独立按键实验

Posted 2022-02-05 風清掦

按键简介

        按键是一种电子开关，使用时，按下按钮，则开关接通，松开手时, 开关断开。开发板上使用的按键及内部简易图如下图所示：

         按键管脚两端距离长的表示默认是导通状态（1、2），距离短的默认是断开状态（1、3）， 如果按键按下，初始导通状态变为断开，初始断开状态变为导通。 通常的按键所用开关为机械弹性开关，当机械触点断开、闭合时，电压信号如下图所示：

         由于机械点的弹性作用，按键开关在闭合时不会马上稳定的接通，在断开时也不会一下子断开，因而在闭合和断开的瞬间均伴随着一连串的抖动。抖动时间的长短由按键的机械特性决定的，一般为 5ms 到 10ms。按键稳定闭合时间的长短则由操作人员的按键动作决定的，一般为零点几秒至数秒。按键抖动会引起按键被误读多次。为了确保 CPU 对按键的一次闭合仅作一次处理，必须进行消抖。

         按键消抖有两种方式，一种是硬件消抖，另一种是软件消抖。为了使电路更加简单，通常采用软件消抖。本文使用的开发板也是采用软件消抖。通常而言，一个简单的按键消抖就是先读取按键的状态，如果读取到按键按下之后，延时 10ms，再次读取按键的状态，如果按键还是按下状态，那么说明按键已经按下。其中延时 10ms 就是软件消抖处理。至于硬件消抖，此处不多做赘述。单片机常用的软件去抖动方法：

1. 先设置 IO 口为高电平（由于开发板 IO 都有上拉电阻，所以默认 IO 为高电平）
2. 读取 IO 口电平确认是否有按键按下。
3. 如有 IO 电平为低电平后，延时几个毫秒。
4. 再读取该 IO 电平，如果仍然为低电平，说明按键按下。
5. 执行按键控制程序。

         独立按键电路构成是由各个按键的一个管脚连接在一起接地，按键其他引脚分别接到单片机 IO 口。

         单片机的 IO 口既可作为输出也可作为输入使用，当检测按键时用的是它的输入功能，独立按键的一端接地， 另一端与单片机的 I/O 口相连，开始时先给该 IO 口赋一高电平，然后让单片机不断地检测该 I/O 口是否变为低电平，当按键闭合时，即相当于该 I/O 口通过按键与地相连，变成低电平，程 序一旦检测到 I/O 口变为低电平则说明按键被按下，然后执行相应的指令。

硬件部分

         使用到硬件资源如下：

1. LED 模块中 D1 指示灯
2. K1 按键

         独立按键模块电路如下图所示：

          由上图可知，该模块电路是独立的，8 个独立按键的控制管脚并未直接连接到 51 单片机的 IO 上，而是连接到 JP1 端子上，所以使用任意单片机管脚都可以，这里使用 P3.0 口来检测 K1 按键，使用 P2.0 管脚控制 D1 指示灯。

源代码

           KEY_SCAN 函数带一个形参 mode，该参数用来设定是否连续扫描按键，如果 mode 为 0，只能操作一次按键，只有当按键松开后才能触发下次的扫描，这样做的好处是可以防止按下一次出现多次触发的情况。如果 mode 为 1，函数是支持连续扫描的，即使按键未松开，在函数内部有 if(mode==1)这条判断语句，因 此 key 始终是等于 1 的，所以可以连续扫描按键，当按下某个按键，会一直返回这个按键的键值，这样做的好处是可以很方便实现连按操作。

#include "reg52.h"

typedef unsigned int u16;//使用关键字 typedef 对系统默认数据类型 unsigned int 重新命名
typedef unsigned char u8;
 
/*定义独立按键的控制脚*/
sbit KEY1=P3^1;
sbit KEY2=P3^2;
sbit KEY3=P3^3;
sbit KEY4=P3^4;

/*定义LED控制脚*/
sbit LED1=P2^1;
sbit LED2=P2^2;
sbit LED3=P2^3;
sbit LED4=P2^4;

/*使用宏定义独立按键按下的键值*/
#define KEY1_PRESS 1   //K1按下
#define KEY2_PRESS 2   //K2按下
#define KEY3_PRESS 3   //K3按下
#define KEY4_PRESS 4   //K4按下
#define KEY_UNPRESS 0  //未有按键按下

void delay_10us(u16 ten_us)//延时函数，ten_us=1 时，大约延时 10us

 	while(ten_us--);


u8 KEY_SCAN(u8 mode)//检测独立按键是否按下，按下则返回对应键值给主函数

 	static u8 key=1;

	if(mode) //连续扫描按键，防止按键按下无效
		key=1;
	if(key==1&&(KEY1==0||KEY2==0||KEY2==0||KEY3==0||KEY4==0)) //从此处开始做消抖处理，先第一次确认是否有按键按下
	
	 	delay_10us(1000);//消抖
		key=0;
		if(KEY1==0)	 //再次确认是哪个按键按下，消抖处理结束
			return KEY1_PRESS;
		else if(KEY2==0)
			return KEY2_PRESS;
		else if(KEY3==0)
			return KEY3_PRESS;
		else if(KEY4==0)
			return KEY4_PRESS;
	
	else if(KEY1==1&&KEY2==1&&KEY3==1&&KEY4==1)
	
	 	key=1;
	
	 return KEY_UNPRESS;


void main(void)	   //主函数

	u8 DL_LED=0;	
	while(1)
	
	 	 DL_LED=KEY_SCAN(0); //接收函数返回的独立按键按下的键值，用这个值来确定点亮那个LED灯
		 if(DL_LED==1)	 //检测按键K1是否按下
		 	LED1=!LED1;		//LED1状态翻转，刚开始第一次按下按键，LED1端口输出高电平，LED点亮 ，第二次按下时，状态翻转，输出低电平
		 if(DL_LED==2)	 //检测按键K2是否按下
		 	LED2=!LED2;		//LED2状态翻转
		 if(DL_LED==3)	 //检测按键K3是否按下
		 	LED3=!LED3;		//LED3状态翻转
		 if(DL_LED==4)	 //检测按键K4是否按下
		 	LED4=!LED4;		//LED4状态翻转
	

现象

          按下“独立按键”模块中相应按键，控制对应的LED指示灯亮灭。