2018-03-25 12:40:26 xhl1123456789 阅读数 7538
  • 按键-第1季第9部分

    本课程是《朱有鹏老师单片机完全学习系列课程》第1季第9个课程,综合解决了独立按键和矩阵式按键的处理方法,涉及到:IO的输入输出、按键抖动和消抖、中断的引入和相关概念、矩阵式键盘的原理和编程等。目的是对单片机常见输入设备按键进行全方位学习。

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      首先说一下独立键盘检测,在单片机外围电路中  ,通常用到的按键都是机械弹性开关,当开关闭合时,线路导通,开关断开时,线路断开。单片机检测按键的原理:按键的一端接地,另一端与单片机的某个I/O口相连,开始先给I/O赋一高电平,然后让单片机不断检测该I/O口是否变为低电平,当按键闭合时,相当于I/O口与地相连,就会变为低电平。在单片机检测按键是否被按下时,电压的实际波形与理想波形时有一点=定差别的,波形在按下和释放瞬间都有抖动现象,抖动时间的长短和按键的机械特性有关 。所以单片机在检测键盘是否被按下都要加上去抖操作,所以在编写单片机的键盘检测程序时,一般在检测按下时加入去抖延时。独立键盘与单片机连接时每一个按键都需要一个I/O口,会过多占用I/O口资源。所以就引出了矩阵键盘。

     矩阵键盘的连接方式,每一行将每个按键的一端连接在一起构成行线,每一列将按键的另一端连接在一起构成列线。这样的话,16个按键排成4行4列就只要8根线。它的按键检测,简单点说,就是先送一列低电平,其余均为高电平,然后轮流检测,确认行列。

     这里就要提到另外一个东西,switch-case语句又称开关语句,它是一个专门用于处理多分支结构的条件选择语句。使用switch语句可直接处理多个分支。

    

    

2017-02-08 08:58:41 yjxsdzx 阅读数 1207
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    本课程是《朱有鹏老师单片机完全学习系列课程》第1季第9个课程,综合解决了独立按键和矩阵式按键的处理方法,涉及到:IO的输入输出、按键抖动和消抖、中断的引入和相关概念、矩阵式键盘的原理和编程等。目的是对单片机常见输入设备按键进行全方位学习。

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复位电路的工作原理
在书本上有介绍,51单片机要复位只需要在第9引脚接个高电平持续2us就可以实现,那这个过程是如何实现的呢?在单片机系统中,系统上电启动的时候复位一次,当按键按下的时候系统再次复位,如果释放后再按下,系统还会复位。所以可以通过按键的断开和闭合在运行的系统中控制其复位。
     开机的时候为什么为复位
在电路图中,电容的的大小是10uf,电阻的大小是10k。所以根据公式,可以算出电容充电到电源电压的0.7倍(单片机的电源是5V,所以充电到0.7倍即为3.5V),需要的时间是10K*10UF=0.1S。也就是说在电脑启动的0.1S内,电容两端的电压时在0~3.5V增加。这个时候10K电阻两端的电压为从5~1.5V减少(串联电路各处电压之和为总电压)。所以在0.1S内,RST引脚所接收到的电压是5V~1.5V。在5V正常工作的51单片机中小于1.5V的电压信号为低电平信号,而大于1.5V的电压信号为高电平信号。所以在开机0.1S内,单片机系统自动复位(RST引脚接收到的高电平信号时间为0.1S左右)。
    按键按下的时候为什么会复位
在单片机启动0.1S后,电容C两端的电压持续充电为5V,这是时候10K电阻两端的电压接近于0V,RST处于低电平所以系统正常工作。当按键按下的时候,开关导通,这个时候电容两端形成了一个回路,电容被短路,所以在按键按下的这个过程中,电容开始释放之前充的电量。随着时间的推移,电容的电压在0.1S内,从5V释放到变为了1.5V,甚至更小。根据串联电路电压为各处之和,这个时候10K电阻两端的电压为3.5V,甚至更大,所以RST引脚又接收到高电平。单片机系统自动复位。
    总结:
1、复位电路的原理是单片机RST引脚接收到2US以上的电平信号,只要保证电容的充放电时间大于2US,即可实现复位,所以电路中的电容值是可以改变的。
2、按键按下系统复位,是电容处于一个短路电路中,释放了所有的电能,电阻两端的电压增加引起的。
2016-04-07 20:02:38 zxnsirius 阅读数 1694
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按键去抖


这里写图片描述

由上图可以看出理想波形与实际波形之间是有区别的,实际波形在按下和释放的瞬间都有抖动的现象,抖动时间的长短和按键的机械特性有关,一般为5~10ms。通常我们手动按键然后释放,这个动作中稳定闭合的时间超过了20ms。因此单片机在检测键盘是否按下时都要加上去抖动操作,有专用的去抖动电路,也有专门的去抖动芯片,但通常我们采用软件延时的方法就可以解决抖动问题。


/*   软件去抖  */                                                                                                                                  
if0 == K1 )          //如果有键按下                                                                                                                  
{                                                                                                                                                
    delay_ms(8);        //延时一段时间去抖                                                                                                    
    if (0 == K1)        //如果真的有键按下,检测到得是稳定闭合状态                                                                                       
      {                                                                                                                                
             ...        //按键以后需要做的事情                                                                                
      }                                                                                                                              
      while(!K1);    //松手检测,如果按住不放则一直在循环里                                                                                      
}          
2017-08-10 17:59:05 liuqingsongmsdn2014 阅读数 1623
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复位电路的工作原理
在书本上有介绍,51单片机要复位只需要在第9引脚接个高电平持续2us就可以实现,那这个过程是如何实现的呢?在单片机系统中,系统上电启动的时候复位一次,当按键按下的时候系统再次复位,如果释放后再按下,系统还会复位。所以可以通过按键的断开和闭合在运行的系统中控制其复位。
     开机的时候为什么为复位
在电路图中,电容的的大小是10uf,电阻的大小是10k。所以根据公式,可以算出电容充电到电源电压的0.7倍(单片机的电源是5V,所以充电到0.7倍即为3.5V),需要的时间是10K*10UF=0.1S。也就是说在电脑启动的0.1S内,电容两端的电压时在0~3.5V增加。这个时候10K电阻两端的电压为从5~1.5V减少(串联电路各处电压之和为总电压)。所以在0.1S内,RST引脚所接收到的电压是5V~1.5V。在5V正常工作的51单片机中小于1.5V的电压信号为低电平信号,而大于1.5V的电压信号为高电平信号。所以在开机0.1S内,单片机系统自动复位(RST引脚接收到的高电平信号时间为0.1S左右)。
    按键按下的时候为什么会复位
在单片机启动0.1S后,电容C两端的电压持续充电为5V,这是时候10K电阻两端的电压接近于0V,RST处于低电平所以系统正常工作。当按键按下的时候,开关导通,这个时候电容两端形成了一个回路,电容被短路,所以在按键按下的这个过程中,电容开始释放之前充的电量。随着时间的推移,电容的电压在0.1S内,从5V释放到变为了1.5V,甚至更小。根据串联电路电压为各处之和,这个时候10K电阻两端的电压为3.5V,甚至更大,所以RST引脚又接收到高电平。单片机系统自动复位。
    总结:
1、复位电路的原理是单片机RST引脚接收到2US以上的电平信号,只要保证电容的充放电时间大于2US,即可实现复位,所以电路中的电容值是可以改变的。
2、按键按下系统复位,是电容处于一个短路电路中,释放了所有的电能,电阻两端的电压增加引起的。
2014-09-28 14:59:04 xuaneraza 阅读数 2499
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    本课程是《朱有鹏老师单片机完全学习系列课程》第1季第9个课程,综合解决了独立按键和矩阵式按键的处理方法,涉及到:IO的输入输出、按键抖动和消抖、中断的引入和相关概念、矩阵式键盘的原理和编程等。目的是对单片机常见输入设备按键进行全方位学习。

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    单片机组成的小系统中,有的需要人机交互功能,按键是最常见的输入方式。最常见的按键电路大致有,一对一的直接连接和动态扫描的矩阵式连接两种。

    一对一的直接连接就是一个按键直接对应一个CPU的输入口,比如下图

单片机常用按键电路

   
左右两个电路作用一样,区别是左边CPU的输入端常态为高电位,按下按键时为低电位;右边的常态为低电位,按下按键是高电位。

    这样的电路简单直接,一个按键独占一个端口,在按键数量较少端口数量富裕时可以直接使用。但很多场合需要的按键数比较多,要尽量少地占用端口就必须使用矩阵式的按键链接。如下图:

单片机常用按键电路

    图中将按键按行列矩阵的方式排列,其中的每一行公用一根行线,每一列公用一根列线。以此图为例,16个按键,按一对一方式连接的话需要16个端口,而按这样的矩阵方式链接只需要8个端口,所需端口数大量减少。按键数Knum=line*row,而端口数Pnum=line+row,其中的li单片机常用按键电路ne和row分别代表行数和列数。

    图中的Px,Py为CPU的IO端口,在本例中可以使用不同的端口也可以使用同一个8位端口。上拉电阻不是必须,单片机IO口内部有上拉电路时此处就可省略。

    这个电路的工作原理是采用程序扫描的方式检测某个按键状态。比如将Px口的4位全置为低电平,这时如果没有任何按键按下的话,从Py口读回的4位应全为高,而如果有某一键按下,则对应按下键的那一列的位读回值将为低。这样就能知道按下键所在的列;接着确定按键所处行,把Py口的输入值作为输出,Px全部置高并读取输入,就能得到按键所在行位置,于是就确定了所按按键的行列位置。

    扫描可以有两种实现的方法,一种是全行全列扫描,一种是逐行全列扫描。

 

    上面的例子其实就是全行全列扫描方式,见流程框图。

    其特点是,一个流程就能到是否有按键按下,并能确定按下按检测行列值,检测步骤简单迅速。但作为行列接口的Px,Py必须是双向的,亦即同时具有输入输出功能,单片机的端口基本都能满足。

    但如果端口非双向,或按键数量大,端口数紧张需进一步减少端口时,也许就需要别的方式来解决。

    还是拿上面的电路做例子,全行全列扫描是在检测到有按键按下时,先检测列然后再确定行。

 

单片机常用按键电路

   

 

 

   换种检测方式,就是先给定行,再检测列。比如行端口Px每次输出不是全部,而是只有一位输出为低,也就是预先给定了行,那么对应行有按键按下时,Py读回的值就代表按键所在列。Px口按位逐一输出低,每次读回Py值,这样的处理方式,更贴近扫描的含义。因为按键是机械动作,相对单片机运行速度来说,一次扫描流程足够检测到按键按下的动作。这种扫描方式就是逐行全列扫描。见流程图。

 

 

 

 

 

 

   这种扫描方式的特点是逐行扫描,有多少行就扫多少次,当有按键按下时,行列数就确定了。虽然显得麻烦点,但好处是Px只需是输出而Py只是输入,Px输出每次只有唯一的一位为低,这样的特点就可以对端口数进行简化,比如使用译码器。如图所示:
单片机常用按键电路
    由图可以看出,同样按键数,增加一个138译码器之后,CPU所用端口数就减为5了。

单片机常用按键电路



    Px口的3位只需输出0到7,译码器输出就能得到和前面一样的行扫描信号。这时候的程序处理流程,和上面的略有不同,主要是行的表示上不同。上面是行数的对应位表示对应行,下面的是行数的对应值就是对应行。程序框图如所示。

    逐行扫描还有另外一个用处,就是当系统中有需要动态扫描的装置比如LED数码管或点阵时,行扫描线就可以为其提供动态扫描信号,这样也是为了减少端口使用数量,达到信号复用并减少代码量的目的。


 

 

 

 

 

    除了上面提到的几种按键电路,还有一种按键电路,使用更少的端口数量,如图

单片机常用按键电路

    该电路同矩阵式按键电路一样,所不同的是行列端口使用的是同一个端口,并且矩阵的一条对角线上按键由二极管代替。如此图所示,

按键数Knum=Pnum*(Pnum-1),其中Pnum就是使用的端口数。

    以4个端口数为例,

一对一连接方式只能是4个按键;

不带译码器最多4个按键,

使用2-4译码器或3-8译码器方式最多8个按键

而这种电路可以达到12个按键。此电路程序部分和不带译码器的一样,只是注意对角线上被二极管替代的地方没有按键。

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