以STC的单片机为例A/D做按键扫描应用原理介绍
2024-04-14 19:57:04
以STC单片机为例A/D做按键扫描应用原理介绍
矩阵按键扫描或者是多个按键扫描，我们通常想到的可能大多是通过多个IO口来搭建按键扫描电路，例如下面的4X4矩阵按键，今天来介绍的是通过引入模拟量信号采集转换为数字量来确定按键的方法。当然这样的方法也有它的不足之处，就是不支持多按键同时按下，那样将会有不可预知的结果.
- 4X4矩阵按键
以下是通过STC15系列单片机手册上给我们提供的参考方案：
- A/D做按键扫描应用线路图
16按键示例程序代码
- 数码管接线图可以参考：STC单片机使用IO或SPI方式通过74HC595驱动8位数码管
- 基准电压参考图
- 74HC595联级驱动数码管
- ADC采集电路可以参考上面的原理图，下面提供一个参考，并没有画完16段按键区间：
仿真资源以及说明
所提供的的仿真文件时基于Proteus8.9平台，包含程序案例，程序案例可以在STC官方STC15实验箱中找到相应的案例。
- 在Proteus中虽然可以仿真STC单片机，但是运行速度实际上慢了10倍，对于模拟量采集，并不能在仿真中体现实际硬件运行的效果。只是提供一个搭建的电路参考。
链接：https://pan.baidu.com/s/1ainWLXMjI-LJUcdAK-zRnw
提取码：i21j
仿真说明
- 在Proteus仿真当中，定时器计时并不能实现自动重装载，需要在定时器0中断当中补充装载值。修改如下：
/********************** Timer0 1ms中断函数 ************************/
void timer0 (void) interrupt TIMER0_VECTOR
{TR0 =0;TH0 = (u8)(Timer0_Reload / 256);//Proteus仿真，需要填写重装载值。TL0 = (u8)(Timer0_Reload % 256);DisplayScan(); //1ms扫描显示一位B_1ms = 1; //1ms标志TR0 =1;
}
仿真速度过慢。调整走时计算，X10倍速度
if(++msecond >= 100) //1秒到,实际是1000，Proteus仿真速度太慢，加速10倍{msecond = 0;RTC();DisplayRTC();}if(msecond == 50) DisplayRTC(); //小时后的小数点做秒闪，实际是500，Proteus仿真速度太慢，加速10倍完整代码
/*---------------------------------------------------------------------*/
/* --- STC MCU International Limited ----------------------------------*/
/* --- STC 1T Series MCU Demo Programme -------------------------------*/
/* 来自宏晶科技的资料及程序 */
/*---------------------------------------------------------------------*//************* 本程序功能说明 **************用STC的MCU的IO方式控制74HC595驱动8位数码管。显示效果为: 数码时钟.使用Timer0的16位自动重装来产生1ms节拍,程序运行于这个节拍下, 用户修改MCU主时钟频率时,自动定时于1ms.左边4位LED显示时间(小时,分钟), 右边最后两位显示按键值.ADC按键键码为1~16.按键只支持单键按下, 不支持多键同时按下, 那样将会有不可预知的结果.键按下超过1秒后,将以10键/秒的速度提供重键输出. 用户只需要检测KeyCode是否非0来判断键是否按下.调整时间键:
键码1: 小时+.
键码2: 小时-.
键码3: 分钟+.
键码4: 分钟-.******************************************/#define MAIN_Fosc 22118400L //定义主时钟#include "STC15Fxxxx.H"
#define Timer0_Reload (65536UL -(MAIN_Fosc / 1000)) //Timer 0 中断频率, 1000次/秒#define DIS_DOT 0x20
#define DIS_BLACK 0x10
#define DIS_ 0x11u8 code t_display[]={ //标准字库
// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5E,0x79,0x71,
//black - H J K L N o P U t G Q r M y0x00,0x40,0x76,0x1E,0x70,0x38,0x37,0x5C,0x73,0x3E,0x78,0x3d,0x67,0x50,0x37,0x6e,0xBF,0x86,0xDB,0xCF,0xE6,0xED,0xFD,0x87,0xFF,0xEF,0x46}; //0. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. -1u8 code T_COM[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80}; //位码sbit P_HC595_SER = P4^0; //pin 14 SER data input
sbit P_HC595_RCLK = P5^4; //pin 12 RCLk store (latch) clock
sbit P_HC595_SRCLK = P4^3; //pin 11 SRCLK Shift data clocku8 LED8[8]; //显示缓冲
u8 display_index; //显示位索引
bit B_1ms; //1ms标志u8 ADC_KeyState,ADC_KeyState1,ADC_KeyState2,ADC_KeyState3; //键状态
u8 ADC_KeyHoldCnt; //键按下计时
u8 KeyCode; //给用户使用的键码, 1~16有效
u8 cnt10ms;u8 hour,minute,second; //RTC变量
u16 msecond;void CalculateAdcKey(u16 adc);
u16 Get_ADC10bitResult(u8 channel); //channel = 0~7
void DisplayRTC(void);
void RTC(void);/**********************************************/
void main(void)
{u8 i;u16 j;P0M1 = 0; P0M0 = 0; //设置为准双向口P1M1 = 0; P1M0 = 0; //设置为准双向口P2M1 = 0; P2M0 = 0; //设置为准双向口P3M1 = 0; P3M0 = 0; //设置为准双向口P4M1 = 0; P4M0 = 0; //设置为准双向口P5M1 = 0; P5M0 = 0; //设置为准双向口P6M1 = 0; P6M0 = 0; //设置为准双向口P7M1 = 0; P7M0 = 0; //设置为准双向口display_index = 0;P1ASF = 0x10; //P1.4做ADCADC_CONTR = 0xE0; //90T, ADC power onAUXR = 0x80; //Timer0 set as 1T, 16 bits timer auto-reload, TH0 = (u8)(Timer0_Reload / 256);TL0 = (u8)(Timer0_Reload % 256);ET0 = 1; //Timer0 interrupt enableTR0 = 1; //Tiner0 runEA = 1; //打开总中断for(i=0; i<8; i++) LED8[i] = 0x10; //上电消隐hour = 12; //初始化时间值minute = 0;second = 0;DisplayRTC();ADC_KeyState = 0;ADC_KeyState1 = 0;ADC_KeyState2 = 0;ADC_KeyState3 = 0; //键状态ADC_KeyHoldCnt = 0; //键按下计时KeyCode = 0; //给用户使用的键码, 1~16有效cnt10ms = 0;while(1){if(B_1ms) //1ms到{B_1ms = 0;if(++msecond >= 100) //1秒到,实际是1000，Proteus仿真速度太慢，加速10倍{msecond = 0;RTC();DisplayRTC();}if(msecond == 50) DisplayRTC(); //小时后的小数点做秒闪，实际是500，Proteus仿真速度太慢，加速10倍if(++cnt10ms >= 10) //10ms读一次ADC{cnt10ms = 0;j = Get_ADC10bitResult(4); //参数0~7,查询方式做一次ADC, 返回值就是结果, == 1024 为错误if(j < 1024) CalculateAdcKey(j); //计算按键}if(KeyCode > 0) //有键按下{LED8[6] = KeyCode / 10; //显示键码LED8[7] = KeyCode % 10; //显示键码if(KeyCode == 1) //hour +1{if(++hour >= 24) hour = 0;DisplayRTC();}if(KeyCode == 2) //hour -1{if(--hour >= 24) hour = 23;DisplayRTC();}if(KeyCode == 3) //minute +1{second = 0;if(++minute >= 60) minute = 0;DisplayRTC();}if(KeyCode == 4) //minute -1{second = 0;if(--minute >= 60) minute = 59;DisplayRTC();}KeyCode = 0;}}}
}
/**********************************************//********************** 显示时钟函数 ************************/
void DisplayRTC(void)
{if(hour >= 10) LED8[0] = hour / 10;else LED8[0] = DIS_BLACK;LED8[1] = hour % 10;LED8[2] = minute / 10;LED8[3] = minute % 10;if(second >= 10) LED8[4] = second / 10;else LED8[4] = 0;LED8[5] = second % 10;if(msecond >= 500) LED8[5] |= DIS_DOT; //小时后的小数点做秒闪
}/********************** RTC演示函数 ************************/
void RTC(void)
{if(++second >= 60){second = 0;if(++minute >= 60){minute = 0;if(++hour >= 24) hour = 0;}}
}//========================================================================
// 函数: u16 Get_ADC10bitResult(u8 channel)
// 描述: 查询法读一次ADC结果.
// 参数: channel: 选择要转换的ADC.
// 返回: 10位ADC结果.
// 版本: V1.0, 2012-10-22
//========================================================================
u16 Get_ADC10bitResult(u8 channel) //channel = 0~7
{ADC_RES = 0;ADC_RESL = 0;ADC_CONTR = (ADC_CONTR & 0xe0) | 0x08 | channel; //start the ADCNOP(4);while((ADC_CONTR & 0x10) == 0) ; //wait for ADC finishADC_CONTR &= ~0x10; //清除ADC结束标志return (((u16)ADC_RES << 2) | (ADC_RESL & 3));
}/***************** ADC键盘计算键码 *****************************
电路和软件算法设计: Coody
本ADC键盘方案在很多实际产品设计中, 验证了其稳定可靠, 即使按键使用导电膜,都很可靠.
16个键,理论上各个键对应的ADC值为 (1024 / 16) * k = 64 * k, k = 1 ~ 16, 特别的, k=16时,对应的ADC值是1023.
但是实际会有偏差,则判断时限制这个偏差, ADC_OFFSET为+-偏差, 则ADC值在 (64*k-ADC_OFFSET) 与 (64*k+ADC_OFFSET)之间为键有效.
间隔一定的时间,就采样一次ADC,比如10ms.
为了避免偶然的ADC值误判, 或者避免ADC在上升或下降时误判, 使用连续3次ADC值均在偏差范围内时, ADC值才认为有效.
以上算法, 能保证读键非常可靠.
**********************************************/
#define ADC_OFFSET 16
void CalculateAdcKey(u16 adc)
{u8 i;u16 j;if(adc < (64-ADC_OFFSET)){ADC_KeyState = 0; //键状态归0ADC_KeyHoldCnt = 0;}j = 64;for(i=1; i<=16; i++){if((adc >= (j - ADC_OFFSET)) && (adc <= (j + ADC_OFFSET))) break; //判断是否在偏差范围内j += 64;}ADC_KeyState3 = ADC_KeyState2;ADC_KeyState2 = ADC_KeyState1;if(i > 16) ADC_KeyState1 = 0; //键无效else //键有效{ADC_KeyState1 = i;if((ADC_KeyState3 == ADC_KeyState2) && (ADC_KeyState2 == ADC_KeyState1) &&(ADC_KeyState3 > 0) && (ADC_KeyState2 > 0) && (ADC_KeyState1 > 0)){if(ADC_KeyState == 0) //第一次检测到{KeyCode = i; //保存键码ADC_KeyState = i; //保存键状态ADC_KeyHoldCnt = 0;}if(ADC_KeyState == i) //连续检测到同一键按着{if(++ADC_KeyHoldCnt >= 100) //按下1秒后,以10次每秒的速度Repeat Key{ADC_KeyHoldCnt = 90;KeyCode = i; //保存键码}}else ADC_KeyHoldCnt = 0; //按下时间计数归0}}
}/**************** 向HC595发送一个字节函数 ******************/
void Send_595(u8 dat)
{ u8 i;for(i=0; i<8; i++){dat <<= 1;P_HC595_SER = CY;P_HC595_SRCLK = 1;P_HC595_SRCLK = 0;}
}/********************** 显示扫描函数 ************************/
void DisplayScan(void)
{ Send_595(~T_COM[display_index]); //输出位码Send_595(t_display[LED8[display_index]]); //输出段码P_HC595_RCLK = 1;P_HC595_RCLK = 0; //锁存输出数据if(++display_index >= 8) display_index = 0; //8位结束回0
}/********************** Timer0 1ms中断函数 ************************/
void timer0 (void) interrupt TIMER0_VECTOR
{TR0 =0;TH0 = (u8)(Timer0_Reload / 256);//Proteus仿真，需要填写重装载值。TL0 = (u8)(Timer0_Reload % 256);DisplayScan(); //1ms扫描显示一位B_1ms = 1; //1ms标志TR0 =1;
}以STC的单片机为例A/D做按键扫描应用原理介绍相关推荐
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