按键在单片机控制系统中起到人机交互的作用,通过按键可以输入数据、命令和各种参数,按键侧键测处理是单片机系统设计和开发中一个重要的内容,关系到整个系统的交互性能和稳定性。按键处理形式在单片机系统中有两种形式:直接按键和矩阵编码键盘,下面分别对这两种按键检测电路的特点及编程思路和方法进行分析和介绍。
按键抖动问题产生的原因及解决方法按键的抖动问题是指按键的触点在闭合和断开瞬间由于接触情况不稳定,从而导致电压信号的抖动现象(由按键的机械特性造成,不可避免)。图8-1所示为一次按键的抖动过程,在按键的前沿和后沿都会有5~10ms的抖动。
图8-1 按键抖动示意图
对于时钟是微秒级的单片机而言,键盘的抖动有可能造成单片机对一次按键的多次处理。为了提高系统的稳定性,我们必须采用有效的方式消除抖动。
去除抖动可以采用硬件方式和软件方式。硬件方式一般是在按键与单片机的输入通道上安装硬件去抖电路(如RS触发器)。软件方式的实现方法是:当查询到电路中有按键按下时,先不进行处理,而是先执行10~20ms的延时程序,延时程序结束后,再次查询按键状态,若此时按键仍为按下状态,则视为按键被按下。
按键检测电路及应用1. 独立式按键
独立式键盘相互独立,每个按键占用一根I/O口线,每根I/O口线上的按键工作状态不会影响其他按键的工作状态,CPU可直接读取该I/O线的高/低电平状态。这种按键硬件、软件结构简单,判键速度快,使用方便,但占用I/O口线较多,适用于按键数量较少的系统中。
独立连接式键盘连接如图8-2所示。当没有键被按下时,所有的数据输入线均为高电平;当任意一个按键被按下时,与之相连的数据输入线将变为低电平;通过相应指令,可以判断是否有键被按下。
图8-2 独立式键盘接口设计
【例8-1】 利用单片机的P1.0~P1.34个I/O口检测4个按键的触发信息,以实现不同功能的控制。
硬件电路参见图8-2所示,C51参考程序如下:
2. 矩阵式按键
在单片机系统中,当按键数量较多时,为了减少IO口的使用,通常将按键排列成矩阵型式。例如下例中的16个按键,被排列成了如图8-3所示的4X4矩阵方式。该矩阵式键盘由4根行线和4根列线组成,每个行线和列线的交叉点是一个按键。
【例8-2】 将矩阵式键盘的按键值通过数码管显示出来。
电路连接如图8-3所示(电源和震荡电路未标出)。