嵌入式软件--51单片机 DAY 3

news/2024/9/19 18:36:49/ 标签: 51单片机, 嵌入式硬件, 单片机

一、独立按键

按键的作用相当于一个开关，按下时接通（或断开），松开后断开（或接通）。

（1）需求

通过SW1、SW2、SW3、SW4四个独立按键分别控制LED1、LED2、LED3、LED4的亮灭，具体要求是，按一下（按下并松开）SW，LED点亮，再按一下SW，LED熄灭。

（2）硬件设计

<1>思路

为实现上述需求，需要设法令单片机感知到按键被按下，也就是说在按键被按下时，需要向单片机发送一个信号，当单片机收到该信号后，再执行控制LED的逻辑即可。

由于单片机>51单片机的GPIO引脚的默认均为高电平，因此只需将按键的一侧接入单片机的某个GPIO引脚，另一侧接地。这样一来，当按键按下时，引脚直接接地，就相当于向单片机发送了一个低电平信号。

<2>原理图

SW1  P42

SW2  P43

SW3  P32

SW4  P33

<3>软件设计

按照原理图，SW1按下时，P4.2引脚会被拉低；SW2按下时，P4.3引脚会被拉低；SW3被按下时，P3.2引脚会被拉低；SW4按下时，P3.3引脚会被拉低。

因此只需检测上述引脚是否变为低电平即可，若检测到变为低电平，就执行控制LED的逻辑。需要注意的是，按键的检测需要持续进行，所以需要不停的检查上述引脚是否变为低电平。

P42=0,SW1被按下，LED1亮 P00=0，再按下SW1，P00=1,LED1灭。独立按键一直实现低电平才能控制亮灭。

#include <STC89C5xRC.H>
#define SW1  P42
#define SW2  P43
#define SW3  P32
#define SW4  P33
#define LED1 P00
#define LED2 P01
#define LED3 P02
#define LED4 P03void main()
{while (1) { // 持续检测按键if (SW1 == 0) {LED1 = ~LED1;}if (SW2 == 0) {LED2 = ~LED2;}if (SW3 == 0) {LED3 = ~LED3;}if (SW4 == 0) {LED4 = ~LED4;}}
}

这个有缺陷，出现上述现象的原因是，当前代码的逻辑存在问题。当前代码的逻辑是，当按键处在按下的状态时，控制LED的逻辑会被多次触发，也就是LED会快速的闪烁，由于速度过快，人眼不能分辨出来，所以看起来LED就常亮的，但是亮度要比正常情况下低。当按键抬起后，控制LED的逻辑便不会再触发，此时LED会随机的处在按键抬起前最后一刻的状态。

要解决上述问题，就需要确保按键被按下时，控制LED的逻辑只被触发一次。

按键单次触发：

当前代码的逻辑是，只要按键处在按下的状态，就触发控制LED的逻辑。为实现单次触发，可以在按键按下后，等待按键抬起，并在抬起的一刻，执行控制LED的逻辑。

#include <STC89C5xRC.H>
#define SW1  P42
#define SW2  P43
#define SW3  P32
#define SW4  P33
#define LED1 P00
#define LED2 P01
#define LED3 P02
#define LED4 P03void main()
{while (1) { // 持续检测按键if (SW1 == 0) {while (SW1 == 0); // 等待按键抬起LED1 = ~LED1;}if (SW2 == 0) {while (SW2 == 0);LED2 = ~LED2;}if (SW3 == 0) {while (SW3 == 0);LED3 = ~LED3;}if (SW4 == 0) {while (SW4 == 0);LED4 = ~LED4;}}
}

上述代码已经能够实现预期效果了，但是偶尔会“失灵”。这个现象是由按键的物理特性导致的，由于按键内部的弹簧和触点具有弹性，当按键被按下或释放时，这些弹性材料会震动，从而导致触点在短时间内反复接触和断开。所以表面上我们虽然只按了一次按键，但实际上是按了多次。

了解了按键抖动的问题，也就能够解释当前的现象了。如果实际按下的次数是奇数，那么LED就会按照预期点亮或熄灭；而如果是偶数，LED最终还是会回到按下按键之前的状态，看起来就像是按键“失灵”了。

按键消抖

所以，当我们检测到信号为0时，不能莽撞的认为按键已经被按下了，而是要稍微等一段时间（约10ms），等按键稳定之后，再次检测，如果信号仍然为0，才可以确定按键确实被按下了。具体代码如下。

#include <STC89C5xRC.H>
#include "Com_Util.h"
#define SW1 P42
#define SW2 P43
#define SW3 P32
#define SW4 P33
#define LED1 P00
#define LED2 P01
#define LED3 P02
#define LED4 P03
void main()
{while (1){if (SW1==0){Com_Util_Delay1ms(10);if(SW1==0){while (SW1==0);LED1=~LED1;}}if (SW2==0){Com_Util_Delay1ms(10);if(SW2==0){while (SW2==0);LED2=~LED2;}}if (SW3==0){Com_Util_Delay1ms(10);if(SW3==0){while (SW3==0);LED3=~LED3;}}if (SW4==0){Com_Util_Delay1ms(10);if(SW4==0){while (SW4==0);LED4=~LED4;}}}while (1) {}
}

<4>规范代码 

我们将检测按键的代码单独抽取到Int层

Int_Key.c

#include "Int_Key.h"
#define SW1 P42
#define SW2 P43
#define SW3 P32
#define SW4 P33bit Int_Key_IsSW1Pressed()
{if (SW1 == 0) {Com_Util_Delay1ms(10); // 延时消抖if (SW1 == 0) {return 1;}}return 0;
}bit Int_Key_IsSW2Pressed()
{if (SW2 == 0) {Com_Util_Delay1ms(10); // 延时消抖if (SW2 == 0) {while (SW2 == 0); // 等待按键抬起return 1;}}return 0;
}bit Int_Key_IsSW3Pressed()
{if (SW3 == 0) {Com_Util_Delay1ms(10); // 延时消抖if (SW3 == 0) {return 1;}}return 0;
}bit Int_Key_IsSW4Pressed()
{if (SW4 == 0) {Com_Util_Delay1ms(10); // 延时消抖if (SW4 == 0) {while (SW4 == 0); // 等待按键抬起return 1;}}return 0;
}

Int_Key.h

#ifndef __INT_KEY_H__
#define __INT_KEY_H__#include <STC89C5xRC.H>
#include "Com_Util.h"
//检查按键SW1是否放下
//bit是否
bit Int_Key_IsSW1Pressed();bit Int_Key_IsSW2Pressed();bit Int_Key_IsSW3Pressed();bit Int_Key_IsSW4Pressed();
#endif /* __INT_KEY_H__ */

main.c

#include "Int_Key.h"
#define LED1 P00
#define LED2 P01
#define LED3 P02
#define LED4 P03
void main()
{while (1) {if (Int_Key_IsSW1Pressed()) {LED1 = ~LED1;}if (Int_Key_IsSW2Pressed()) {LED2 = ~LED2;}if (Int_Key_IsSW3Pressed()) {LED3 = ~LED3;}if (Int_Key_IsSW4Pressed()) {LED4 = ~LED4;}}
}

二、矩阵按键

1.需求

按下按键矩阵中的SW5到SW20按键后，数码管显示对应的按键编号。

2.硬件设计

由于按键矩阵中共有4x4=16个按键，如果每个按键都接入一个GPIO引脚，势必会造成引脚的浪费，为了节省引脚，我们同样可以借用动态扫描的思想，具体逻辑如下。

扫描流程：

将第一行进行检测，置为0接地。只要p24、p25、p26、p27.谁变成低电平，就是那个被按了。

故，第二行也是如此。这四行只能有一行接地，才能知道哪个按了。之后三四行依次接地。

选中哪一行，哪一行的引脚都会成为低电平，按下改行的按钮，该列的引脚电平会拉低。

行：P20 P21 P22 P23

列：P24 P25 P26 P27 默认都是高电平，只有按下按钮导通才会拉低电平。

3.软件设计

需求：按下SW5--SW20,数码管显示对应的编号。

检查是否被按下，函数返回编号，编号被数码管函数调用刷新显示。

Int_KeyMatrix.h

#ifndef __INT_KEYMATRIX_H__
#define __INT_KEYMATRIX_H__
#include "Com_Util.h"
//检测按键是否被按下，如果被按下就返回，否则返回0
u8 Int_KeyMatrix_CheckSW();#endif /* __INT_KEYMATRIX_H__ */

Int_KeyMatrix.c

#include "Int_KeyMatrix.h"
#include <STC89C5xRC.H>
u8 Int_KeyMatrix_CheckSW()
{//检测第一行P2=0XFE;//1111 1110if (P24==0){Com_Util_Delay1ms(10);if(P24==0){while (P24=0);return 5; }}if (P25==0){Com_Util_Delay1ms(10);if(P25==0){while (P25=0);return 6; }}if (P26==0){Com_Util_Delay1ms(10);if(P26==0){while (P26=0);return 7; }}if (P27==0){Com_Util_Delay1ms(10);if(P27==0){while (P27=0);return 8; }}//检测第二行P2=0xFD;   //1111 1101if (P24==0){Com_Util_Delay1ms(10);if(P24==0){while (P24=0);return 9; }}if (P25==0){Com_Util_Delay1ms(10);if(P25==0){while (P25=0);return 10; }}if (P26==0){Com_Util_Delay1ms(10);if(P26==0){while (P26=0);return 11; }}if (P27==0){Com_Util_Delay1ms(10);if(P27==0){while (P27=0);return 12; }}//检测第三行P2=0XFB;  //1111 1011if (P24==0){Com_Util_Delay1ms(10);if(P24==0){while (P24=0);return 13; }}if (P25==0){Com_Util_Delay1ms(10);if(P25==0){while (P25=0);return 14; }}if (P26==0){Com_Util_Delay1ms(10);if(P26==0){while (P26=0);return 15; }}if (P27==0){Com_Util_Delay1ms(10);if(P27==0){while (P27=0);return 16; }}//检测第四行P2=0XF7; //1111 0111if (P24==0){Com_Util_Delay1ms(10);if(P24==0){while (P24=0);return 17; }}if (P25==0){Com_Util_Delay1ms(10);if(P25==0){while (P25=0);return 18; }}if (P26==0){Com_Util_Delay1ms(10);if(P26==0){while (P26=0);return 19; }}if (P27==0){Com_Util_Delay1ms(10);if(P27==0){while (P27=0);return 20; }
}
}

Int_DigitalTube.h

#ifndef __INT_DIGITALTUBE_H__
#define __INT_DIGITALTUBE_H__
#define SMG_EN P36
#define LED_EN P34#include "Com_Util.h"void Int_DigitalTube_Init();
void Int_DigitalTube_DisplayNum(u32 num);
void Int_DigitalTube_Refresh();#endif /* __INT_DIGITALTUBE_H__ */

Int_DigitalTube.c

#include "Int_DigitalTube.h"
#include <STC89C5xRC.H>// 数字0-9的编码
static u8 s_codes[10] = {0x3F, // 00x06, // 10x5B, // 20x4F, // 30x66, // 40x6D, // 50x7D, // 60x07, // 70x7F, // 80x6F  // 9
};static u8 s_buffer[8];void Int_DigitalTube_Init()
{SMG_EN = 0;LED_EN = 0;
}/*** @brief 内部方法，让数码管某一位显示特定数字** @param position 片选, 从左到右[0-7]* @param num_code 显示想要的数字编码*/
static void Int_DigitalTube_DisplaySingle(u8 position, u8 num_code)
{P0 = 0x00;// 位选：P15 P14 P13position <<= 3;P1 &= 0xC7;P1 |= position;// 段选：P0P0 = num_code;
}void Int_DigitalTube_DisplayNum(u32 num)
{u8 i;for (i = 0; i < 8; i++) {s_buffer[i] = 0x00;}if (num == 0) {s_buffer[7] = s_codes[0];return;}i = 7;while (num > 0) {s_buffer[i] = s_codes[num % 10];num /= 10;i--;}
}void Int_DigitalTube_Refresh()
{u8 i;for (i = 0; i < 8; i++) {Int_DigitalTube_DisplaySingle(i, s_buffer[i]);Com_Util_Delay1ms(1);}
}

main.c

#include "Int_KeyMatrix.h"
#include "Int_DigitalTube.h"
void main()
{u8 key;Int_DigitalTube_Init();while (1){       key=Int_KeyMatrix_CheckSW();if (key){Int_DigitalTube_DisplayNum(key);}Int_DigitalTube_Refresh();}}

4.按键阻塞问题

按下按键不松手的时候，扫描停了，数码管数字只显示最后一位，而且非常亮。

阻塞到了检测步骤，所以最后一个亮，但不扫描了，所以这样了。

5.改造矩阵按键代码

只需改造Int_KeyMatrix.c

#include "Int_KeyMatrix.h"
#include <STC89C5xRC.H>
u8 Int_KeyMatrix_CheckSW()
{u8 i;u8 lines[4]={0xFE,0XFD,0XFB,0XF7};for ( i = 0; i < 4; i++){P2=lines[i];if (P24==0){Com_Util_Delay1ms(10);if(P24==0){while (P24=0);return 5+4*i; }}if (P25==0){Com_Util_Delay1ms(10);if(P25==0){while (P25=0);return 6+4*i; }}if (P26==0){Com_Util_Delay1ms(10);if(P26==0){while (P26=0);return 7+4*i; }}if (P27==0){Com_Util_Delay1ms(10);if(P27==0){while (P27=0);return 8+4*i; }}}
}

把代表行的值写入数组，for循环遍历数组，循环每一行，找到i与列数值上的变化规律。

6.作业1：数码管分四组，独立按键分别与其计数


http://www.ppmy.cn/news/1524024.html

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