代码收藏家技术教程 2023-05-01

51单片机——独立按键实验，小白讲解，相互学习

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式开关接通，当松手时，开关断开。开发板上使用的按键及内部简易图如下图：

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位机械弹性开关，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。抖动时间在长短由按键的机械特性决定，一般为5ms和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为一次处理，必须进行消抖。

按键的消抖有两种方式，一种是硬件消抖，另一种是软件消抖。为了使电路更加简单，通常采用软件消抖。我们开发板也采用软件消抖，一般来说一个简单的按键消抖就是先读取按键的状态，在得到按键按下之后，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，至于硬件消抖，大家可以百度了解下，网上都有非常详细的介绍。

这里给大家列出单片机常用的软件去抖动方法：

先设置IO口为高电平（由于开发板IO都有上拉电阻，所以默认IO为高电平）。

读取IO口电平确认是否有按键按下。

如有IO电平为低电平后，延时几个毫秒。

在读取该IO电平，如果仍然为低电平，说明按键按下。

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。

我们知道单片机的 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 ：

开发板上的独立按键模块电路如下图所示：

从上图中可以看出，4 个独立按键的控制管脚连接到 51 单片机的 P3.0-P3.3 脚上。其中 K1 连接在 P3.1 上，K2 连接在 P3.0 上，K3 连接在 P3.2 上，K4 连接在 P3.3 上。4 个按键另一端全部连接在 GND，当按键按下后，对应 IO 口即为低电平。

软件设计 ：

/********************************************************************
****************** 实验名称：独立按键实验
接线说明：
实验现象：下载程序后，按下“独立按键”模块中 K1 键，控制 D1 指示灯亮灭
注意事项：
*********************************************************************
******************/
#include "reg52.h"
typedef unsigned int u16; //对系统默认数据类型进行重定义
typedef unsigned char u8;
//定义独立按键控制脚
sbit KEY1=P3^1;
sbit KEY2=P3^0;
sbit KEY3=P3^2;
sbit KEY4=P3^3;
//定义 LED1 控制脚
sbit LED1=P2^0;
/*
使用宏定义独立按键按下返回的键值
为什么要定义这个宏呢？是为了方便与我们在程序当中直接使用这个返回值，这样
后期在调用这个函数扫描的时候，得到它的返回值可以直接用KEY1_PRESS来代表，而
不是直接用1 2 3 4来表示 。1 2 3 4在我们用户在看着这个程序的时候，不知道1代表什么
2代表什么，现在KEY1_PRESS 通过英文字母我们可以知道是K1按键按下
当然觉得能看懂，也可以不用宏定义，直接用1 2 3 4 0 来表示这几个
*/
#define KEY1_PRESS 1
#define KEY2_PRESS 2
#define KEY3_PRESS 3
#define KEY4_PRESS 4
#define KEY_UNPRESS 0
/********************************************************************
***********
* 函 数 名 : delay_10us
* 函数功能 : 延时函数，ten_us=1 时，大约延时 10us
* 输 入 : ten_us
* 输 出 : 无
*********************************************************************
**********/
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;//static 修饰符，key的值不会被改变，会保存上次的值
//if(mode)key=1;同if(mode==1)key=1，mode=1为真，就进入这个if,key=1，就是连续检测
//mode=1时候 mode==1不成立，为假，就不执行这个if语句，是单次检测
    if(mode)key=1;
    if(key==1&&(KEY1==0||KEY2==0||KEY3==0||KEY4==0))//任意按键按下的时候为低电平
    {
        delay_10us(1000);//延时进行消抖处理
/*按键按下后key=0,不松开就不会在进入这个if，再次进行扫描按键，不会在返回这个简 
return KEY1_PRESS......这几个键值了,如果没有这个key=0，不松开程序就不停的在进入
这个if在进行扫描
*/
        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) //无按键按下的时候全部都为高电平
    {
/*前面按键下的时候key=0，如果没有这个key=1，下次按键按下的时候key=0就不满足if(key==1&&(KEY1==0||KEY2==0||KEY3==0||KEY4==0))这个，不能进行扫描，不采集的，所以在按键松开后（就是没有按键按下的时候）会执行else if(KEY1==1&&KEY2==1&&KEY3==1&&KEY4==1) 扫描后把赋值，更改为key=1退出程序，下次按键在按下的时候key=1,继续执行if里面的语句。
*/
    key=1;
    }
//如果按键按下，执行完return KEY1_PRESS 这条语句，返回的函数直接返回出去了，就直接
//退出这个函数了，自然后面的语句就不会在执行，如果没有按键按下，第二个if语句有而不会
//执行下去，直接就执行后面的语句，所以这条语句放在else if 的里面或者外面都可以
    return KEY_UNPRESS;
}
/********************************************************************
***********
* 函 数 名 : main
* 函数功能 : 主函数
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*********************************************************************
**********/
void main()
{
//因为这个ey_scan(u8 mode)是有返回值的，所以要定义一个U8类型的值来保存这个返回的键值
    u8 key=0;
    while(1)
    {
        key=key_scan(0);//传入0的值是按键的单次检测，连续检测为0
        if(key==KEY1_PRESS)//检测按键 K1 是否按下
            LED1=!LED1;//按键按下的时候LED默认为高电平，所以!LED1为低电平，LED点亮，
                       //再次按键的时候LED1为低电平,!LED1为高电平，LED关闭
    }
}

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。

key_scan 函数还带有一个返回值，如果未有按键按下，返回值即为 KEY_UNPRESS，否则返回值即为对应按键的键值，如 KEY1_PRESS、KEY2_PRESS、 KEY3_PRESS、 KEY4_PRESS，这都是程序开头定义好的宏，方便大家理解和使用。函数内定义了一个 static 变量 key，相当于全局变量，所以该函数不是一个可重入函数。还有一点要注意的就是该函数按键的扫描是有优先级的，因为函数内用了 if…else if…else 格式，所以最先扫描处理的按键是 KEY1，其次是 KEY2，然后是 KEY3，最后是 KEY4。如果需要将其优先级设置一样，那么可以全用 if 语句。

main 函数中主要就是调用 key_scan 函数用于检测按键，此时传入的 mode 值为 0，表示单次扫描按键，然后将扫描按键的值保存在变量 key 中，最后通过if 判断语句控制 LED1 状态。