;
            temp/=10;
        }       
        for(i=0;i<8;i++)    //give nums to screen
        {
            printNum(screenNum[i]);
            j=100; 
            while(j--) ;
            Led = 0x0;      //remove the double image
            LED_PLACE+=1;   //control the place
        }
    }
}

实验接线

参考资料：

http://www.51hei.com/bbs/dpj-19896-1.html ——单片机论坛
http://blog.csdn.net/fanyuqa/article/details/48036529 ——CSDN fanyuqa博客