单片机按键模块设计全版.ppt
单片机按键模块设计
单片机按键模块设计一、硬件设计1、按键的类型选择按键的类型有很多种,常见的有机械按键和触摸按键。
机械按键通过金属触点的闭合和断开来产生电信号,具有成本低、可靠性高的优点,但寿命相对较短,容易产生抖动。
触摸按键则通过电容感应或电阻感应来检测触摸动作,寿命长、外观美观,但成本相对较高,且容易受到外界干扰。
在一般的单片机应用中,机械按键通常是更经济实用的选择。
2、按键的连接方式按键可以采用独立式连接或矩阵式连接。
独立式连接适用于按键数量较少的情况,每个按键单独连接到单片机的一个 I/O 口上,这种方式简单直观,但占用的 I/O 口资源较多。
矩阵式连接则适用于按键数量较多的情况,通过将按键排列成矩阵形式,利用行线和列线的交叉点来识别按键,大大节省了 I/O 口资源,但编程相对复杂。
以 4×4 矩阵按键为例,我们需要 8 个 I/O 口,其中 4 个作为行线,4 个作为列线。
当某个按键被按下时,对应的行线和列线会接通,通过扫描行线和列线的状态,就可以确定被按下的按键。
3、上拉电阻的使用为了保证单片机能够正确检测按键的状态,通常需要在按键连接的I/O 口上加上拉电阻。
上拉电阻将I/O 口的电平拉高,当按键未按下时,I/O 口处于高电平;当按键按下时,I/O 口被拉低为低电平。
上拉电阻的阻值一般在10KΩ 左右。
4、消抖处理由于机械按键在按下和释放的瞬间,触点会产生抖动,导致单片机检测到的电平不稳定。
为了消除这种抖动,通常采用软件消抖或硬件消抖的方法。
软件消抖是在检测到按键状态变化后,延迟一段时间(一般为10ms 20ms),再次检测按键状态,如果状态保持不变,则认为按键有效。
这种方法简单易行,但会增加程序的执行时间。
硬件消抖则是通过在按键两端并联电容或使用专用的消抖芯片来实现。
电容可以吸收触点抖动产生的尖峰脉冲,使电平稳定。
但硬件消抖会增加硬件成本和电路复杂度。
二、软件编程1、按键扫描程序在软件编程中,需要编写按键扫描程序来检测按键的状态。
单片机按键模块设计
VS
开关电源
使用开关电源为单片机和按键模块供电, 效率高,体积小,重量轻,但成本较高。
03
单片机按键模块软件设计
按键扫描算法设计
扫描方式
采用定时器定时扫描或外部中断扫描方式,确保按键 的实时响应。
扫描算法
采用线性扫描或矩阵扫描算法,减少硬件资源占用, 提高扫描效率。
延时去抖动
通过软件延时消除按键抖动,提高按键识别的准确性 。
单片机按键模块设计
汇报人: 202X-12-21
目录
• 引言 • 单片机按键模块硬件设计 • 单片机按键模块软件设计 • 单片机按键模块测试与调试 • 单片机按键模块应用案例分析 • 结论与展望
01
引言
目的和背景
目的
设计一个稳定、可靠、高效的单片机按键模块,以满足各种应用场景的需求。
背景
单片机按键模块是嵌入式系统中的重要组成部分,广泛应用于智能家居、工业控制、医疗设备等领域 。随着技术的不断发展,对单片机按键模块的要求也越来越高,需要具备更高的性能和更低的功耗。
案例描述
在智能家居控制系统中,按键模块作为人机交互的 重要接口,实现了对灯光、窗帘、空调等设备的远 程控制。
案例总结
单片机按键模块在智能家居控制系统中发挥 了重要作用,提高了家居设备的智能化程度 和用户体验。
案例二:工业自动化控制系统中的应用
01
工业自动化控制系统的按键模块设计
通过单片机实现按键输入,控制工业设备的启动、停止、调节等功能。
异常处理
设计异常处理机制,对异常情况进行处理,如按键卡死、异 常按下等。
04
单片机按键模块测试与调试
硬件测试与调试
01
,电压 是否符合要求。
单片机键盘接口技术独立按键ppt课件
完整ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ新版课件
10
02 常 用 消 抖 方 法
2.软件方法 软件方法是指编制一段时间大于20ms的延时程序,
在第一次检测到有键按下时,执行延时子程序,使键 的前沿抖动消失后再检测该键状态,如果该键仍保持 闭合状态电平,则确认为该键已稳定按下,否则无键 按下,从而消除了抖动的影响。 同理,在检测到按键释放后,也同样要延迟一段时间, 以消除后沿抖动,然后转入对该按键的处理
键盘是由多个按键组成的。
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4
Part 02 独立按键
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5
02 独 立 按 键
按键通常是一种常开型开关,常态下按键的两个触 点处于断开状态,按下按键时它们才闭合。
按键1
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按键2
6
02 独 立 按 键 与 单 片 机 的 接 口 原 理
按键不按下时,P1.7通过一个电阻接 到VCC上,P1.7为高电平状态, 按键按下时
+ 5 V P1.0 10
P1.1 1
R×8
P1.2 1
0号 键
P1.3 1
1号 键
P1.4 1
2号 键
P1.5 10
3号 键
P1.6 1
4号 键
P1.7 1
5号 键
6号 键
P1 111011,,111110
7号 键
图2-20 独立式连接的非编码键盘
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8
02 实 际 按 键 的 抖 动 问 题
if(key_s2 == 0) {num++; //计数加1 } while(!key_s2); //松手检测 } if(num == 10) //当数值为超过9时归零 {num = 0; } } }
单片机按键剖析课件
按键的基本原理是利用触点的闭 合或断开,产生电信号,传递给
单片机进行处理。
按键的分类
按形状分类
可分为圆形按键、方形按键、长 条形按键等。
按功能分类
可分为独立按键和矩阵按键。独 立按键每个键独立占用一根线, 而矩阵按键则是多个键共享若干 根线,通过行和列的扫描来确定
被按下的键。
按行程分类
可分为行程按键和薄膜按键。行 程按键的触点有一定的行程,而
薄膜按键的触点则没有行程。
按键的应用场景
家电控制
如空调、电视、洗衣机 等家电的遥控器上的按
键。
工业控制
在工业自动化设备中, 按键常用于控制设备的 启动、停止、模式选择
等功能。
医疗设备
在医疗设备中,按键用 于输入指令、选择功能
或设置参数等操作。
金融设备
如ATM机、POS机等金 融设备上的数字按键和 确认、取消等操作按键
薄膜按键
多层薄膜叠加,通过按压 实现开/关功能,常见于手 机和计算器。
硅胶按键
柔软的硅胶材料,通过按 压改变内部导电性能实现 开/关功能。
按键的参数指标
01
02
03
Байду номын сангаас04
行程
按键从开始按下到完全按下的 距离。
力度
按键需要的最小按压力度,以 确保可靠触发。
寿命
按键能够承受的最大按压次数 。
防水等级
衡量按键防潮、防水的性能指 标,常见等级有IP65、IP67
按键寿命短
原因分析
按键机械结构疲劳或材料质量不佳,导致按键寿命较短。
解决方案
选择质量可靠的品牌和型号,定期检查按键机械结构是否正 常,如有异常,及时更换按键。
单片机应用中的键盘模块设计
单片机应用中的键盘模块设计The T echnique of K eyboard Process of MCU Application姚德法3Y AO De 2fa摘 要 本文针对单片机应用中的不同场合,提出了几种实用的键盘接口方法、按键编码方式和按键识别方法,并在此基础上给出了相关的软件实现方法,最后结合工作实际介绍几种键盘设计实用技巧。
关键词 键码 抖动 扫描 按键接口 Abstract In this article ,several comm on and practical methods of keyboard interface ,key coding and key identi 2fication are introduced for kinds of MC U Application.Accordingly ,the s oftware implementation is given.In the end ,s ome skills of keyboard design are introduced.K eyw ords K ey code Dithering Scan K ey interface3中国电子科技集团公司第41研究所 2665551 引言在单片机应用中,人机交互对话最通用的方法就是通过键盘进行的。
操作者通过键盘向系统发送各种指令或置入必要的数据信息。
因此键盘模块设计的好坏,直接关系到系统的可靠性和稳定性。
目前少见专门针对单片机按键设计的文档资料,因此本文结合工作实际,系统地介绍了单片机应用中比较有价值的按键设计方法。
2 常用按键接口常用的按键接口一般分为“独立式按键接口设计”、“专用芯片式设计”和“矩阵式接口设计”几种。
具体采用哪种方式,应该根据所设计系统的实际情况而定。
下面分别介绍不同接口方式的优缺点及适用场合。
2.1 独立式按键接口设计独立式按键接口设计优点是电路配置灵活,软件实现简单,但缺点也很明显,每个按键需要占用一根口线,若按键数量较多,资源浪费将比较严重,电路结构也变得复杂。
单片机实例之按键原理30页PPT
56、极端的法规,就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要,人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益, 而是为 了公共 的利益 ;一部 分靠有 害的强 制,一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ,那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事,无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实,会谈使人敏捷,写作使人精确。——培根
单片机按键设计的四个方案详解
单片机按键设计的四个方案详解在单片机系统里,按键是常见的输入设备,在本文将介绍几种按键硬件、软件设计方面的技巧。
一般的在按键的设计上,一般有四种方案:一是GPIO口直接检测单个按键,如图1.1所示;二是按键较多则使用矩阵键盘,如图1.2所示;三是将按键接到外部中断引脚上,利用按键按下产生的边沿信号进行按键检测,如图1.3所示;四是利用单片机的ADC,在不同的按键按下后,能够使得ADC接口上的电压不同,根据电压的不同,则可以识别按键,如图1.4所示。
在以上四种设计上,各有优点和不足。
第一种是最简单和最基础的,对于单片机初学者很容易理解和使用,但是缺点是,需要在主循环中不断检测按键是否按下,并且需要做消抖处理。
若主循环中某个函数任务占用时间较长,则按键会有不同程度的“失灵”。
第二种,优点是能够在有限的GPIO情况下,扩展尽可能多的按键。
但缺点同上,需要不停检测按键是否按下。
第三种方式是效率最高,不需要循环检测按键是否按下,但是缺点是,需要单片机有足够的外部中断接口以供使用;第四种的优点是,只需要单片机的一个ADC接口,一根线,就能对多个按键进行识别,缺点是按键一旦内部接触不良,则可能按键串位,且按键产生的抖动,会造成一定的识别错误。
在以上的三种常见按键设计的基础上,现在分享我学习和工作中总结的按键方案。
改进一:在原方案一的基础上,加上与门电路,使得任何一个按键按下,都能产生中断,然后在中断里面识别是哪个按键被按下。
因此不需要循环扫描,大大提高了效率。
方案如图1.5所示。
只需要每个按键对应地增加一个二极管,利用二极管的线与特性,可以实现按下任何按键,都能产生中断信号,但是按键之间互不影响。
二极管选用普通整流二极管即可,本人亲测可行。
图1.5 改进一图1.6 改进二改进二:在原有的ADC按键的基础上,也可用增加二极管的方式,实现按键中断,并在中断服务程序里进行AD转换,从而识别按键。
电路如图1.6所示。
单片机实例之按键原理30页PPT
单片机实例之按键原理
36、“不可能”这个字(法语是一个字 ),只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气,不要看破要突 破,不 要嫉妒 要欣赏 ,不要 托延要 积极, 不要心 动要行 动。 38、勤奋,机会,乐观是成功的三要 素。(注 意:传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素,但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出,乐 观是成 功的第 三要素 。
23、一切节省,归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰,决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动,是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢!
按键与显示电路的设计与实现(全面)ppt课件
整理版课件
20
4.3.5键盘抖动及其消除方法:
键被按下 闭合稳态
按下抖动
释放抖动
按键抖动波形整理版Fra bibliotek件21
4.3.5键盘抖动及其消除方法:
硬件削抖电路
整理版课件
22
4.3.6独立式键盘:
整理版课件
23
4.3.6矩阵式键盘:
段驱动8mA 段驱动8mA 段驱动8mA
段驱动8mA 段驱动12mA
备注 输出开路
输出需上拉电阻 OC输出
CMOS器件,输出锁存 无驱动能力
输出锁存
ICM7212 BCD-七段译码/输出驱动器 段驱动8mA 可静态驱动四位共阳极LED
ICM7218
8位动态BCD-七段译码器
段驱动20mA 可动态驱动8位共阳极LED
学习情境4
按键与显示电路的设计与实现
整理版课件
1
4.1 学习目标:
(1)掌握单片机外围显示和按键电路的设计 和制作; (2)掌握按键和显示电路的C51程序的编写 和调试。
整理版课件
2
4.2 任务分析:
任务名称:
在独立电路板上设计制作单片机单片机的 按键和显示电路,满足: (1)在万用板上制作单片机的按键和显 示电路,使该电路具有和单片机最小系统 的接口,电路的结构简单,成本低廉; (2)编写基本控制程序,下载调试,使 该电路实现基本的按键输入和字符显示功 能。
整理版课件
5
4.2 任务分析:
工作任务所需要的设备、工具和材料:具 有232串行口的计算机、双踪示波器、5V 直流电源、万用表(模拟或数字)、电烙 铁、导线,自制电路板的各种工具一套及 元器件若干。
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#include"AT89X51.H"
unsigned char code led_light[]={0XFE,0XFD,0XFB,0XF7,0XEF,0XDF,0XBF,0X7F}; 对应的编码
void main()
{
while(1)
{
if(P2_0==0) //判断key0被按下
{
key_delay();//去抖延时10ms
最新.
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硬件电路图
最新.
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(1)程序流程
由独立式键盘工作原理得知,按键 是否按下是通过读取按键对应的 IO的电平变化而判断的,在程序 设计上,即通过读取按键对应IO 口的电平是否为低(软件去抖)来 决定哪个按键被按下,当判断 key0被按下,则点亮LED0;当判 断key1被按下,则点亮LED1……。
P2.0
key0
P2.1
key1
P2.2
key2
P2.3
key3
P2.4
key4
P2.5
key5
key6
P2.6
key7
P2.7
最新.
5
抖动:当用手按下一个键时,往往出现按键在闭合和断开位置之 间来回跳动多次才能到闭合稳定状态的现象;在 释放一个键时, 也会出现类似的情况,这种情况就是抖动。按下一个键时产生前 沿抖动,释放一个键时产生后沿抖动。抖动的持续时间随键盘簧 片的材料和操作员而异,通常在5~10ms。而5~10ms已经对程序 进行多次循环扫描执行,显而易见,抖动问题不解决,就会引起 对闭合键的多次识别。 。
键按下
前沿抖动
闭合稳 定
后沿抖动
最新.
6
应用举例:例5-1
最新.
7
#include"AT89X51.H" void main() {
while(1) {
if(P2_0==0) //判断key0被按下 {
key_delay();//去抖延时10ms if(P2_0==0) //再次判断key0按下 { while(!P2_0); //等待闭合释放 P1_0=0; //点亮LED } } if(P2_1==0) //判断key1被按下 { key_delay();//去抖延时10ms if(P2_1==0) //再次判断key1按下 { while(!P2_1); //等待闭合释放 P1_0=1; //熄灭LED } } } }
最新.
开始
P2.0=0?
N
Y
软件延时10ms
P2.0=0?
N
Y
N
闭合释放?
Y
P1.0=0点亮LED
P2.1=0?
Y
软件延时10ms
P2.1=0?
Y
N
闭合释放?
Y
P1.0=1熄灭LED
N N
8
任务实施
1. Proteus电路设计 2. Keil C51程序设计 3. Proteus-Keil联合调试仿真
if(P2_0==0)
//再次判断key0按下
{
while(!P2_0); //等待闭合释放
P1=led_light[0]; //点亮LED0
}
}
if(P2_1==0)
//判断key1被按下
{
key_delay();//去抖延时10ms
if(P2_1==0)
//再次判断key1按下
{
while(!P2_1); //等待闭合释放
单元5 按键模块设计
最新.
1
回顾
1,数码管显示原理? 2,静态数码管工作原理? 3,动态数码管工作原理? 4,AT89C51有几个定时器?各是多少位的?请
简述定时器实现定时原理?
5,8051单片机定时/计数器工作方式有多少种? 6,如何设置8051单片机工作在定时/计数模式下? 7,如何启动定时器工作?
8,请简述DS1302读取时间的编程过程?
最新.
2
本单元任务
任务1 独立式键盘设计 任务2 键盘中断设计 任务3 矩阵式键盘设计 任务4 多个外部中断设计
最新.
3
任务1 独立式键盘设计
任务描述:
众多嵌入式单片机系统、嵌入式单片机产品设备中,键盘模块都是 必不可少的,比如手机及各种智能家电等。本任务通过按键控制点亮流水 灯(8个按键分别对应控制8个LED),学习最简单的键盘—独立式按键设 计方法。
P1=led_light[1]; //点亮LED1
}
}
……;
}
}
最新.
//点亮LED
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Proteus-Keil联合调试仿真
运行
最新.
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任务2 键盘中断设计
任务描述:
项目组掌握独立式键盘设计后,现要求用1个按键控制流水灯运行 样式,初始时8个LED按从头到尾方式循环运行,当按下按键,首尾两灯 点亮向中间,到中间后返回首尾的循环运行,再次按下按键又转为从头到 尾循环运行……,即1个按键交替切换流水灯的两种运行样式。
任务分析:
此任务设计有两个主要功能模块,一是按键的判断,二是LED流水
灯的运行。通过前面单元的学习得知,这两个功能在主程序中无限循环判
断执行,正常人完成一次按键的时间需要20ms,而LED流水灯运行频率
应小于50Hz(即应大于20ms走一个灯,否则运行太快人眼无法识别),
那么如果单片机CPU在执行流水灯显示延时程序期间,正好发生按键,
任务分析:
键盘实际上是一组开关的集合:当键按下时,两根导线接通;释放 时,两根导线不通。8个按键的键盘电路可考虑在P2口上设计,8个LED电 路仍然安装在单片机P1口。8个按键分别对应控制8个LED,按下按键则点 亮对应的灯。
最新.
4
独立式键盘工作原理及应用
独立式键盘的组成是由若干个按键与单片机的I/O口一一 的对应连接,然后通过读取单片机I/O的电平状态来确认哪 个对应的按键被按下,一般一个独立式按键对应一个功能, 可以通过按键的组合来实现多个功能。
CPU无法运行按键扫描程序而导致按键判断的丢失,如果1s或更长时间走
一个灯,那么丢失按键的现象将更加严重。由此可见普通的程序查询独立
式按键设计方法在此任务设计是无法胜任的。本任务将介绍单片机重要的
内部资源—中断系统,它将有效解决上述问题。
最新.
14
1,中断的概念
【例5-2】电路如5-10示,8个LED流水灯安装在 P1口,按键K0安装在P2.0上,采用独立式按键识 别,实现任务描述中要求的功能。
最新.
开始
key0按下?
N
key1按下?
N
key2按下?
Nkey3按下?N Nhomakorabeakey4按下?
N
key5按下?
N
key6按下?
N
key7按下?
N
Y 点亮LED0 Y 点亮LED1 Y 点亮LED2 Y 点亮LED3 Y 点亮LED4 Y 点亮LED5 Y 点亮LED6 Y 点亮LED7
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主程序设计: