四、51单片机控制独立按键

1、按键简介

按键相关知识。

1.1、按键工作原理

(1)按键内部是机械结构，也就是内部是没有电路的。按键对外表现位四个引脚，但本质上只是两个，引脚是两两连在一起的。按键按下内部引脚导通，松开内部断开。

(2)电路连接与原理图中图标。

按键一端接地，一端接单片机IO口。

(3)按键作为一个输入设备，单片机如何知道按键被按下？

单片机IO接上拉电阻。上拉是为了让引脚默认是高电平，但是上拉的力量抗不住接地，所以按键没有诞下时单片机IO口为高电平，而按下后为绝对0(GND)。

1.2、CPU如何处理按键

(1)轮询式。所谓轮询就是CPU不停的间隔很小时间去查看有没有按键按下，如果按下就处理按键，如果没有按下就下一时间间隔再来查看。(按键什么时候被按下CPU是无法预知的)

(2)中断式

1.3、按键电路接法分类

(1)独立按键

(2)矩阵按键

2、独立按键原理图

(1)按键接法是一段接地，一端接IO口。

3、独立按键代码

以K1按键为例，接P0.0 IO口。

3.1、轮询方式处理按键

检测到按键，LED灯状态取反

#include <reg52.h>
#include <intrins.h>/*实现功能*按键每按下一次，LED灯状态取反*//*位定义*/
sbit K1 = P0^0;
sbit LED = P0^1;/*函数声明*/
void Delay15ms();       //@12.000MHzvoid main(void)
{while(1){if(K1 == 0)    /*按键有被按下*/{Delay15ms();   if(K1 == 0){if(LED == 1){LED = 0;}else{LED = 1;        /*点亮LED灯*/}while(K1 == 0)           /*等待按键弹起,这里也可以加消抖*/{Delay15ms();while(K1 == 0);};   }}}
}void Delay15ms()       //@12.000MHz
{unsigned char i, j;i = 30;j = 43;do{while (--j);} while (--i);
}

3.2、按键消抖

(1)按键按下和弹起会发生电平抖动。如下图所示。

(2)抖动的危害：在抖动时间范围内引脚的电平变化是不稳定的，如果程序在这一段范围内取判断引脚的电平从而判断有无按键，则有很大可能性会误判。

(3)如何消抖

硬件消抖：在硬件设计上想办法降低抖动的幅度及时间，这是一种主动消抖。如按键并联电容。

软件消抖：硬件上不可能完全消除抖动，软件上可以绕开抖动的那一段，这是一种逃避式的消抖。

也就是通过延时消抖，延时时间一般为10-15毫秒。

3.3、完整的按键检测

(1)一个完整的按键事件检测包括:按键按下、按键保持、按键弹起。

(2)一般都认为一次完整的按键事件后才算用户操作了一次按键，程序也只处理一次按键。

4、中断检测独立按键

中断是指单片机主程序运行过程中，出现某些意外情况需要单片机处理，单片机能自动停止正在运行的程序并转入处理新情况的程序，处理完毕后又返回原被暂停的程序继续运行。

4.1、为什么需要中断

在实际应用开发中，单片机不可能一直轮询查看按键是否按下，单片机还需要去执行其他任务，因此引出中断。

(1)单片机在mai()函数中的while中执行的程序称为主线任务，中断程序中的程序称为中断任务。

(2)中断发生后CPU暂停主线任务转去处理中断任务，完成后再回来接着执行主线任务。

(3)中断式比轮询式更适合处理异步事件，效率更高。

(4)中断处理的事件特点是:无法预料、处理时间短、响应要求急。

4.2、使用单片机外部中断来处理按键

(1)何为外部中断。中断源来自单片机外部就叫外部中断，每个外部中断对应一个特定的单片机IO引脚(譬如在STC89C52单片机中，INT0对应P3^2。在51单片机中，是单片机设计时就定好的，是无法改变的)。

(2)当硬件产生了一个外部中断时CPU就会收到一个中断信号，从而转去执行外部中断对应的处理程序(这个程序是需要自己去编写的)。

(3)外部中断对应哪个引脚，可参考电路原理图和数据手册。

4.3、程序示例

中断处理按键使LED灯状态取反。

#include <reg52.h>
#include <intrins.h>/*实现功能*按键每按下一次，LED灯状态取反(采用外部中断处理按键)*//*位定义*/
sbit K1 = P3^2;    /*外部中断0对应引脚*/
sbit LED = P0^1;/*函数声明*/
void Delay15ms();       //@12.000MHzvoid main(void)
{/*外部中断0初始化*/IT0 = 1;   //设置外部中断0出发方式(1:下降沿触发 0:低电平触发)EX0 = 1;   //使能外部中断0EA = 1;    //打开全局中断开关while(1){/*编写主线任务*/}
}/*按键消抖延时函数*/
void Delay15ms()        //@12.000MHz
{unsigned char i, j;i = 30;j = 43;do{while (--j);} while (--i);
}/**功能:外部中断0中断处理程序*注意:* exint0：中断函数名，可以任意取*   下降延触发中断*  该函数不用声明*/
void exint0() interrupt 0
{Delay15ms();     /*按键消抖*/if(K1 == 0){if(LED == 1){LED = 0;}else{LED = 1;            /*点亮LED灯*/}while(K1 == 0)          /*等待按键弹起,这里也可以加消抖*/{Delay15ms();while(K1 == 0);};   }
}

4.4、程序解释

(1)IT0这一位用来设置中断的触发模式：下降沿触发（Falling）或者低电平触发（low level）

(2)EX0这一位是INT0的开关。如果EX0等于0则外部中断在单片机内部被关闭，此时CPU无法收到INT0的中断信息所以不会处理INT0；如果需要使用INT0就一定要设置为1。

(3)EA是全局的中断开关。EA如果关掉则整个CPU不能响应中断，所有中断都被关了。光EA打开也不一定能响应中断，还得具体的中断开关打开才行。

(4)IT0、EX0、EA在 <reg52.h> 头文件中定义。