s键盘管理与程序设计.pptx

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1、 按键的分类按结构和使用方法的不同，可将按键分为两大类：独立按键和矩阵键盘。矩阵键盘 独立按键 直接用I/O控制，每个按键独占一个I/O特点特点由行线和列线组成，按键位于交叉点上互不影响，配置灵活，结构简单优点优点组合灵活，按键数量较多时，节省I/O按键多时，I/O口浪费严重缺点缺点区分和判断按键动作的方法比较复杂按键不超过8只时适用适用场合场合按键数量较多时第1页/共25页 目 录 独立键盘与消抖 矩阵键盘与扫描方法 逐行逐列扫描法 第2页/共25页S1VccP0.7R1 10KS2P2.3(a)(b)独立按键的常用接法 80C51单片机的两种常见的独立按键接法：I/O口为开漏结构时，需外接

2、上拉电阻，如51的P0口I/O内部自带弱上拉电阻时，可直接相连，如51的P1、P2、P3口第3页/共25页+E0V未按下时为高电平刚释放时出现抖动刚按下时出现抖动按下稳定后为低电平实际效果窄脉冲干扰 刚释放时出现抖动 按键的“抖动”现象按键的结构：和电路图中的符号极为相似，它是靠镀银的铜合金簧片在按键柄的挤压下接触而导通，松开后簧片恢复原状而脱离接触断开。S1VccP0.7R1 10K“0”“1”理想效果按键的抖动：按键在人手指按压/释放簧片的瞬间，因接触不良而产生的反复跳动现象。“抖动”的脉冲宽度一般在几十到几百微秒，也可能达到毫秒级，若加在运行速度很快的数字电路中将会产生很大的影响。比如将

3、发生“抖动”现象的按键作为数字电路的时钟输入，则每按一次键都会产生一串极不稳定的脉冲。第4页/共25页abcdefghcom1 com2 com3 com4 按键的“抖动”测试原理编程思路：用按键模拟计数输入信号，用4位LED数码管显示计数值。实验现象：在理想效果下，每按一次键，I/O口仅检测到1次高/低电平转换，计数加1；在实际效果中，由于“抖动”存在，每按一次键，I/O口检测到多次电平转换，计数好几次。SVccP3.4R10Kabcdefghcom1 com2 com3 com4 理想效果：实际效果：第5页/共25页 按键的“抖动”测试程序存放4位计数值0 x7A 0 x7B 地址 数据

4、0 x7C 0 x7D 0 x7E 0 x7F 存放将计数值转换成数码管显示的字符码0 x7C 0 x7D 0 x7E 0 x7F ORG 0000HStart:MOV0 x7A,#0 x00;计数器高2位寄存器0 x7A清0MOV0 x7B,#0 x00;计数器低2位寄存器0 x7B清0LD_Data:MOVR0,#0 x7C;取显示缓冲区首地址到指针R0MOVA,0 x7A;取计数器高2位数据ACALL Split_Display_Byte;将数据字符送显示缓冲区前2个单元MOVA,0 x7B;取计数器低2位数据ACALL Split_Display_Byte;将数据字符送显示缓冲区后2个

5、单元0 x00 0 x00 高4位转换的字符码低4位转换的字符码0 xC0 0 xC0 0 xC0 0 xC0 Display_Loop:ACALLScan_Display_Value;调用显示扫描子程序 JBP3.4,Display_Loop 是否为0？键未按下，转Display_LoopMOV A,#0 x01 ;A取加数1 ADDA,0 x7B;计数器+1DAA;10进制修正指令 MOV 0 x7B,A;回存低2位的运算结果到0 x7B CLRA ;清0累加器AADDC A,0 x7A;带进位加法加计数器高2位数据DAAMOV0 x7A,A;回存高2位的运算结果到0 x7AJNBP3.4

6、,$;检查按键是否松开，P3.4=1 本地循环AJMP LD_Data;按键松开，转LD_Dataa b c d e f g hcom1 com2 com3 com4 数码管显示：判断是否有按键按下0 x01 第6页/共25页 按键的“抖动”测试程序流程图 数码管显示计数流程图 P3.4=0?N 计数器清0计数值转换成字符码计数器+1，调整10进制数P3.4=1?N Y Y 第7页/共25页+EKR 110KY+E0VY:td启动延时停止延时 消除“抖动”的方法消除“抖动”的方法：硬件消抖和软件消抖两大类。常见的硬件消抖方法是：低通滤波施密特整形以及RS触发器，而软件消抖方法就是插入适当的延时

7、。复习数字电路相关内容软件消抖：在按键按下的瞬间启动定时器开始延时，延时td时间后再判断按键是否仍然按下，若仍按下，则本次按键有效；否则本次按键无效。思考题：如何增加延时消除“抖动”，请尝试修改前面的程序。如果认真观察实验，一定会发现前面的程序有一个小小的不足，就是在按键按下的瞬间显示器会熄灭，请分析原因。第8页/共25页 目 录 独立键盘与消抖 矩阵键盘与扫描方法 逐行逐列扫描法 第9页/共25页 矩阵键盘工作原理 4 4 矩阵键盘 行线 列 线 按键的两端分别接在行线和列线上矩阵键盘：用尽可能少的I/O口去管理较多的按键。最大的优点是组合灵活，假如有16个I/O可用作键盘电路，可以将它接成

8、610、511或88等许多种接法。当然，使用效率最高的是88的接法，最多可以接64个按键。矩阵连接法要区分和判断按键动作的方法比较复杂，所以这种接法一般只用在计算机技术中。第10页/共25页 目 录 独立键盘与消抖 矩阵键盘与扫描方法 逐行逐列扫描法 第11页/共25页 逐行扫描实验电路TinyView的2 4 矩阵键盘 行线 列线 KC1KC4并接在com1com4上，与P3.2P3.5相连与P3.6、P3.7相连第12页/共25页 I/O口复用TinyView的2 4 矩阵键盘 行线 列线 与数码管的位选控制端复用I/O口复用：将同一个（或组）I/O口用于2种不同作用的2个器件上。能够复用

9、的原因：因为计算机是一种“串行”执行程序的机器，是一条接一条的执行指令，而不是全部指令一起上。利用这种在时间上的可区分性使其在不同的时间管理不同的部件。这种复用是有条件的，对于需要保持确定状态的控制口（如控制一个继电器开关的端口）是没办法复用的。第13页/共25页 逐行逐列扫描法逐行扫描键盘的方法选择KR1和KR2为输入，它们的常态是电平“1”。当没有按键按下时，KR1和KR2保持常态。当KY1按下时，KR1在KC1输出“0”电平时得到“0”信号，而KR2在不受影响仍然保持常态。2 4 矩阵键盘 行线 列线 单片机的输出单片机的输入利用这种必须配合KC1KC4的输出情况才能使KR1或KR2得到

10、“0”信号的特点，人们发明出键盘的逐行扫描法。即每次只有一根列线输出“0”，然后逐行扫描读入行信号，通过行信号来判断键盘所有按键的状态。11111011110逐列扫描键盘的方法：把行和列的输入输出颠倒，其原理和操作方法与逐行扫描键盘的方法一致。逐个扫描键盘的方法：第14页/共25页 逐行扫描读键子程序代码Scan_Key:MOV P1,#0 xFF;关闭所有段选，阻止扫描键盘对显示的影响MOV R6,#0 x04;设定键盘计数器为4，即循环4次 MOV R5,#0 xFB 取第一位扫描控制数据Scan_KLP:MOV P3,R5;送位选数据到位选口SETB P3.6;设置采样口进入采样状态SE

11、TB P3.7;设置采样口进入采样状态JNBP3.6,Scan_KBK1;检查KR1为0否，是，转Scan_KBK1JNBP3.7,Scan_KBK2 ;检查KR2为0否，是，转Scan_KBK2MOV A,R5;位选暂存器到ARLA;A循环左移使下一只位选输出0电平MOV R5,A;A返存回位选暂存器DJNZR6,Scan_KLP;键盘计数器减1，非0，返回Scan_KLPScan_KBK1:MOVA,R6;A取位选计数器数值RETScan_KBK2:MOVA,R6;A取位选计数器数值ADDA,#4RETP1：数码管段选控制端，因数码管位选与键盘列控制线复用，故在此先关闭所有段选，阻止扫描键

12、盘对显示的影响。R6：键盘计数器，4：4列，单次逐行扫描到所有按键循环的次数。R5：位选/列线控制数据，控制每次只有一根列线为“0”。P1、R6、R5初始化KR1、KR2行扫描口置常态“1”为0则有键按下，跳转；否则继续往下执行程序左移，更换为“0”的位选/列线KR1所在行有按键按下时，将R6的值传送给A，并退出子程序KR2所在行有按键按下时，将R6的值传送给A，A统一加4后退出子程序R6-1为0，继续往下执行程序；不为0则跳转实现功能：单次逐行扫描8个按键。当有键按下时，程序立即跳出循环，输出参数A不为0；当无键按下时，R6被减为0并退出循环，输出参数A=0。按键扫描顺序：先判断KY1是否按

13、下？如果是，R6为4传给A并退出子程序；如果不是，接着判断KY5是否按下；如果是，R6为4传给A，A加4后退出子程序；如果不是，则接着判断KY2是否按下依此类推，KY1KY5 KY2 KY6 KY3 KY7 KY4 KY8输出参数：无键按下，A=0；KY1按下，A=4；KY5按下，A=8；KY2按下，A=3；KY6按下，A=7；KY3按下，A=2；KY7按下，A=6；KY4按下，A=1；KY8按下，A=5 第15页/共25页 逐行扫描读键子程序流程图给P1、R6、R5赋初值送位选数据到位选口P3P3.6、P3.7置初态1P3.6=0?P3.7=0?位选数据左移1位R6-1=0?将R6的值传给A

14、退出子程序将R6的值传给A(A)(A)+4退出子程序Y N N Y Y N 流程图 第16页/共25页 逐行扫描读键程序范例程序流程：首先对四位计数器赋初值0，并进行显示循环，在循环中运行键盘程序随时检查按键状态。当无键按下时，程序保持循环状态。当有键按下时，先判断是否是KY1按下？如果是，则计数器加1。如果不是，则转而检查是否是KY8按下？如果是，计数器减1。如果不是，则程序不做任何操作返回重来。ORG0000HStart:MOV0 x7A,#0 x00;清0计数器高2位寄存器0 x7AMOV0 x7B,#0 x00;清0计数器低2位寄存器0 x7BLD_Data:ACALL L_Displ

15、ayBuf;将0 x7A、0 x7B数字字符调入显示缓冲区Display_Loop:ACALL Scan_Display_Value;调用显示扫描子程序 ACALL Scan_Key ;调用键盘扫描子程序JZDisplay_Loop ;无键按下，转Display_Loop重复显示4位计数器清04位计数值转成数字字符并载入显示缓冲区数码管显示4位计数值单次逐行扫描按键，无键按下，A为0；有键按下，A不为0A为0，跳转；A不为0，继续往下执行程序第17页/共25页 逐行扫描读键程序范例程序流程：首先对四位计数器赋初值0，并进行显示循环，在循环中运行键盘程序随时检查按键状态。当无键按下时，程序保持循

16、环状态。当有键按下时，先判断是否是KY1按下？如果是，则计数器加1。如果不是，则转而检查是否是KY8按下？如果是，计数器减1。如果不是，则程序不做任何操作返回重来。CJNEA,#0 x04,Next_Key ;是KY1键按下吗？不是，则转Next_Key;加1计数程序 MOV A,0 x7B ;取计数器的低2位数值 ADDA,#0 x01;数值加1DAA ;调整10进制数 MOV 0 x7B,A;将低2位运算结果回存到0 x7B MOV A,0 x7A ;取计数器的高2位数值ADDC A,#0 x00;带进位加法加0，如有进位高2位加1DAA;调整10进制数MOV0 x7A,A;将高2位的运算

17、结果回存0 x7AAJMP Key_Back;转Key_Back键返回处理程序A为0 x04，KY1按下，继续往下执行程序；不为0 x04，跳转4位计数器加1 第18页/共25页 逐行扫描读键程序范例程序流程：首先对四位计数器赋初值0，并进行显示循环，在循环中运行键盘程序随时检查按键状态。当无键按下时，程序保持循环状态。当有键按下时，先判断是否是KY1按下？如果是，则计数器加1。如果不是，则转而检查是否是KY8按下？如果是，计数器减1。如果不是，则程序不做任何操作返回重来。Next_Key:CJNEA,#0 x05,Display_Loop ;是KY8键按下吗？否，返回Display_Loop

18、;减1计数程序 MOV A,0 x7B;取计数器低2位数值 ADDA,#0 x99 ;加99，相当于减1操作DAA ;进行10进制修正 MOV 0 x7B,A;将低2位运算结果回存到0 x7BJC Key_Back;是否有溢出，是，则不借位MOV A,0 x7A;取计数器高2位数值ADD A,#0 x99 ;加99，相当于减1操作DA A;10进制修正指令MOV0 x7A,A;将高2位的运算结果回存0 x7AA为0 x05，KY8按下，继续往下执行程序；不为0 x05，跳转4位计数器减1 减1操作：因为“DA A”指令只对加法指令起作用，所以程序以加99来处理减1。对于8位寄存器，值不为0时，

19、加99后会产生进位，8位寄存器被减1，如6+99=105，8位寄存器中的值为5，实现减1。值为0时，加99后8位寄存器中的值变成99，不产生进位，需要向高位借位。第19页/共25页 逐行扫描读键程序范例程序流程：首先对四位计数器赋初值0，并进行显示循环，在循环中运行键盘程序随时检查按键状态。当无键按下时，程序保持循环状态。当有键按下时，先判断是否是KY1按下？如果是，则计数器加1。如果不是，则转而检查是否是KY8按下？如果是，计数器减1。如果不是，则程序不做任何操作返回重来。Key_Back:ACALL L_DisplayBuf ;将0 x7A、0 x7B数字字符调入显示缓冲区ACALL Sc

20、an_Display_Value;调用显示扫描程序ACALL Scan_Key ;调用键盘扫描程序JNZ Key_Back;按键是否松开？否，则转Key_Back继续检查SJMP Display_Loop ;有，返Display_Loop 在检测按键是否松开的循环中增加显示扫描，即避免了显示器的熄灭，又增加了防按键“抖动”的延时第20页/共25页 “线反转法”按键检测技术 问题提出：当这个矩阵扩大到一定数目时，逐行扫描的方法会很费时，如果需要对2个以上的按键“同时”操作时，则处理起来更麻烦。解决方法：按键的处理程序并非只有逐行扫描法这一种，如：“线反转法”按键检测技术，也是矩阵键盘应用中的一种

21、经典程序处理方法。TinyView的2 4 矩阵键盘 线反转法：将矩阵电路行、列的I/O属性进行调换处理。矩阵电路的行、列线必须一组输出、一组输入，而线反转的操作方法是多进行一次这种操作。具体实现：假设有KY1、KY3、KY8这3个按键同时按下。TinyView的2 4 矩阵键盘 第一步：输输入入 输输出出 输输出出 输输入入 111111000000第二步：线反转 11111100101由KR1和KR2可推断出：两行都有按键按下。结合第一步的推断，可知KY1和KY3按下；结合第一步的推断，可知KY8按下。01110线反转法不但采样速度快，而且键盘信息全面，但它对硬件有一定的要求：行线和列线都

22、必须是可反转的，既可配置为输出，又可配置成输入。此外，行线和列线的分组最好在2个不同的操作口上，比如，80C51的P1和P3。第21页/共25页“线反转法”按键检测应用AT89C52AT89C52+5v0行1行2行3行0列1列2列3列 由行线输出全“0”0”，读入列线，判有无键按下。若有键按下,再将读入的列 线值由列线输出,读进行线的值。第一步读进的列线值与第二步读进的行线值相加，从而得到代表此键的唯一的特征值。第22页/共25页AT89C52AT89C52+5vMOV P1MOV P1，#0F0H ;#0F0H ;低位送全“0”0”MOV A MOV A，P1 ;P1 ;读进P1P1口电平

23、ANL AANL A，#0F0H ;#0F0H ;保留高4 4位 CJNE A,#0F0H,MK3()CJNE A,#0F0H,MK3();若有键按下则必 有“0”0”位,跳转到MK3MK3去处理;若无键按下则退出键扫描。0行1行2行3行0列1列2列3列设:第3 3行/第1 1列结点有键按下首先:“1111 0000”P1:“1111 0000”P1然后读P1:P1 “1101 xxxx”P1:P1 “1101 xxxx”只留高4 4位:A:A “1101 0000”1101 0000”因为有键按下,A 11110000,A 11110000第23页/共25页AT89C52AT89C52+5v

24、MOV P1MOV P1，#0F0H;#0F0H;低位送全“0”0”MOV A MOV A，P1 ;P1 ;读进P1P1口电平 ANL AANL A，#0F0H ;#0F0H ;保留高4 4位 CJNE A,#0F0H,MK3()CJNE A,#0F0H,MK3()0行1行2行3行0列1列2列3列此时：R2 “1101 0000”R2 “1101 0000”然后：A “1101 1111”A “1101 1111”返送P1P1口:“1101 1111”P1:“1101 1111”P1再读P1P1口：P1 “xxxx 0111”P1 “xxxx 0111”只留低4 4位:A “0000 0111”:A “0000 0111”特征值:A+R2=“1101 0111”:A+R2=“1101 0111”MOV R2MOV R2，A ;A ;暂存回R2R2 ORL A ORL A，#0FH ;#0FH ;高4 4位保留;低4 4位充“1”1”MOV P1,A ;MOV P1,A ;新值返送P1P1口 MOV AMOV A，P1 ;P1 ;再读进P1P1口电平 ANL AANL A，#0FH;#0FH;只留低4 4位 ADD AADD A，R2 ;R2 ;得到键特征值第24页/共25页感谢您的观看！第25页/共25页