详解单片机的按键检测与控制

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)。

图8-3　矩阵式键盘按键显示电路图

如何判断被按下的键值呢?

分析如下：

根据下面的电路图，如果已知P1.0端口被置为低电平“0”，那么当按键K0被按下时，可以肯定P1.4端口的电平也变为了低电平“0”。基于这个原理，总结矩阵键盘识别按键的步骤如下：

a)首先判断是否有按键被按下

本例中矩阵键盘中P1端口低4位连接的是列线，高4位连接的是行线。将全部行线置为低电平“0”，全部列线置为高电平“1”。然后检测列线的状态。只要有一根列线的电平为低，则表示有按键被按下。否则没有按键按下。

b)按键消抖

当判断到有按键被按下后，还要进行消抖处理，以确认真正有按键被按下。

c)按键识别

当确认有键被按下后，采用逐行扫描的方法来确定是哪一个按键被按下。先扫描第一行，即将第一行输出低电平“0”，然后读取列值，那一列出现低电平“0”，则说明该列与第一行交叉处的按键被按下。如果读入的列值全部为"1"，说明与第一行连接的按键均没有被按下。那么接下来开始扫描第二行，以此类推。直到完成全部行线的扫描。

C51程序如下：

矩阵式键盘与I/O接口应用

【例8-3】 四位数字密码锁

四位数字密码锁功能：通过键盘输入密码，当输入密码与内置密码相同时，继电器动作，表示密码锁解开。为了简化功能，该密码锁只使用12个键(即4x3键盘)，其中S1~S9为1~9数字键，S10为0数字键，S11为“*”键作为确认键使用，而S12为“#”键作为复位键，键盘接口电路如图8-4所示，键值布局如表8-1所示。

图8-4　行列式键盘电路连接图

表8-1　键盘布局表

单片机上电时，数码管显示“0000”，此时输入数字，数码管将显示按键值，数字逐个向左递增，四次输入完毕，四个数码管显示输入的数，此时按“*”号按键将启动比较，若输入数字与内设密码相同，继电器动作。如不同，则系统复位等待重新输入密码。当按“#”号键，系统复位，数码管显示“0000”。

在上面键扫描程序基础上增加的源程序如下：

「硬件小百科」单片机键盘接口程序设计

键盘是由若干按钮组成的开关矩阵，它是单片机系统中最常用的输入设备，用户能通过键盘向计算机输入指令、地址和数据。一般单片机系统中采和非编码键盘，非编码键盘是由软件来识别键盘上的闭合键，它具有结构简单，使用灵活等特点，因此被广泛应用于单片机系统。

首先来根据单片机的引脚图，来探讨键盘的几个问题。

按钮开关的抖动问题

组成键盘的按钮有触点式和非触点式两种，单片机中应用的一般是由机械触点组成的。键盘结构图如下：

图1

图2

在图中，当开关S未被按下时，P1.0输入为高电平，S闭合后，P1.0输入为低电平。由于按钮是机械触点，当机械触点断开、闭合时，会有抖动动，P1.0输入端的波形如图2所示。这种抖动对于人来说是感觉不到的，但对计算机来说，则是完全能感应到的，因为计算机处理的速度是在微秒级，而机械抖动的时间至少是毫秒级，对计算机而言，这已是一个“漫长”的时间了。前面我们讲到中断时曾有个问题，就是说按钮有时灵，有时不灵，其实就是这个原因，你只按了一次按钮，可是计算机却已执行了多次中断的过程，如果执行的次数正好是奇数次，那么结果正如你所料，如果执行的次数是偶数次，那就不对了。

为使CPU能正确地读出P1口的状态，对每一次按钮只作一次响应，就必须考虑如何去除抖动，常用的去抖动的办法有两种：硬件办法和软件办法。单片机中常用软件法，因此，对于硬件办法我们不介绍。软件法其实很简单，就是在单片机获得P1。0口为低的信息后，不是立即认定S1已被按下，而是延时10毫秒或更长一些时间后再次检测P1。0口，如果仍为低，说明S1的确按下了，这实际上是避开了按钮按下时的抖动时间。而在检测到按钮释放后（P1。0为高）再延时5-10个毫秒，消除后沿的抖动，然后再对键值处理。不过一般情况下，我们常常不对按钮释放的后沿进行处理，实践证明，也能满足一定的要求。当然，实际应用中，对按钮的要求也是千差万别，要根据不一样的需要来编制处理程序，但以上是消除键抖动的原则。

键盘与单片机的连接

1、通过1/0口连接。

将每个按钮的一端接到单片机的I/O口，另一端接地，这是最简单的办法，如图3所示是实验板上按钮的接法，四个按钮分别接到P3.2 、P3.3、P3.4和P3.5。对于这种键各程序能采用持续查询的办法，功能就是：检测是否有键闭合，如有键闭合，则去除键抖动，判断键号并转入对应的键处理。

图3

下面给出一个例程。其功能很简单，四个键定义如下：

P3.2：开始，按此键则灯开始流动（由上而下）

P3.3：停止，按此键则停止流动，所有灯为暗

P3.4：上，按此键则灯由上向下流动

P3.5：下，按此键则灯由下向上流动

以上程序功能很简单，但它演示了一个单片机键盘处理程序的基本思路，程序本身很简单，也不很实用，实际工作中还会有好多要考虑的因素，比如主循环每次都调用灯的循环程序，会造成按钮反应“迟钝”，而如果一直按着键不放，则灯不会再流动，一直要到松开手为止，等等，大家能仔细考虑一下这些问题，再想想有什么好的解决办法。

2、采用中断方式

图4

如图4所示。各个按钮都接到一个与非上，当有任何一个按钮按下时，都会使与门输出为低电平，从而引起单片机的中断，它的好处是不用在主程序中持续地循环查询，如果有键按下，单片机再去做对应的处理。

以上所有信息仅作为学习交流使用，不作为任何学习和商业标准。若您对文中任何信息有异议，欢迎随时提出，谢谢！

关于云创硬见

云创硬见是国内最具特色的电子工程师社区，融合了行业资讯、社群互动、培训学习、活动交流、设计与制造分包等服务，以开放式硬件创新技术交流和培训服务为核心，连接了超过30万工程师和产业链上下游企业，聚焦电子行业的科技创新，聚合最值得关注的产业链资源， 致力于为百万工程师和创新创业型企业打造一站式公共设计与制造服务平台。

相关问答

键盘讨论回答(3)delayms(12);后的if(key_0==0)修改为while(!key_0)(意思为当...如果只用单片机实现这三个功能的话,我感觉这样又能实现。不好意思,恕我直说...

按键下去的时候会产生抖动,如果你单片机程序没有规避的话,加一个电容是很好的选...提高了输入的可靠性对的,电容起到了延遲作用,它能让按键信号稳定下来后才送...

1.不可以。2.因为单片机的输入引脚通常是通过电平变化来检测按键的状态,一般情况下是通过低电平触发按键。当按键按下时,引脚的电平会从高电平变为低电平,单...

您好,ad矩阵键盘接入单片机的步骤如下:1.选择合适的ad矩阵键盘,根据需要确定键盘的行数和列数。2.将ad矩阵键盘的行和列分别连接到单片机的IO口上。3.在单...

首先根据系统的要求来禁止选择看案件的数量,如果数量少的可以直接用单独按键,如果数量比较多的,建议选用矩阵键盘。首先根据系统的要求来禁止选择看案件的数...

[最佳回答]没有什么公式,都是经验值,一般单片机电源是5V,P口输入电流不超过额定输入电流就成,上拉电阻10K左右就行,电流才0.5mA.51单片机不用接上拉电阻都可以...

一般来说,应该是低电平,即0。如果开关一端连续单片机io口,叧一端直接接切,则开关导通时,此io口可量出低电平,但如果是用扫描方式连接按键,由于扫描频率很...

可以啊,可以根据按键时间的长短,和高低电平来实现。比如,长按1s为高电平是一个功能,长按2s是另一个功能。步骤为:先读取某个io口的值,若为高电平(if按...可...

这个问题的最大关键不在显示,而是在输入,你输入必须要设置输入缓存区,和输入保存的区域,还有显示的缓存区,当你的输入小于4位的时候,将输入保存里的数据转...

51单片机的IO口接按键,实现外部触发(外部中断,高低电平,上下降沿),触发后再通过IO控制LED的开关即可。51单片机的IO口接按键,实现外部触发(外部中断,高低电平...