單片機(jī)原理及應(yīng)用 教學(xué)課件 作者 匡忠輝 第8章--鍵盤控制LED燈數(shù)碼管.ppt

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1、第8章鍵盤控制LED燈、數(shù)碼管8.1功能要求8.2任務(wù)分析8.3鍵盤接口技術(shù)8.3.1鍵盤工作特性8.3.2獨(dú)立式鍵盤接口電路8.3.3矩陣式鍵盤接口電路8.4鍵盤接口程序設(shè)計(jì)8.4.1本項(xiàng)目使用的鍵盤接口8.4.2獨(dú)立式鍵盤控制LED燈8.4.3矩陣式鍵盤控制數(shù)碼管8.1功能要求一．基本要求能用獨(dú)立式鍵盤控制LED燈。二．發(fā)揮部分能用矩陣式鍵盤輸入數(shù)據(jù)和命令，當(dāng)鍵入數(shù)字鍵時(shí)，數(shù)碼管顯示相應(yīng)數(shù)字，當(dāng)輸入功能鍵時(shí)，完成相應(yīng)的功能?；啬夸?.2任務(wù)分析要完成此任務(wù)，主要需解決如下四方面的問題：為什么要軟件延時(shí)去抖動(dòng)；獨(dú)立式和矩陣式鍵盤接口電路的設(shè)計(jì)方法；獨(dú)立式和矩陣式鍵盤程序的設(shè)計(jì)方法

2、。回目錄8.3.1鍵盤工作特性鍵盤是一組按鍵的組合，它是單片機(jī)最常用的輸入設(shè)備，單片機(jī)中的鍵盤一般通過按鍵開關(guān)自己設(shè)計(jì)焊接，當(dāng)然也可到廠家定制，如圖8－1c)所示。本節(jié)主要講解通過按鍵開關(guān)自己設(shè)計(jì)鍵盤的方法，根據(jù)按鍵開關(guān)與單片機(jī)接口的連接方式，可以分為獨(dú)立式鍵盤和矩陣式鍵盤。8.3鍵盤接口技術(shù)回目錄按鍵開關(guān)介紹單片機(jī)中的鍵盤通常由按鍵開關(guān)組成，按鍵開關(guān)的外形和參數(shù)如下圖所示，它是一種常開型按鍵開關(guān)，為了便于安裝固定，它有四個(gè)管腳，其管腳說明如下圖中的文字所示，在常態(tài)時(shí)開關(guān)觸點(diǎn)（1和2）處于斷開狀態(tài)，只有按下按鍵時(shí)開關(guān)觸點(diǎn)才閉合短路，所以可以用萬用表檢測(cè)開關(guān)的管腳排列、好壞和質(zhì)量?；?/p>

3、目錄按鍵閉合、斷開時(shí)的抖動(dòng)回目錄在單片機(jī)中，按鍵通常與I/O端口相連，如下圖左邊所示。當(dāng)按鍵開關(guān)K1未按下時(shí)，P1.0輸入為高電平，而當(dāng)按鍵K1閉合時(shí)，P1.0輸入為低電平，由于開關(guān)為機(jī)械彈性開關(guān)，當(dāng)機(jī)械觸點(diǎn)斷開、閉合時(shí)，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)機(jī)械開關(guān)閉合時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定的閉合接通，斷開時(shí)也不會(huì)馬上斷開，而是在閉合、斷開的瞬間伴隨有一連串的抖動(dòng)，如下圖右邊所示，抖動(dòng)時(shí)間的長短與開關(guān)的機(jī)械特性決定，一般為5～10ms。按鍵抖動(dòng)消除辦法按鍵抖動(dòng)是一種普遍的現(xiàn)象，如電流較大的電器開關(guān)閉合時(shí)，我們有時(shí)可以見到電火花，按鍵抖動(dòng)將形成干擾和造成誤動(dòng)作。如上頁圖所示，抖動(dòng)將造成I/O端口輸入

4、的高低電平多次變化，使單片機(jī)系統(tǒng)誤動(dòng)作，一次按鍵產(chǎn)生多次按鍵效果，因此必須采取措施消除。按鍵抖動(dòng)消除可以采用硬件和軟件方法消除，硬件去抖動(dòng)電路如RS觸發(fā)器等，由于硬件去抖動(dòng)電路需要額外的硬件電路，使產(chǎn)品成本增加，硬件電路復(fù)雜，所以一般應(yīng)用較少。在單片機(jī)中廣泛采用的是軟件延時(shí)去抖動(dòng)，由圖8－4可知，按鍵閉合時(shí)存在前沿抖動(dòng)，一般時(shí)間為5～10ms，因此我們可在按鍵按下后，延時(shí)10ms左右避開前沿抖動(dòng)，然后再判斷按鍵是否按下，即P1.0是否仍為低電平，如果仍為低電平，此時(shí)才確認(rèn)為一次完整有效的按鍵閉合，否則認(rèn)為只是抖動(dòng)或干擾，系統(tǒng)對(duì)此不作出響應(yīng)。8.3.2獨(dú)立式鍵盤接口電路獨(dú)立式鍵盤的結(jié)

5、構(gòu)如下圖所示，組成鍵盤的各按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵獨(dú)立地與一個(gè)I/O端口相連，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其中圖左圖適合于端口內(nèi)部有上拉電阻的端口，如P1、P2、P3口，所以外部不用上拉電阻，電路更簡(jiǎn)單，成本更低。右圖適合于端口內(nèi)部沒有上拉電阻地端口，如P0口，所以外部必須使用上拉電阻，成本稍高，所以一般盡量使用左圖的形式。8.3.3矩陣式鍵盤接口電路獨(dú)立式鍵盤雖然硬件、軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但在按鍵數(shù)量較多的情況下，將占有較多的I/O端口，所以在按鍵數(shù)量較多的情況下，一般采用可以有效減少I/O端口數(shù)量的矩陣式鍵盤。矩陣式鍵盤又稱為行列式鍵盤，采用行、列線結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在行列線的交叉點(diǎn)上，如下圖所示，H0～H

6、3為四條行線，L0～L3為四條列線，在行列相交的每個(gè)交點(diǎn)上通過按鍵來連通，按鍵開關(guān)的一個(gè)觸點(diǎn)連行線，一個(gè)觸點(diǎn)連列線，從而組成4×4矩陣16鍵鍵盤回目錄2．獨(dú)立式和矩陣式鍵盤比較獨(dú)立式鍵盤硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軟件編程較簡(jiǎn)單，但每個(gè)按鍵獨(dú)自占用一個(gè)I/O端口，在按鍵數(shù)量較多的情況下，將占有較多的I/O端口。所以，獨(dú)立式鍵盤一般運(yùn)用于按鍵數(shù)量不多的場(chǎng)合。矩陣式鍵盤能有效的減少I/O端口的占用量，但因?yàn)楦靼存I不是單獨(dú)的占有I/O端口，從而給按鍵的判斷帶來難度，造成編程難度加大。8．4鍵盤接口程序設(shè)計(jì)8.4.1本項(xiàng)目使用的鍵盤接口本項(xiàng)目使用的鍵盤接口如下圖所示，它是2×3的矩陣式鍵盤接口電路，我們

7、選P2口的低五位作為矩陣式鍵盤的列線和行線，其中P2.3、P2.4作為矩陣式鍵盤的行線，P2.0、P2.1、P2.2作為矩陣式鍵盤的列線，選用六個(gè)按鍵主要是為了降低試驗(yàn)板成本和焊接的難度?；啬夸?.4.2獨(dú)立式鍵盤控制LED燈本項(xiàng)目基本任務(wù)為利用獨(dú)立式鍵盤控制LED燈，為了不增加試驗(yàn)板的成本，我們?cè)谏享搱D的矩陣式鍵盤電路中，將P2.0設(shè)置為低電平,相當(dāng)于鍵盤K1、K4一端觸點(diǎn)接地，從而使按鍵K1、K4相當(dāng)于組成獨(dú)立式鍵盤，等效電路如下圖所示。?；啬夸浺?、獨(dú)立式鍵盤任務(wù)