按键介绍

  按键是一种电子开关，使用时轻轻按开关按钮就可使开关接通，当松开手时,开关断开。开发板上使用的按键及内部简易图如下图所示

  按键管脚两端距离长的表示默认是导通状态，距离短的默认是断开状态，如果按键按下，初始导通状态变为断开，初始断开状态变为导通。

  通常的按键所用开关为机械弹性开关,当机械触点断开、闭合时，电压信号如下图所示

  由于机械点的弹性作用，按键开关在闭合时不会马上稳定的接通，在断开时也不会一下子断开，因而在闭合和断开的瞬间均伴随着一连串的抖动。抖动时间的长短由按键的机械特性决定的，一般为 5ms 到 10ms。按键稳定闭合时间的长短则由操作人员的按键动作决定的，一般为零点几秒至数秒。按键抖动会引起按键被误读多次。为了确保 CPU 对按键的一次闭合仅作一次处理，必须进行消抖。

按键消抖有两种方式:

  • 硬件消抖
    • RS触发器，图中两个“与非”门构成一个RS触发器。当按键未按下时，输出为0;当键按下时，输出为1。此时即使用按键的机械性能，使按键因弹性抖动而产生瞬时断开（抖动跳开B），只要按键不返回原始状态A，双稳态电路的状态不改变，输出保持为0，不会产生抖动的波形。也就是说，即使B点的电压波形是抖动的，但经双稳态电路
    • 电容器，利用电容的放电延时，采用并联电容法，也可以实现硬件消抖。如图所示，由于电容两端电压不能突变，使得按键两端的电压平缓变化，直至电容充放电到达一定电压阈值时，单片机才读取到电平变化。
  • 软件消抖，为了使电路更加简单，通常采用软件消抖。当前开发板也是采用软件消抖，一般来说一个简单的按键消抖就是先读取按键的状态，如果得到按键按下之后，延时 10ms，再次读取按键的状态，如果按键还是按下状态，那么说明按键已经按下。其中延时10ms 就是软件消抖处理
    1. 先设置IO口味高电平（由于开发板IO都有上拉电阻，所以默认为高电平）
    2. 读取IO口电平确认是否有按键按下
    3. 如有IO电平为低电平，延时几毫秒
    4. 再读取该IO电平，如果仍然为低电平，说明该按键按下
    5. 执行按键控制程序

  独立按键电路构成是由各个按键的一个管脚连接在一起接地，按键其他引脚分别接到单片机IO口。
  单片机的IO 口既可作为输出也可作为输入使用，当检测按键时用的是它的输入功能，独立按键的一端接地， 另一端与单片机的I/O 口相连，开始时先给该 IO 口赋一高电平，然后让单片机不断地检测该 I/O 口是否变为低电平，当按键闭合时，即相当于该 I/O 口通过按键与地相连，变成低电平，程序一旦检测到 I/O 口变为低电平则说明按键被按下，然后执行相应的指令。

硬件设计

  本实验使用到硬件资源如下：

  1. LED模块中D1指示灯
  2. K1按键

  LED模块电路图如下所示：

实物接线图

软件设计

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#include "reg52.h"

// 使用宏定义独立按键按下的键值
#define KEY1_PRESS 1
#define KEY2_PRESS 2
#define KEY3_PRESS 3
#define KEY4_PRESS 4
#define KEY_UNPRESS 0

// 对系统默认数据类型进行重命名
typedef unsigned int u16;
typedef unsigned char u8;

// 定义独立按键控制引脚
sbit KEY1 = P3^0;
sbit KEY2 = P3^1;
sbit KEY3 = P3^2;
sbit KEY4 = P3^3;

// 定义LED1控制脚
sbit LED1 = P2^0;

// 延时函数
void delay_10us(u16 ten_us)
{
	while(ten_us--);
}

/********************************************************************
 *函数名: key_scan
 *函数功能:检测独立按键是否按下，按下则返回对应键值
 *输入: mode=0：单次扫描按键 
				mode=1：连续扫描按键
 *输出: KEY1_PRESS：K1按下
			  KEY2_PRESS：K2按下
				KEY3_PRESS：K3按下
				KEY4_PRESS：K4按下
				KEY_UNPRESS：未有按键按下
*********************************************************************/
u8 key_scan(u8 mode)
{
	static u8 key = 1;
	if(mode) key = 1; // 连续扫描按键
	if(key == 1 && (KEY1 == 0 || KEY2 == 0 || KEY3 == 0 || KEY4 == 0)) // 任意按键按下
	{
		delay_10us(1000); // 消抖
		key = 0;
		if(KEY1 == 0)
			return KEY1_PRESS;
		else if(KEY2 == 0)
			return KEY2_PRESS;
		else if(KEY3 == 0)
			return KEY3_PRESS;
		else if(KEY4 == 0)
			return KEY4_PRESS;
	}
	else if(KEY1 == 1 || KEY2 == 1 || KEY3 == 1 || KEY4 == 1) // 无按键按下
	{
		key = 1;
	}
	
	return KEY_UNPRESS;
}

void main()
{
	u8 key = 0;
	while(1)
	{
		key = key_scan(0);
		if(key == KEY1_PRESS) // 检测按键K1是否按下
			LED1 = !LED1; // LED1状态翻转
	}
}

  key_scan函数带一个形参mode，该参数用来设定是否连续扫描按键，如果mode为0，只能操作一次按键，只有当按键松开后才能触发下次的扫描，这样做的好处是可以防止按下一次出现多次触发的情况。如果mode为1，函数是支持连续扫描的，即使按键未松开，在函数内部有if(mode==1)这条判断语句，因此key始终是等于1的，所以可以连续扫描按键，当按下某个按键，会一直返回这个按键的键值，这样做的好处是可以很方便实现连按操作。函数内的delay_10us(1000)即为软件消抖处理，通常延时10ms即可。