普中微控制器 獨立按鍵word文件20180923
第六講 獨立按鍵
按鍵是什麼東西，我想這個就不必由我向各位闡述了。嗯，如你所見，按鍵種類繁多，功能有簡有繁，極大的充斥著我們的生活。但是無論如何，所有的按鍵其實都有一個原型，來源於同一種原理，所有的按鍵無論多複雜，多華麗，都是從這樣一個原型發展而成的。好比你就算長的再帥，你也是隻猩猩變來的，呵呵。我們平日所見到的絕大部分的按鍵，其實都可以歸類為一種，叫“接觸式按鍵”。下圖為一個典型的接觸式按鍵（又稱輕觸開關）。
需要特別說明的是，這裡說的“接觸”，是指機械層面上的接觸，而不是感光或者某些特殊塗層（比如觸控式螢幕）一類的接觸。所以，按鍵的工作特性其實是一種機械特性，下文會詳細說明。
，
如上圖，請對照圖一想象，1、2、3、4 分別對應按鍵的四個引腳，其中藍色的線表示按鍵未被按下之時的狀態，我成為初始狀態，它是不導通的；而綠色的線是卻永久導通的。各位明白了麼，其實是兩個相同的結構連在一起了。我們只要將需要按鍵開關作用的線路分別接在1、3 和2、4 的任意取一組合，概括起來就是（1，2）、（1，4）、（3，2）、（3，4）四種組合，都可以起到我們預期的開關作用。
相信以上說明使大家對按鍵的工作原理有了個比較清晰的認識了，現在來說說一個小知識。先看下圖（圖4）：
首先說明的是，上圖的連法是不允許的，因為當按鍵按下之後，電源和地短接，會將導線直接燒燬。但是此處用作特例，假設導線不會燒燬。現在來提出一個問題，當按鍵按下以後，請問如果這時用萬用表測量導線上任何一處的電壓，得到的結果是VCC 還是GND 的電壓？
答案是：GND，即表示測出的電壓為0V。為什麼呢，因為導線上，對於兩端的電平是一種類似於程式語言邏輯運算裡面的“與”，即對於導線兩端：有零即為零，只有全為一是才為一。理解了這點，按鍵的工作前提就有了。
鍵盤分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤。鍵盤上閉合鍵的識別由專用的硬體編碼器實現，併產生鍵編碼號或鍵值的稱為編碼鍵盤，如計算機鍵盤。而靠軟體程式設計來識別的鍵盤稱為非編碼鍵盤，在微控制器組成的各種系統中，用的較多的是非編碼鍵盤。非編碼鍵盤又分為獨立鍵盤和行列式鍵盤（常說的矩陣鍵盤）。在這一講中我們介紹一下微控制器中鍵盤使用。
微控制器的IO口既可作為輸出也可作為輸入使用，當檢測按鍵時用的是它的輸入功能，我們把按鍵的一端接地，另一端與微控制器的某個I/O口相連，開始時先給該IO口賦一高電平，然後讓微控制器不斷地檢測該I/O口是杏變為低電平，當按鍵閉合時，即相當於該I/O口通過按鍵與地相連，變成低電平，程式一旦檢測到I/O口變為低電平則說明按鍵被按下，然後執行相應的指令。
我們先來說一下，按鍵常常遇到的問題—抖動問題。
還以圖四為例，按鍵未按下之前，圖四按鍵左端的導線因為連在VCC 上而顯示高電平，右端顯示低電平，按鍵按下後，按鍵閉合，整個導線都顯示低電平，然後按鍵鬆開，又回到按鍵按下之前的點評狀態。如果只考察按鍵左端的電平變化，應該是上圖中所顯示的一個負脈衝波形。但是，實際上，正確的波形應該是下圖。相比於上圖，大家都看到了在高低電平直接有一段鋸齒一樣的波形，這就是所謂的按鍵抖動。
為什麼會有按鍵抖動呢，原因很簡單，接觸式按鍵是靠機械的接觸來實現開關作用的。這種接觸方式就註定了它要經歷一個“接觸不穩定——正在穩定中——徹底穩定”的一種過程。就好比你用手抓緊一顆石頭，即使你一開始就很用力的握緊，也不可能馬上就達到最緊的狀態，也要經歷一個從握住到最緊握的過程。那麼在這個過程裡，接觸式按鍵就處於一種徘徊在“閉合”與“斷開”兩者之間的狀態。體現在電路中，就是在一小段時間內有非常多的“按下——擡起”動作。而這段抖動的時間，大概是10~20 毫秒，依不同的環境條件而定。
解決這個問題常見的方法有軟體去抖動和硬體去抖動。
我們解釋一下抖動：關於按鍵去抖動的解釋，我們在手動按鍵的時候，由於機械抖動或是其它一些非人為的因素很有可能會造成誤識別，一般手動按下一次鍵然後接著釋放，按鍵兩片金屬膜接觸的時間大約為50ms 左右，在按下瞬間到穩定的時間為5-10ms,在鬆開的瞬間到穩定的時間也為5-10ms，如果我們再首次檢測到鍵被按下後延時10ms 左右再去檢測，這時如果是干擾訊號將不會被檢測到，如果確實是有鍵被按下，則可確認，以上為按鍵識別去抖動的原理。
獨立按鍵：
我們先將一下獨立按鍵的使用方法，開發板獨立按鍵電路圖如下：
獨立按鍵一共5個，分別連線在微控制器的P3.0到P3.4口。去抖動的方式，我們採用軟體延時的方法。過程如下：
- 先設定IO口為高電平（一般上電預設就為高）
- 讀取IO口電平確認是否有按鍵按下
- 如有IO電平為低電平後，延時幾個ms
- 再讀取該IO電平，如果任然為低電平，說明對應按鍵按下
- 執行相應按鍵的程式
/**************************************************************************
* 實驗名 : 獨立按鍵實驗
* 使用的IO : LED使用P2,鍵盤使用P3.0、P3.1、P3.2、P3.3
* 實驗效果 : 按下K1鍵，滅掉LED，按下K2鍵，開啟所有的LED，按下K3鍵，LED左移一位，按下K4鍵，LED右移一位。
* 注意 ：由於P3.2口跟紅外線共用，所以做按鍵實驗時為了不讓紅外線影響實驗
*效果，最好把紅外線先取下來。
**************************************************************************/
#include<reg51.h>
#include<intrins.h>
#define GPIO_LED P2
sbit K1=P3^0;
sbit K2=P3^1;
sbit K3=P3^2;
sbit K4=P3^3;
void Delay10ms( ); //延時10ms
/**************************************************************************
* 函式名 : main
* 函式功能 : 主函式
* 輸入 : 無
* 輸出 : 無
**************************************************************************/
void main(void)
{
unsigned int i,j;
while(1)
{
if(K1==0) //檢測按鍵K1是否按下
{
Delay10ms(); //消除抖動
if(K1==0) //再次檢測按鍵是否按下
j=0;
while((i<50)&&(K1==0)) //檢測按鍵鬆手檢測，如果不鬆手超過延時也會自動結束等待
{
Delay10ms();
i++;
}
i=0;
}
if(K2==0) //檢測按鍵K2是否按下
{
Delay10ms();
if(K2==0)
j=0xff;
while((i<50)&&(K2==0))
{
Delay10ms();
i++;
}
i=0;
}
if(K3==0) //檢測按鍵K3是否按下
{
Delay10ms();
if(K3==0)
{
if((j==0)||(j==0xff)) //如果當前狀態是全亮的或者全滅的，就點亮他的第一盞燈
{
j=0xfe;
}
else
j=_crol_(j,1); //左移一位
}
while((i<50)&&(K3==0))
{
Delay10ms();
i++;
}
i=0;
}
if(K4==0) //檢測按鍵K4是否按下
{
Delay10ms();
if(K4==0)
{
if((j==0)||(j==0xff))
{
j=0xfe;
}
else
j=_cror_(j,1); //右移一位
}
while((i<50)&&(K4==0))
{
Delay10ms();
i++;
}
i=0;
}
GPIO_LED=j;
}
}
/*************************************************************************
* 函式名 : Delay10ms
* 函式功能 : 延時函式，延時10ms
* 輸入 : 無
* 輸出 : 無
**************************************************************************/
void Delay10ms(void) //誤差 0us
{
unsigned char a,b,c;
for(c=1;c>0;c--)
for(b=38;b>0;b--)
for(a=130;a>0;a--);
}
下載獨立按鍵控制led燈.hex，觀察實驗結果。
實驗效果是：按下K1鍵，滅掉LED，按下K2鍵，開啟所有的LED，按下K3鍵，LED左移一位，按下K4鍵，LED右移一