【蓝桥杯单片机组模块】4、按键模块
不积跬步无以至千里，不积小流无以成江海。
一篇理解按键扫描的思想的博文。
理论
按键涉及到的重要知识点就是扫描和消抖了！
关于扫描，主要三种循环查询，定时查询，中断响应，当然各有优缺点，这里来总结下先。
1、循环查询
在一个循环函数里不断地扫描按键值，获取按下的按键。
优点：实现简单。
缺点：消抖需要浪费宝贵的CPU时间，且实时性不足(等待)。
2、定时查询
在中断服务函数里扫描按键活的按键值，根据按键按下的值然后存入缓冲区，等主函数有需要再来处理按键消息。（关于消息机制其实是一个很有意思的东西，这里这样称不知道准不准确。。。）
优点：避免消抖浪费时间，不会丢失捕捉按键按下，容易实现按键按下，长按，以及弹起等动作的识别。
缺点：需要使用定时器中断。
3、中断响应
按键按下触发中断，获取相应的按键值，需要进行消抖处理。
优点：实时性好。
缺点：需要微控制器支持中断，并且消抖浪费CPU资源。
通过上面的分析我们也不难猜出，其实应用比较好的还是定时查询的方式，既可以识别多种按键状态，还不必消抖浪费CPU资源。
实验
①、独立按键
1-2短接实现矩阵按键。
2-3短接实现独立按键。
1个独立按键是每2ms扫描一次(进一次中断保存一下当前值)，获取连续8个当前值，也就是耗费 2*8 = 16ms。
独立按键，同时使用一个数码管实现按一下+1的操作。（注意J5插针在右边）
/*
*******************************************************************************
* 文件名：
* 描 述：
* 作 者：CLAY
* 版本号：v1.0.0
* 日 期:
* 备 注：S4每次加1，S5每次加2，S6每次加3，S7每次加4
*
*******************************************************************************
*/
#include
sbit KEY_IN_1 = P3^3;
sbit KEY_IN_2 = P3^2;
sbit KEY_IN_3 = P3^1;
sbit KEY_IN_4 = P3^0;
typedef unsigned char u8;
typedef unsigned int u16;
typedef unsigned long u32;
u8 code LedChar[] = {
0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8,
0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xC6, 0xA1, 0x86, 0x8E
};
u8 LedBuff[] = {
0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF
};
u8 KeySta[4] = {1, 1, 1, 1};
u8 KeyCodeMap[4] = {'1', '2', '3', '4'};
u8 T0RH;
u8 T0RL;
u16 cnt = 0;
void CloseFucker();
void ConfigTimer0(u16 ms);
void ShowNumber(u16 dat);
void KeyDriver();
void main()
{
CloseFucker();
ConfigTimer0(2);//2ms一扫。
EA = 1;
ShowNumber(0);
while(1)
{
KeyDriver();
}
}
void KeyAction(u8 keycode)
{
if(keycode == '1')
{
cnt += 1;
ShowNumber(cnt);
}
else if(keycode == '2')
{
cnt += 2;
ShowNumber(cnt);
}
else if(keycode == '3')
{
cnt += 3;
ShowNumber(cnt);
}
else if(keycode == '4')
{
cnt += 4;
ShowNumber(cnt);
}
}
void KeyDriver()
{
u8 i;
static u8 backup[4] = {1, 1, 1, 1};
for(i=0; i<4; i++)
{
if(KeySta[i] != backup[i])
{
if(backup[i] != 0)
{
KeyAction(KeyCodeMap[i]);
}
backup[i] = KeySta[i];
}
}
}
void CloseFucker()
{
P2 = (P2 & 0x1F) | 0x80;
P0 = 0xFF;
P2 = P2 & 0x1F;
P2 = (P2 & 0x1F) | 0xA0;
P0 = 0xAF;
P2 = P2 & 0x1F;
}
void ConfigTimer0(u16 ms)
{
u32 tmp;
tmp = 11059200 / 12;
tmp = (tmp * ms) / 1000;
tmp = 65536 - tmp;
T0RH = (u8)(tmp >> 8);
T0RL = (u8)tmp;
TMOD &= 0xF0;
TMOD |= 0x01;
TH0 = T0RH;
TL0 = T0RL;
ET0 = 1;
TR0 = 1;
}
void ShowNumber(u16 dat)
{
char i;
u8 buf[8];
for(i=0; i<8; i++)
{
buf[i] = dat % 10;
dat /= 10;
}
for(i=7; i>0; i--)
{
if(buf[i] == 0)
LedBuff[i] = 0xFF;
else
break;
}
for( ; i>=0; i--)
{
LedBuff[i] = LedChar[buf[i]];
}
}
void LedScan()
{
static u8 index = 0;
P2 = (P2 & 0x1F) | 0xE0;
P0 = 0xFF;
P2 = P2 & 0x1F;
P2 = (P2 & 0x1F) | 0xC0;
P0 = 0x80 >> index;
P2 = P2 & 0x1F;
P2 = (P2 & 0x1F) | 0xE0;
P0 = LedBuff[index];
P2 = P2 & 0x1F;
if(index < 7)
index++;
else
index = 0;
}
void KeyScan()
{
u8 i;
static u8 keybuff[4] = {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF};
keybuff[0] = (keybuff[0] << 1) | KEY_IN_1;
keybuff[1] = (keybuff[1] << 1) | KEY_IN_2;
keybuff[2] = (keybuff[2] << 1) | KEY_IN_3;
keybuff[3] = (keybuff[3] << 1) | KEY_IN_4;
for(i=0; i<4; i++)
{
if(keybuff[i] == 0xFF)
{
KeySta[i] = 1;
}
else if(keybuff[i] == 0x00)
{
KeySta[i] = 0;
}
else
{}
}
}
void interruptTimer0() interrupt 1
{
TH0 = T0RH;
TL0 = T0RL;
LedScan();
KeyScan();
}
②、矩阵键盘
1个独立按键的时候，一端是接地的。
同理，矩阵按键无非就是软件设置分别接地而已。
关于扫描时间，这里如果还是2ms, 8个扫描值的话。那么4行按键，每个按键扫8次，也就是248 = 64ms…有点长了。我们改成，1ms一扫，每个按键扫4次。144 = 16ms 和 1个独立按键的时间一样！
矩阵按键映射关系
/*
*******************************************************************************
* 文件名：
* 描 述：
* 作 者：CLAY
* 版本号：v1.0.0
* 日 期:
* 备 注：显示对应的0-9
*
*******************************************************************************
*/
#include
typedef unsigned char u8;
typedef unsigned int u16;
typedef unsigned long u32;
sbit KEY_OUT_1 = P3^0;
sbit KEY_OUT_2 = P3^1;
sbit KEY_OUT_3 = P3^2;
sbit KEY_OUT_4 = P3^3;
sbit KEY_IN_4 = P3^4;
sbit KEY_IN_3 = P3^5;
sbit KEY_IN_2 = P4^2;
sbit KEY_IN_1 = P4^4;
u8 code LedChar[] = {
0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8,
0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xC6, 0xA1, 0x86, 0x8E
};
u8 LedBuff[] = {
0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF
};
u8 KeySta[4][4] = {
{1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1,}, {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}
};
u8 KeyCodeMap[4][4] = {
{'1', '2', '3', 0x26},
{'4', '5', '6', 0x25},
{'7', '8', '9', 0x28},
{'0', 0x1B, 0x0D, 0x27}
};
u8 T0RH;
u8 T0RL;
void CloseFucker();
void ConfigTimer0(u16 ms);
void KeyDriver();
void main()
{
CloseFucker();
ConfigTimer0(1);
EA = 1;
while(1)
{
KeyDriver();
}
}
void ShowNumber(u8 dat)
{
char i;
u8 buf[8];
for(i=0; i<8; i++)
{
buf[i] = dat % 10;
dat /= 10;
}
for(i=7; i>0; i--)
{
if(buf[i] == 0)
LedBuff[i] = 0xFF;
else
break;
}
for( ; i>=0; i--)
{
LedBuff[i] = LedChar[buf[i]];
}
}
void KeyAction(u8 keycode)
{
if((keycode >= '0') && (keycode <= '9'))
{
ShowNumber(keycode - '0');
}
}
void KeyDriver()
{
u8 i, j;
static u8 backup[4][4] = {
{1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1,}, {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}
};
for(i=0; i<4; i++)
{
for(j=0; j<4; j++)
{
if(KeySta[i][j] != backup[i][j])
{
if(backup[i][j] != 0)
{
KeyAction(KeyCodeMap[i][j]);
}
backup[i][j] = KeySta[i][j];
}
}
}
}
void CloseFucker()
{
P2 = (P2 & 0x1F) | 0x80;
P0 = 0xFF;
P2 = P2 & 0x1F;
P2 = (P2 & 0x1F) | 0xA0;
P0 = 0xAF;
P2 = P2 & 0x1F;
}
void ConfigTimer0(u16 ms)
{
u32 tmp;
tmp = 11059200 / 12;
tmp = (tmp * ms) / 1000;
tmp = 65536 - tmp;
T0RH = (u8)(tmp >> 8);
T0RL = (u8)tmp;
TMOD &= 0xF0;
TMOD |= 0x01;
TH0 = T0RH;
TL0 = T0RL;
ET0 = 1;
TR0 = 1;
}
void LedScan()
{
static u8 index = 0;
P2 = (P2 & 0x1F) | 0xE0;
P0 = 0xFF;
P2 = P2 & 0x1F;
P2 = (P2 & 0x1F) | 0xC0;
P0 = 0x80 >> index;
P2 = P2 & 0x1F;
P2 = (P2 & 0x1F) | 0xE0;
P0 = LedBuff[index];
P2 = P2 & 0x1F;
if(index < 7)
index++;
else
index = 0;
}
void KeyScan()
{
u8 i;
static u8 keyout = 0;
static u8 keybuff[4][4] = {
{0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF},
{0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}
};
switch(keyout)
{
case 0: KEY_OUT_1 = 0; KEY_OUT_4 = 1; break;
case 1: KEY_OUT_2 = 0; KEY_OUT_1 = 1; break;
case 2: KEY_OUT_3 = 0; KEY_OUT_2 = 1; break;
case 3: KEY_OUT_4 = 0; KEY_OUT_3 = 1; break;
default : break;
}
keybuff[keyout][0] = (keybuff[keyout][0] << 1) | KEY_IN_1;
keybuff[keyout][1] = (keybuff[keyout][1] << 1) | KEY_IN_2;
keybuff[keyout][2] = (keybuff[keyout][2] << 1) | KEY_IN_3;
keybuff[keyout][3] = (keybuff[keyout][3] << 1) | KEY_IN_4;
for(i=0; i<4; i++)
{
if((keybuff[keyout][i] & 0x0F) == 0x0F)
KeySta[keyout][i] = 1;
else if((keybuff[keyout][i] & 0x0F) == 0x00)
KeySta[keyout][i] = 0;
else
{}
}
keyout++;
keyout &= 0x03;
}
void interruptTimer0() interrupt 1
{
TH0 = T0RH;
TL0 = T0RL;
LedScan();
KeyScan();
}
③、长按键
如果上面所介绍的都没有问题了的话，就可以在其上的基础上再来了解一下长按键的实现了！ 拿独立按键来说，短按下只加一回，长按一直加，思路也很简单，用到了阈值的思路，这个要特别注意长按的加入不能影响到短按！
设置一个像KeySta的全局变量KeyDownTime，用来保存每个按键按下的时间累加，只要弹起就清零，这个是在KeyScan()里面进行操作的，也是和KeySta状态再一起进行判断的！
然后还需要个TimeThr这个在KeyDriver()里面，初始值为1000。如果检测到按下，执行按键动作函数，继续往下执行，如果检测到某个按键的KeyDownTime不为0，再判断是否大于阈值，大于阈值也要执行按键动作函数，然后让阈值增大，调节阈值增量可以控制增长速度。一旦KeyDownTime等于0，就是按键弹起来了，让阈值回归1000。
看下怎么实现吧!
以独立按键的实验为例，矩阵按键同理
/*
*******************************************************************************
* 文件名：
* 描 述：
* 作 者：CLAY
* 版本号：v1.0.0
* 日 期:
* 备 注：S4每次加1，S5每次加2，S6每次加3，S7每次加4
*
*******************************************************************************
*/
#include
sbit KEY_IN_1 = P3^3;
sbit KEY_IN_2 = P3^2;
sbit KEY_IN_3 = P3^1;
sbit KEY_IN_4 = P3^0;
typedef unsigned char u8;
typedef unsigned int u16;
typedef unsigned long u32;
u8 code LedChar[] = {
0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8,
0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xC6, 0xA1, 0x86, 0x8E
};
u8 LedBuff[] = {
0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF
};
u8 KeySta[4] = {1, 1, 1, 1};
u16 KeyDownTime[4] = {0, 0, 0, 0};
u8 KeyCodeMap[4] = {'1', '2', '3', '4'};
u8 T0RH;
u8 T0RL;
u16 cnt = 0;
void CloseFucker();
void ConfigTimer0(u16 ms);
void ShowNumber(u16 dat);
void KeyDriver();
void main()
{
CloseFucker();
ConfigTimer0(2);//2ms一扫。
EA = 1;
ShowNumber(0);
while(1)
{
KeyDriver();
}
}
void KeyAction(u8 keycode)
{
if(keycode == '1')
{
cnt += 1;
ShowNumber(cnt);
}
else if(keycode == '2')
{
cnt += 2;
ShowNumber(cnt);
}
else if(keycode == '3')
{
cnt += 3;
ShowNumber(cnt);
}
else if(keycode == '4')
{
cnt += 4;
ShowNumber(cnt);
}
}
void KeyDriver()
{
u8 i;
static u8 backup[4] = {1, 1, 1, 1};
static u16 TimeThr[4] = {1000, 1000, 1000, 1000};
for(i=0; i<4; i++)
{
if(KeySta[i] != backup[i])
{
if(backup[i] != 0)
{
KeyAction(KeyCodeMap[i]);
}
backup[i] = KeySta[i];
}
if(KeyDownTime[i] > 0)
{
if(KeyDownTime[i] > TimeThr[i])
{
KeyAction(KeyCodeMap[i]);
TimeThr[i] += 200;
}
}
else
{
TimeThr[i] = 1000;
}
}
}
void CloseFucker()
{
P2 = (P2 & 0x1F) | 0x80;
P0 = 0xFF;
P2 = P2 & 0x1F;
P2 = (P2 & 0x1F) | 0xA0;
P0 = 0xAF;
P2 = P2 & 0x1F;
}
void ConfigTimer0(u16 ms)
{
u32 tmp;
tmp = 11059200 / 12;
tmp = (tmp * ms) / 1000;
tmp = 65536 - tmp;
T0RH = (u8)(tmp >> 8);
T0RL = (u8)tmp;
TMOD &= 0xF0;
TMOD |= 0x01;
TH0 = T0RH;
TL0 = T0RL;
ET0 = 1;
TR0 = 1;
}
void ShowNumber(u16 dat)
{
char i;
u8 buf[8];
for(i=0; i<8; i++)
{
buf[i] = dat % 10;
dat /= 10;
}
for(i=7; i>0; i--)
{
if(buf[i] == 0)
LedBuff[i] = 0xFF;
else
break;
}
for( ; i>=0; i--)
{
LedBuff[i] = LedChar[buf[i]];
}
}
void LedScan()
{
static u8 index = 0;
P2 = (P2 & 0x1F) | 0xE0;
P0 = 0xFF;
P2 = P2 & 0x1F;
P2 = (P2 & 0x1F) | 0xC0;
P0 = 0x80 >> index;
P2 = P2 & 0x1F;
P2 = (P2 & 0x1F) | 0xE0;
P0 = LedBuff[index];
P2 = P2 & 0x1F;
if(index < 7)
index++;
else
index = 0;
}
void KeyScan()
{
u8 i;
static u8 keybuff[4] = {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF};
keybuff[0] = (keybuff[0] << 1) | KEY_IN_1;
keybuff[1] = (keybuff[1] << 1) | KEY_IN_2;
keybuff[2] = (keybuff[2] << 1) | KEY_IN_3;
keybuff[3] = (keybuff[3] << 1) | KEY_IN_4;
for(i=0; i<4; i++)
{
if(keybuff[i] == 0xFF)
{
KeySta[i] = 1;
KeyDownTime[i] = 0;
}
else if(keybuff[i] == 0x00)
{
KeySta[i] = 0;
KeyDownTime[i] += 4;
}
else
{}
}
}
void interruptTimer0() interrupt 1
{
TH0 = T0RH;
TL0 = T0RL;
LedScan();
KeyScan();
}
小结
1、充分利用独立按键和矩阵按键再次感受模块化编程的便利，应用层和底层分离，维护修改记忆都方便，一石好几鸟。
2、注意程序中KEY_IN和KEY_OUT引脚定义以及KeyCodeMap的定义。