s5-4键盘管理组织与程序设计.ppt

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1、键盘管理与程序设计,按键的分类,按结构和使用方法的不同，可将按键分为两大类：独立按键和矩阵键盘。,目 录,独立按键的常用接法,80C51单片机的两种常见的独立按键接法：,I/O口为开漏结构时，需外接上拉电阻，如51的P0口,I/O内部自带弱上拉电阻时，可直接相连，如51的P1、P2、P3口,未按下时 为高电平,刚释放时 出现抖动,刚按下时 出现抖动,按下稳定 后为低电平,实际效果,刚释放时 出现抖动,按键的“抖动”现象,按键的结构：和电路图中的符号极为相似，它是靠镀银的铜合金簧片在按键柄的挤压下接触而导通，松开后簧片恢复原状而脱离接触断开。,理想效果,按键的抖动：按键在人手指按压/释放簧片的瞬

2、间，因接触不良而产生的反复跳动现象。,“抖动”的脉冲宽度一般在几十到几百微秒，也可能达到毫秒级，若加在运行速度很快的数字电路中将会产生很大的影响。比如将发生“抖动”现象的按键作为数字电路的时钟输入，则每按一次键都会产生一串极不稳定的脉冲。,按键的“抖动”测试原理,编程思路：用按键模拟计数输入信号，用4位LED数码管显示计数值。 实验现象：在理想效果下，每按一次键，I/O口仅检测到1次高/低电平转换，计数加1；在实际效果中，由于“抖动”存在，每按一次键， I/O口检测到多次电平转换，计数好几次。,理想效果：,实际效果：,按键的“抖动”测试程序,存放4位计数值,0 x7A,0 x7B,地址 数据,

3、存放将计数值转换成数码管显示的字符码,ORG 0000H Start:MOV0 x7A,#0 x00;计数器高2位寄存器0 x7A清0 MOV0 x7B,#0 x00;计数器低2位寄存器0 x7B清0 LD_Data:MOVR0,#0 x7C;取显示缓冲区首地址到指针R0 MOVA,0 x7A;取计数器高2位数据 ACALL Split_Display_Byte;将数据字符送显示缓冲区前2个单元 MOVA,0 x7B;取计数器低2位数据 ACALL Split_Display_Byte;将数据字符送显示缓冲区后2个单元,0 x00,0 x00,高4位转换的字符码,低4位转换的字符码,0 xC0

4、,0 xC0,0 xC0,0 xC0,Display_Loop: ACALLScan_Display_Value;调用显示扫描子程序 JBP3.4, Display_Loop ;P3.4是否为0？键未按下，转Display_Loop MOV A, #0 x01 ;A取加数1 ADDA, 0 x7B;计数器+1 DAA;10进制修正指令 MOV 0 x7B,A;回存低2位的运算结果到0 x7B CLRA ;清0累加器A ADDC A,0 x7A;带进位加法加计数器高2位数据 DAA MOV0 x7A,A;回存高2位的运算结果到0 x7A JNBP3.4, $;检查按键是否松开，P3.4=1 本地

5、循环 AJMP LD_Data;按键松开，转LD_Data,数码管显示：,0 x01,按键的“抖动”测试程序流程图,Y,启动延时,停止延时,消除“抖动”的方法,消除“抖动”的方法：硬件消抖和软件消抖两大类。 常见的硬件消抖方法是：低通滤波施密特整形以及RS触发器，而软件消抖方法就是插入适当的延时。,软件消抖： 在按键按下的瞬间启动定时器开始延时，延时td时间后再判断按键是否仍然按下，若仍按下，则本次按键有效；否则本次按键无效。,思考题： 如何增加延时消除“抖动”，请尝试修改前面的程序。 如果认真观察实验，一定会发现前面的程序有一个小小的不足，就是在按键按下的瞬间显示器会熄灭，请分析原因。,目

6、录,矩阵键盘工作原理,行 线,列 线,按键的两端分别接在行线和列线上,矩阵键盘：用尽可能少的I/O口去管理较多的按键。 最大的优点是组合灵活，假如有16个I/O可用作键盘电路，可以将它接成610、511或88等许多种接法。当然，使用效率最高的是88的接法，最多可以接64个按键。 矩阵连接法要区分和判断按键动作的方法比较复杂，所以这种接法一般只用在计算机技术中。,目 录,逐行扫描实验电路,TinyView的2 4 矩阵键盘,行 线,列 线,I/O口复用,TinyView的2 4 矩阵键盘,行 线,列 线,I/O口复用：将同一个（或组）I/O口用于2种不同作用的2个器件上。 能够复用的原因：因为计

7、算机是一种“串行”执行程序的机器，是一条接一条的执行指令，而不是全部指令一起上。利用这种在时间上的可区分性使其在不同的时间管理不同的部件。,这种复用是有条件的，对于需要保持确定状态的控制口（如控制一个继电器开关的端口）是没办法复用的。,逐行逐列扫描法,逐行扫描键盘的方法 选择KR1和KR2为输入，它们的常态是电平“1”。当没有按键按下时，KR1和KR2保持常态。当KY1按下时，KR1在KC1输出“0”电平时得到“0”信号，而KR2在不受影响仍然保持常态。,2 4 矩阵键盘,行 线,列 线,利用这种必须配合KC1KC4的输出情况才能使KR1或KR2得到“0”信号的特点，人们发明出键盘的逐行扫描法

8、。 即每次只有一根列线输出“0”，然后逐行扫描读入行信号，通过行信号来判断键盘所有按键的状态。,1,1 1 1 1,0 1 1 1,1,0,逐列扫描键盘的方法：把行和列的输入输出颠倒，其原理和操作方法与逐行扫描键盘的方法一致。 逐个扫描键盘的方法：,逐行扫描读键子程序代码,Scan_Key:MOV P1, #0 xFF;关闭所有段选，阻止扫描键盘对显示的影响 MOV R6, #0 x04;设定键盘计数器为4，即循环4次 MOV R5, #0 xFB 取第一位扫描控制数据 Scan_KLP:MOV P3, R5;送位选数据到位选口 SETB P3.6;设置采样口P3.6进入采样状态 SETB P

9、3.7;设置采样口P3.7进入采样状态 JNBP3.6, Scan_KBK1;检查KR1为0否，是，转Scan_KBK1 JNBP3.7, Scan_KBK2 ;检查KR2为0否，是，转Scan_KBK2 MOV A, R5;位选暂存器到A RLA;A循环左移使下一只位选输出0电平 MOV R5, A;A返存回位选暂存器 DJNZR6, Scan_KLP;键盘计数器减1，非0，返回Scan_KLP Scan_KBK1:MOVA, R6;A取位选计数器数值 RET Scan_KBK2:MOVA, R6;A取位选计数器数值 ADDA, #4 RET,P1：数码管段选控制端，因数码管位选与键盘列控制

10、线复用，故在此先关闭所有段选，阻止扫描键盘对显示的影响。 R6：键盘计数器，4：4列，单次逐行扫描到所有按键循环的次数。 R5：位选/列线控制数据，控制每次只有一根列线为“0”。,实现功能：单次逐行扫描8个按键。当有键按下时，程序立即跳出循环，输出参数A不为0；当无键按下时，R6被减为0并退出循环，输出参数A=0。,按键扫描顺序：先判断KY1是否按下？如果是，R6为4传给A并退出子程序；如果不是，接着判断KY5是否按下；如果是，R6为4传给A，A加4后退出子程序；如果不是，则接着判断KY2是否按下依此类推，KY1KY5 KY2 KY6 KY3 KY7 KY4 KY8 输出参数：无键按下，A=0

11、； KY1按下，A=4；KY5按下，A=8； KY2按下，A=3；KY6按下，A=7； KY3按下，A=2； KY7按下，A=6； KY4按下，A=1； KY8按下，A=5,逐行扫描读键子程序流程图,逐行扫描读键程序范例,程序流程： 首先对四位计数器赋初值0，并进行显示循环，在循环中运行键盘程序随时检查按键状态。 当无键按下时，程序保持循环状态。 当有键按下时，先判断是否是KY1按下？如果是，则计数器加1。如果不是，则转而检查是否是KY8按下？如果是，计数器减1。如果不是，则程序不做任何操作返回重来。,ORG0000H Start:MOV0 x7A,#0 x00;清0计数器高2位寄存器0 x7

12、A MOV0 x7B,#0 x00;清0计数器低2位寄存器0 x7B LD_Data: ACALL L_DisplayBuf;将0 x7A、0 x7B数字字符调入显示缓冲区 Display_Loop:ACALL Scan_Display_Value;调用显示扫描子程序 ACALL Scan_Key ;调用键盘扫描子程序 JZDisplay_Loop ;无键按下，转Display_Loop重复显示,逐行扫描读键程序范例,程序流程： 首先对四位计数器赋初值0，并进行显示循环，在循环中运行键盘程序随时检查按键状态。 当无键按下时，程序保持循环状态。 当有键按下时，先判断是否是KY1按下？如果是，则计

13、数器加1。如果不是，则转而检查是否是KY8按下？如果是，计数器减1。如果不是，则程序不做任何操作返回重来。,CJNEA, #0 x04, Next_Key ;是KY1键按下吗？不是，则转Next_Key ; 加1计数程序 MOV A, 0 x7B ;取计数器的低2位数值 ADDA, #0 x01 ;数值加1 DAA ;调整10进制数 MOV 0 x7B, A;将低2位运算结果回存到0 x7B MOV A, 0 x7A ;取计数器的高2位数值 ADDC A,#0 x00;带进位加法加0，如有进位高2位加1 DAA;调整10进制数 MOV0 x7A, A;将高2位的运算结果回存0 x7A AJMP

14、 Key_Back;转Key_Back键返回处理程序,4 位 计 数 器 加 1,逐行扫描读键程序范例,程序流程： 首先对四位计数器赋初值0，并进行显示循环，在循环中运行键盘程序随时检查按键状态。 当无键按下时，程序保持循环状态。 当有键按下时，先判断是否是KY1按下？如果是，则计数器加1。如果不是，则转而检查是否是KY8按下？如果是，计数器减1。如果不是，则程序不做任何操作返回重来。,Next_Key :CJNEA,#0 x05,Display_Loop ;是KY8键按下吗？否，返回Display_Loop ; 减1计数程序 MOV A, 0 x7B;取计数器低2位数值 ADDA, #0 x

15、99 ;加99，相当于减1操作 DAA ;进行10进制修正 MOV 0 x7B, A;将低2位运算结果回存到0 x7B JC Key_Back;是否有溢出，是，则不借位 MOV A, 0 x7A;取计数器高2位数值 ADD A, #0 x99 ;加99，相当于减1操作 DA A;10进制修正指令 MOV0 x7A, A;将高2位的运算结果回存0 x7A,4 位 计 数 器 减 1,减1操作： 因为“DA A”指令只对加法指令起作用，所以程序以加99来处理减1。 对于8位寄存器，值不为0时，加99后会产生进位，8位寄存器被减1，如6+99=105，8位寄存器中的值为5，实现减1。 值为0时，加9

16、9后8位寄存器中的值变成99，不产生进位，需要向高位借位。,逐行扫描读键程序范例,程序流程： 首先对四位计数器赋初值0，并进行显示循环，在循环中运行键盘程序随时检查按键状态。 当无键按下时，程序保持循环状态。 当有键按下时，先判断是否是KY1按下？如果是，则计数器加1。如果不是，则转而检查是否是KY8按下？如果是，计数器减1。如果不是，则程序不做任何操作返回重来。,Key_Back: ACALL L_DisplayBuf ;将0 x7A、0 x7B数字字符调入显示缓冲区 ACALL Scan_Display_Value;调用显示扫描程序 ACALL Scan_Key ;调用键盘扫描程序 JNZ

17、 Key_Back;按键是否松开？否，则转Key_Back继续检查 SJMP Display_Loop ;有，返Display_Loop,“线反转法”按键检测技术,问题提出：当这个矩阵扩大到一定数目时，逐行扫描的方法会很费时，如果需要对2个以上的按键“同时”操作时，则处理起来更麻烦。 解决方法：按键的处理程序并非只有逐行扫描法这一种，如：“线反转法”按键检测技术，也是矩阵键盘应用中的一种经典程序处理方法。,线反转法：将矩阵电路行、列的I/O属性进行调换处理。矩阵电路的行、列线必须一组输出、一组输入，而线反转的操作方法是多进行一次这种操作。 具体实现：假设有KY1、KY3、KY8这3个按键同时按

18、下。,第一步：,输入,输出,输出,输入,1 1 1 1,1,1,0 0 0 0,0,0,第二步：线反转,1,1,1 1 1 1,0,0 1 0 1,由KR1和KR2可推断出：两行都有按键按下。, 结合第一步的推断，可知KY1和KY3按下； 结合第一步的推断，可知KY8按下。,0,1 1 1 0,线反转法不但采样速度快，而且键盘信息全面，但它对硬件有一定的要求：行线和列线都必须是可反转的，既可配置为输出，又可配置成输入。此外，行线和列线的分组最好在2个不同的操作口上，比如，80C51的P1和P3。,“线反转法”按键检测应用,AT89C52,P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.

19、5 P1.6 P1.7,+5v,0行,1行,2行,3行,0列,1列,2列,3列, 由行线输出全“0”，读入列线，判有无键按下。 若有键按下,再将读入的列 线值由列线输出,读进行线的值。 第一步读进的列线值与第二步读进的行线值相加，从而得到代表此键的唯一的特征值。,AT89C52,P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7,+5v,MOV P1，#0F0H ;低位送全“0” MOV A， P1 ;读进P1口电平 ANL A，#0F0H ;保留高4位 CJNE A, #0F0H, MK3() ;若有键按下则P1.4P1.7必 有“0”位,跳转到MK3去处理; 若

20、无键按下则退出键扫描。,0行,1行,2行,3行,0列,1列,2列,3列,设:第3行/第1列结点有键按下 首先: “1111 0000” P1 然后读P1: P1 “1101 xxxx” 只留高4位: A “1101 0000” 因为有键按下, A 11110000,AT89C52,P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7,+5v,MOV P1，#0F0H ;低位送全“0” MOV A， P1 ;读进P1口电平 ANL A，#0F0H ;保留高4位 CJNE A, #0F0H, MK3(),0行,1行,2行,3行,0列,1列,2列,3列,此时： R2 “1101 0000” 然后： A “1101 1111” 返送P1口: “1101 1111” P1 再读P1口： P1 “xxxx 0111” 只留低4位: A “0000 0111” 特征值: A+R2= “1101 0111”,MOV R2，A ;暂存回R2 ORL A，#0FH ;高4位保留; 低4位充“1” MOV P1, A ;新值返送P1口 MOV A，P1 ;再读进P1口电平 ANL A，#0FH ;只留低4位 ADD A，R2 ;得到键特征值,