键盘检测原理及应用实现
视频链接：[3-4] 独立按键控制LED移位_哔哩哔哩_bilibili
对应课程P7-P10
键盘实际上就是一组按键，在单片机的外围电路中，通常用到的按键都是机械弹性开关，当开关闭合时，线路导通，开关断开时，线路断开。单片机系统常见的弹性小按键图示意图如图所示：
弹性小按键被按下时闭合，松开后自动断开；自锁式按键与弹性按键不同，当按下时自锁式按键会闭合且会自动锁柱，只有再次按下时才会弹起断开，自锁式按键示意图如图所示：
单片机检测按键的原理：单片机的I/O口既可以作为输出也可以作为输入使用，当检测按键时用的是它的输入功能，我们把按键的一端接地，另一端与单片机的某个I/O口相连，开始时先给该I/O口赋一个高电平，然后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。
独立键盘控制LED亮灭
按键的连接方法非常简单，独立按键的原理图如图所示：
当按键被按下时，其触点电压变化过程如下图所示：
由图不难看出，实际波形与理想波形之间是有区别的，实际波形在按键被按下和释放的瞬间都有抖动现象，抖动时间的长短与按键的机械特性有关，一般为5~10ms。通常我们手动按下键然后立即释放，这个动作中稳定闭合的时间超过20ms，这也就是为什么单片机在检测键盘是否按下时都要加上去抖操作了。去抖有专用的去抖电路，也有专用的去抖芯片，但是通常出于成本控制等原因，我们只需要在写程序的时候需延时处理就很容易解决抖动问题。
在编写单片机的键盘检测程序时，通常在检测按下时加入去抖延时，检测松手时就不需要加了。按键检测流程图如图所示：
需要注意的是，在头文件regx52中既包含了寄存器声明也还包含了位声明，如图所示：
关于头文件的不同以代码形式进行简单叙述：
#include <REGX52.H> //#include <REG52.H>则不包含对位寄存器的声明void main
{while(1){//P2=oxFE; 控制P2需要同时操作8位数据从而控制8个LEDP2_0=0; // 可以单独控制一个LED}
}
为了实现对独立键盘控制LED亮灭，显然需要用判断键盘何时被按下，何时被松开，代码如下：
#include <REGX52.H> //#include <REG52.H>则不包含void main()
{while(1){if(P3_1==0)//通过原理图可知，按键进行这样的连接：S13-RXD-P3.1{ //当检测到P3.1位低电平时（即按键被按下）P2_0=0; //D2亮（最左边的LED亮）}else //当检测到P3.1位不是低电平时（即按键被释放）{P2_0=1;//D2灭}}
}
在上面代码中如P3_1==0，涉及到C51数据运算相关知识，下面给出常用汇总的运算符：
还涉及到if条件语句,基本格式和解释如下图所示：
独立按键控制LED状态
如果想实现独立按键按下之后松开手才亮，再按下按键，灯灭，这该如何实现呢？
上一节已经说了按键抖动现象和去抖的操作，现在结合一张更为具体的图来进行说明：
当按键被检测到按下，此时由于电压存在抖动，在5-10ms，电压会在高电平和低电平反复跳动，如果不进行延时处理，可能会影响按键功能的正常使用，出现误触（实际测试中，程序编译过程中报了警告，上板表现和不加延时看不出差别）。
#include <REGX52.H>void Delay1ms(unsigned int xms) //延时函数
{while(xms--){unsigned char i, j;i = 2;j = 239;do{while (--j);} while (--i);}
}void main()
{while(1){if(P3_1==0) //检测按键是否按下{Delay1ms(20);//延时20mswhile(P3_1==0)//检测是否松手，松手就跳出循环{} //另外一种写法，倘若中括号内无内容，可以直接写成： //while(P3_0==0);Delay1ms(20); //延时，松手去抖,书上说检测松手可以不用加延时P2_0=~P2_0; //取反，一开始P2_0默认是高电平，取反之后就是0了}}
}
//现象：按住S1按键，松开后 D2 LED灯亮，再按S1，松开后灯灭。
上述代码使用了while语句，下面简单补充一下while语句的基础知识，在本例中就是使用了while语句实现了检测是否松手：
独立按键控制LED显示二进制
需要注意的是如果主函数代码如下,会出现问题,因为P2默认是高电平：
void main()
{while(1){if(P3_1==0) //如果s1按键按下{Delay(20); //延时消抖while(P3_1==0); //松手检测Delay(20); //延时消抖P2++; // P2：1111 1111 一开始默认高电平P2=~P2;// P2：0000 0000 自增} // P2：1111 1111 取反} // P2：0000 0000 自增
} // P2：1111 1111取反
//现象：上板测试所有LED不发光实现按键控制LED显示二进制代码如下：
#include <REGX52.H>void Delay1ms(unsigned int xms) //@12.000MHz
{while(xms--){unsigned char i, j;i = 2;j = 239;do{while (--j);} while (--i);}
}void main()
{unsigned char LEDNum=0; //定义无符号字符型变量，其所占的位数为8位while(1){ if(P3_1==0)//检测按键是否被按下{Delay1ms(20);//延时去抖while(P3_1==0);//检测松手LEDNum++; //按一下，值加1，0000 0000->0000 0001->0000 0010...P2=~LEDNum; //按位取反， 1111 1111->1111 1110->1111 1101...}}
}
独立按键控制LED移位
控制左移的初级版代码如下：
#include <REGX52.H>void Delay1ms(unsigned int xms) //@12.000MHz
{while(xms--){unsigned char i, j;i = 2;j = 239;do{while (--j);} while (--i);}
}
unsigned char LEDNUm;//全局声明时，默认声明的变量值为0void main()
{P2=~0x01;//对P2口进行初始化，这样一上电，灯就亮了while(1){if(P3_1==0) //检测按键是否被按下{Delay1ms(20);//延时消抖while(P3_1==0);//检测按键是否被松开LEDNUm++;//自增if (LEDNUm>8) // 0000 0001->0000 0010->0000 0100->0000 1000{ // 0001 0000->0010 0000->0100 0000->1000 0000LEDNUm=0; //如果LEDNUm大于8就令其为0}P2=0x01<<LEDNUm; //左移n位P2=~P2 ;//取反 0000 0001->0000 0010->1111 1101 000 0100->0000 1000} }
}
同时控制左移和右移的进阶版代码如下：
#include <REGX52.H>void Delay1ms(unsigned int xms) //@12.000MHz
{while(xms--){unsigned char i, j;i = 2;j = 239;do{while (--j);} while (--i);}}unsigned char LEDNUm;//全局声明时，默认声明的变量值为0void main()
{P2=~0x01;//对P2口进行初始化，这样一上电，灯就亮了while(1){if(P3_1==0) //检测按键s13是否被按下{Delay1ms(20);//延时消抖while(P3_1==0);//检测按键是否被松开LEDNUm++;//自增if (LEDNUm>8) // 0000 0001->0000 0010->0000 0100->0000 1000{ // 0001 0000->0010 0000->0100 0000->1000 0000LEDNUm=0; //如果LEDNUm大于8就令其为0}P2=0x01<<LEDNUm; //左移n位P2=~P2 ;//取反 0000 0001->0000 0010->1111 1101 000 0100->0000 1000}if(P3_0==0) //检测按键s14是否被按下{Delay1ms(20);//延时消抖while(P3_0==0);//检测按键是否被松开if(LEDNUm==0) //如果LEDNUm等于0就令其为7{LEDNUm=7;}elseLEDNUm--;P2=0x01<<LEDNUm; //比如按S13 3遍 这时 NUM等于3 此时向左移3位P2=~P2 ;//取反 //此时按S14 1遍 这时 NUM减去1 等于2 此时P2向左移2位 //虽然都是左移，但是位数少了一位，相当于右移了一位。}}}
