单片机模块学习之键盘
2024-05-15 02:22:28
转载一位大神的，很全
一篇理解按键扫描的思想的博文。
理论
按键涉及到的重要知识点就是扫描和消抖了！
关于扫描，主要三种循环查询，定时查询，中断响应，当然各有优缺点，这里来总结下先。
1、循环查询
在一个循环函数里不断地扫描按键值，获取按下的按键。
优点：实现简单。
缺点：消抖需要浪费宝贵的CPU时间，且实时性不足(等待)。
2、定时查询
在中断服务函数里扫描按键活的按键值，根据按键按下的值然后存入缓冲区，等主函数有需要再来处理按键消息。（关于消息机制其实是一个很有意思的东西，这里这样称不知道准不准确。。。）
优点：避免消抖浪费时间，不会丢失捕捉按键按下，容易实现按键按下，长按，以及弹起等动作的识别。
缺点：需要使用定时器中断。
3、中断响应
按键按下触发中断，获取相应的按键值，需要进行消抖处理。
优点：实时性好。
缺点：需要微控制器支持中断，并且消抖浪费CPU资源。
通过上面的分析我们也不难猜出，其实应用比较好的还是定时查询的方式，既可以识别多种按键状态，还不必消抖浪费CPU资源。
实验
①、独立按键
1-2短接实现矩阵按键。
2-3短接实现独立按键。
1个独立按键是每2ms扫描一次(进一次中断保存一下当前值)，获取连续8个当前值，也就是耗费 2*8 = 16ms。
独立按键，同时使用一个数码管实现按一下+1的操作。（注意J5插针在右边）
/*
*******************************************************************************
* 文件名：
* 描 述：
* 作 者：CLAY
* 版本号：v1.0.0
* 日 期:
* 备 注：S4每次加1，S5每次加2，S6每次加3，S7每次加4
*
*******************************************************************************
*/#include <stc15.h>sbit KEY_IN_1 = P3^3;
sbit KEY_IN_2 = P3^2;
sbit KEY_IN_3 = P3^1;
sbit KEY_IN_4 = P3^0;typedef unsigned char u8;
typedef unsigned int u16;
typedef unsigned long u32;u8 code LedChar[] = { 0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8,0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xC6, 0xA1, 0x86, 0x8E
};
u8 LedBuff[] = {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF
};
u8 KeySta[4] = {1, 1, 1, 1};
u8 KeyCodeMap[4] = {'1', '2', '3', '4'};u8 T0RH;
u8 T0RL;
u16 cnt = 0;void CloseFucker();
void ConfigTimer0(u16 ms);
void ShowNumber(u16 dat);
void KeyDriver();void main()
{CloseFucker();ConfigTimer0(2);//2ms一扫。EA = 1;ShowNumber(0);while(1){ KeyDriver();}
}void KeyAction(u8 keycode)
{if(keycode == '1'){cnt += 1;ShowNumber(cnt);} else if(keycode == '2'){cnt += 2;ShowNumber(cnt);} else if(keycode == '3'){cnt += 3;ShowNumber(cnt);} else if(keycode == '4'){cnt += 4;ShowNumber(cnt);}
}void KeyDriver()
{u8 i;static u8 backup[4] = {1, 1, 1, 1};for(i=0; i<4; i++){if(KeySta[i] != backup[i]){if(backup[i] != 0){KeyAction(KeyCodeMap[i]);}backup[i] = KeySta[i];}}
}void CloseFucker()
{P2 = (P2 & 0x1F) | 0x80;P0 = 0xFF;P2 = P2 & 0x1F;P2 = (P2 & 0x1F) | 0xA0;P0 = 0xAF;P2 = P2 & 0x1F;
}void ConfigTimer0(u16 ms)
{u32 tmp;tmp = 11059200 / 12;tmp = (tmp * ms) / 1000;tmp = 65536 - tmp;T0RH = (u8)(tmp >> 8);T0RL = (u8)tmp;TMOD &= 0xF0;TMOD |= 0x01;TH0 = T0RH;TL0 = T0RL;ET0 = 1;TR0 = 1;
}void ShowNumber(u16 dat)
{char i;u8 buf[8];for(i=0; i<8; i++){buf[i] = dat % 10;dat /= 10;}for(i=7; i>0; i--){if(buf[i] == 0)LedBuff[i] = 0xFF;elsebreak;}for( ; i>=0; i--){LedBuff[i] = LedChar[buf[i]];}
}void LedScan()
{static u8 index = 0;P2 = (P2 & 0x1F) | 0xE0;P0 = 0xFF;P2 = P2 & 0x1F;P2 = (P2 & 0x1F) | 0xC0;P0 = 0x80 >> index;P2 = P2 & 0x1F;P2 = (P2 & 0x1F) | 0xE0;P0 = LedBuff[index];P2 = P2 & 0x1F;if(index < 7)index++;elseindex = 0;
}void KeyScan()
{u8 i;static u8 keybuff[4] = {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF};keybuff[0] = (keybuff[0] << 1) | KEY_IN_1;keybuff[1] = (keybuff[1] << 1) | KEY_IN_2;keybuff[2] = (keybuff[2] << 1) | KEY_IN_3;keybuff[3] = (keybuff[3] << 1) | KEY_IN_4;for(i=0; i<4; i++){if(keybuff[i] == 0xFF){KeySta[i] = 1;}else if(keybuff[i] == 0x00){KeySta[i] = 0;}else{}}
} void interruptTimer0() interrupt 1
{TH0 = T0RH;TL0 = T0RL; LedScan();KeyScan();
}②、矩阵键盘1个独立按键的时候，一端是接地的。
关于扫描时间，这里如果还是2ms, 8个扫描值的话。那么4行按键，每个按键扫8次，也就是2*4*8 = 64ms……有点长了。我们改成，1ms一扫，每个按键扫4次。1*4*4 = 16ms 和 1个独立按键的时间一样！矩阵按键映射关系
/*
*******************************************************************************
* 文件名：
* 描 述：
* 作 者：CLAY
* 版本号：v1.0.0
* 日 期:
* 备 注：显示对应的0-9
*
*******************************************************************************
*/#include <stc15.h>typedef unsigned char u8;
typedef unsigned int u16;
typedef unsigned long u32;sbit KEY_OUT_1 = P3^0;
sbit KEY_OUT_2 = P3^1;
sbit KEY_OUT_3 = P3^2;
sbit KEY_OUT_4 = P3^3;
sbit KEY_IN_4 = P3^4;
sbit KEY_IN_3 = P3^5;
sbit KEY_IN_2 = P4^2;
sbit KEY_IN_1 = P4^4;u8 code LedChar[] = {0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8,0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xC6, 0xA1, 0x86, 0x8E
};
u8 LedBuff[] = {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF
};u8 KeySta[4][4] = {{1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1,}, {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}
};u8 KeyCodeMap[4][4] = { {'1', '2', '3', 0x26},{'4', '5', '6', 0x25},{'7', '8', '9', 0x28},{'0', 0x1B, 0x0D, 0x27}
};u8 T0RH;
u8 T0RL;void CloseFucker();
void ConfigTimer0(u16 ms);
void KeyDriver();void main()
{CloseFucker();ConfigTimer0(1);EA = 1;while(1){KeyDriver();}
}void ShowNumber(u8 dat)
{char i;u8 buf[8];for(i=0; i<8; i++){buf[i] = dat % 10;dat /= 10;}for(i=7; i>0; i--){if(buf[i] == 0)LedBuff[i] = 0xFF;elsebreak;}for( ; i>=0; i--){LedBuff[i] = LedChar[buf[i]];}
}void KeyAction(u8 keycode)
{if((keycode >= '0') && (keycode <= '9')){ShowNumber(keycode - '0');}
}void KeyDriver()
{u8 i, j;static u8 backup[4][4] = {{1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1,}, {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}};for(i=0; i<4; i++){for(j=0; j<4; j++){if(KeySta[i][j] != backup[i][j]){if(backup[i][j] != 0){KeyAction(KeyCodeMap[i][j]);}backup[i][j] = KeySta[i][j];}}}
}void CloseFucker()
{P2 = (P2 & 0x1F) | 0x80;P0 = 0xFF;P2 = P2 & 0x1F;P2 = (P2 & 0x1F) | 0xA0;P0 = 0xAF;P2 = P2 & 0x1F;
}void ConfigTimer0(u16 ms)
{u32 tmp;tmp = 11059200 / 12;tmp = (tmp * ms) / 1000;tmp = 65536 - tmp;T0RH = (u8)(tmp >> 8);T0RL = (u8)tmp;TMOD &= 0xF0;TMOD |= 0x01;TH0 = T0RH;TL0 = T0RL;ET0 = 1;TR0 = 1;
}void LedScan()
{static u8 index = 0;P2 = (P2 & 0x1F) | 0xE0;P0 = 0xFF;P2 = P2 & 0x1F;P2 = (P2 & 0x1F) | 0xC0;P0 = 0x80 >> index;P2 = P2 & 0x1F;P2 = (P2 & 0x1F) | 0xE0;P0 = LedBuff[index];P2 = P2 & 0x1F;if(index < 7)index++;elseindex = 0;
}void KeyScan()
{u8 i;static u8 keyout = 0;static u8 keybuff[4][4] = {{0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF},{0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}};switch(keyout){case 0: KEY_OUT_1 = 0; KEY_OUT_4 = 1; break;case 1: KEY_OUT_2 = 0; KEY_OUT_1 = 1; break;case 2: KEY_OUT_3 = 0; KEY_OUT_2 = 1; break;case 3: KEY_OUT_4 = 0; KEY_OUT_3 = 1; break;default : break;}keybuff[keyout][0] = (keybuff[keyout][0] << 1) | KEY_IN_1;keybuff[keyout][1] = (keybuff[keyout][1] << 1) | KEY_IN_2;keybuff[keyout][2] = (keybuff[keyout][2] << 1) | KEY_IN_3;keybuff[keyout][3] = (keybuff[keyout][3] << 1) | KEY_IN_4;for(i=0; i<4; i++){if((keybuff[keyout][i] & 0x0F) == 0x0F)KeySta[keyout][i] = 1;else if((keybuff[keyout][i] & 0x0F) == 0x00)KeySta[keyout][i] = 0;else{}}keyout++;keyout &= 0x03;
}void interruptTimer0() interrupt 1
{TH0 = T0RH;TL0 = T0RL;LedScan();KeyScan();}③、长按键如果上面所介绍的都没有问题了的话，就可以在其上的基础上再来了解一下长按键的实现了！ 拿独立按键来说，短按下只加一回，长按一直加，思路也很简单，用到了阈值的思路，这个要特别注意长按的加入不能影响到短按！设置一个像KeySta的全局变量KeyDownTime，用来保存每个按键按下的时间累加，只要弹起就清零，这个是在KeyScan()里面进行操作的，也是和KeySta状态再一起进行判断的！ 然后还需要个TimeThr这个在KeyDriver()里面，初始值为1000。如果检测到按下，执行按键动作函数，继续往下执行，如果检测到某个按键的KeyDownTime不为0，再判断是否大于阈值，大于阈值也要执行按键动作函数，然后让阈值增大，调节阈值增量可以控制增长速度。一旦KeyDownTime等于0，就是按键弹起来了，让阈值回归1000。看下怎么实现吧!以独立按键的实验为例，矩阵按键同理
/*
*******************************************************************************
* 文件名：
* 描 述：
* 作 者：CLAY
* 版本号：v1.0.0
* 日 期:
* 备 注：S4每次加1，S5每次加2，S6每次加3，S7每次加4
*
*******************************************************************************
*/#include <stc15.h>sbit KEY_IN_1 = P3^3;
sbit KEY_IN_2 = P3^2;
sbit KEY_IN_3 = P3^1;
sbit KEY_IN_4 = P3^0;typedef unsigned char u8;
typedef unsigned int u16;
typedef unsigned long u32;u8 code LedChar[] = { 0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8,0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xC6, 0xA1, 0x86, 0x8E
};
u8 LedBuff[] = {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF
};
u8 KeySta[4] = {1, 1, 1, 1};
u16 KeyDownTime[4] = {0, 0, 0, 0};
u8 KeyCodeMap[4] = {'1', '2', '3', '4'};u8 T0RH;
u8 T0RL;
u16 cnt = 0;void CloseFucker();
void ConfigTimer0(u16 ms);
void ShowNumber(u16 dat);
void KeyDriver();void main()
{CloseFucker();ConfigTimer0(2);//2ms一扫。EA = 1;ShowNumber(0);while(1){ KeyDriver();}
}void KeyAction(u8 keycode)
{if(keycode == '1'){cnt += 1;ShowNumber(cnt);} else if(keycode == '2'){cnt += 2;ShowNumber(cnt);} else if(keycode == '3'){cnt += 3;ShowNumber(cnt);} else if(keycode == '4'){cnt += 4;ShowNumber(cnt);}
}void KeyDriver()
{u8 i;static u8 backup[4] = {1, 1, 1, 1};static u16 TimeThr[4] = {1000, 1000, 1000, 1000};for(i=0; i<4; i++){if(KeySta[i] != backup[i]){if(backup[i] != 0){KeyAction(KeyCodeMap[i]);}backup[i] = KeySta[i];}if(KeyDownTime[i] > 0){if(KeyDownTime[i] > TimeThr[i]){KeyAction(KeyCodeMap[i]);TimeThr[i] += 200;} }else{TimeThr[i] = 1000;}}
}void CloseFucker()
{P2 = (P2 & 0x1F) | 0x80;P0 = 0xFF;P2 = P2 & 0x1F;P2 = (P2 & 0x1F) | 0xA0;P0 = 0xAF;P2 = P2 & 0x1F;
}void ConfigTimer0(u16 ms)
{u32 tmp;tmp = 11059200 / 12;tmp = (tmp * ms) / 1000;tmp = 65536 - tmp;T0RH = (u8)(tmp >> 8);T0RL = (u8)tmp;TMOD &= 0xF0;TMOD |= 0x01;TH0 = T0RH;TL0 = T0RL;ET0 = 1;TR0 = 1;
}void ShowNumber(u16 dat)
{char i;u8 buf[8];for(i=0; i<8; i++){buf[i] = dat % 10;dat /= 10;}for(i=7; i>0; i--){if(buf[i] == 0)LedBuff[i] = 0xFF;elsebreak;}for( ; i>=0; i--){LedBuff[i] = LedChar[buf[i]];}
}void LedScan()
{static u8 index = 0;P2 = (P2 & 0x1F) | 0xE0;P0 = 0xFF;P2 = P2 & 0x1F;P2 = (P2 & 0x1F) | 0xC0;P0 = 0x80 >> index;P2 = P2 & 0x1F;P2 = (P2 & 0x1F) | 0xE0;P0 = LedBuff[index];P2 = P2 & 0x1F;if(index < 7)index++;elseindex = 0;
}void KeyScan()
{u8 i;static u8 keybuff[4] = {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF};keybuff[0] = (keybuff[0] << 1) | KEY_IN_1;keybuff[1] = (keybuff[1] << 1) | KEY_IN_2;keybuff[2] = (keybuff[2] << 1) | KEY_IN_3;keybuff[3] = (keybuff[3] << 1) | KEY_IN_4;for(i=0; i<4; i++){if(keybuff[i] == 0xFF){KeySta[i] = 1;KeyDownTime[i] = 0;}else if(keybuff[i] == 0x00){KeySta[i] = 0;KeyDownTime[i] += 4;}else{}}
} void interruptTimer0() interrupt 1
{TH0 = T0RH;TL0 = T0RL; LedScan();KeyScan();
}小结
1、充分利用独立按键和矩阵按键再次感受模块化编程的便利，应用层和底层分离，维护修改记忆都方便，一石好几鸟。2、注意程序中KEY_IN和KEY_OUT引脚定义以及KeyCodeMap的定义。
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