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硬件小百科:单片机键盘接口程序设计

2018-12-20 09:50
云创硬见
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键盘是由若干按钮组成的开关矩阵,它是单片机系统中最常用的输入设备,用户能通过键盘向计算机输入指令、地址和数据。一般单片机系统中采和非编码键盘,非编码键盘是由软件来识别键盘上的闭合键,它具有结构简单,使用灵活等特点,因此被广泛应用于单片机系统。

首先来根据单片机的引脚图,来探讨键盘的几个问题。

按钮开关的抖动问题

组成键盘的按钮有触点式和非触点式两种,单片机中应用的一般是由机械触点组成的。键盘结构图如下:

图1

图2

在图中,当开关S未被按下时,P1.0输入为高电平,S闭合后,P1.0输入为低电平。由于按钮是机械触点,当机械触点断开、闭合时,会有抖动动,P1.0输入端的波形如图2所示。这种抖动对于人来说是感觉不到的,但对计算机来说,则是完全能感应到的,因为计算机处理的速度是在微秒级,而机械抖动的时间至少是毫秒级,对计算机而言,这已是一个“漫长”的时间了。前面我们讲到中断时曾有个问题,就是说按钮有时灵,有时不灵,其实就是这个原因,你只按了一次按钮,可是计算机却已执行了多次中断的过程,如果执行的次数正好是奇数次,那么结果正如你所料,如果执行的次数是偶数次,那就不对了。

为使CPU能正确地读出P1口的状态,对每一次按钮只作一次响应,就必须考虑如何去除抖动,常用的去抖动的办法有两种:硬件办法和软件办法。单片机中常用软件法,因此,对于硬件办法我们不介绍。软件法其实很简单,就是在单片机获得P1。0口为低的信息后,不是立即认定S1已被按下,而是延时10毫秒或更长一些时间后再次检测P1。0口,如果仍为低,说明S1的确按下了,这实际上是避开了按钮按下时的抖动时间。而在检测到按钮释放后(P1。0为高)再延时5-10个毫秒,消除后沿的抖动,然后再对键值处理。不过一般情况下,我们常常不对按钮释放的后沿进行处理,实践证明,也能满足一定的要求。当然,实际应用中,对按钮的要求也是千差万别,要根据不一样的需要来编制处理程序,但以上是消除键抖动的原则。

键盘与单片机的连接

1、通过1/0口连接。

将每个按钮的一端接到单片机的I/O口,另一端接地,这是最简单的办法,如图3所示是实验板上按钮的接法,四个按钮分别接到P3.2 、P3.3、P3.4和P3.5。对于这种键各程序能采用持续查询的办法,功能就是:检测是否有键闭合,如有键闭合,则去除键抖动,判断键号并转入对应的键处理。

图3

下面给出一个例程。其功能很简单,四个键定义如下:

P3.2:开始,按此键则灯开始流动(由上而下)

P3.3:停止,按此键则停止流动,所有灯为暗

P3.4:上,按此键则灯由上向下流动

P3.5:下,按此键则灯由下向上流动

以上程序功能很简单,但它演示了一个单片机键盘处理程序的基本思路,程序本身很简单,也不很实用,实际工作中还会有好多要考虑的因素,比如主循环每次都调用灯的循环程序,会造成按钮反应“迟钝”,而如果一直按着键不放,则灯不会再流动,一直要到松开手为止,等等,大家能仔细考虑一下这些问题,再想想有什么好的解决办法。

2、采用中断方式

图4

如图4所示。各个按钮都接到一个与非上,当有任何一个按钮按下时,都会使与门输出为低电平,从而引起单片机的中断,它的好处是不用在主程序中持续地循环查询,如果有键按下,单片机再去做对应的处理。

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