单片机按键模块设计ppt课件
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系统返回原来被打断的程序处开始继续执行。
3,中断编程结构
27
(1) 编写中断初始化程序
为使单片机CPU在执行主程序过程中能够响应中 断，就必须先对使用中断的相关寄存器（TMOD、 SCON、IE等）进行初始化。
【例5-3】假设单片机系统允许外部中断0、定时 /计数器T0中断，并设定采用边沿触发，则主程 序中的中断初始化程序如下：
开始
key0按下?
N
key1按下?
N
key2按下?
N
key3按下?
N
key4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
11
主程序设计：
#include"AT89X51.H"
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
（3）ET1：允许或禁止定时器T1溢出中断控制位。ET1=1，允 许中断；ET1=0，禁止中断。
（4）EX1：允许或禁止中断控制位。EX1=1，允许中断； EX1=0，禁止中断。
（5）ET0：允许或禁止定时器T0溢出中断控制位。ET0=1，允 许中断；ET0=0，禁止中断。
（6）EX0：允许或禁止中断控制位。EX0=1，允许中断； EX0=0，禁止中断。
unsigned char code led_light[]={0XFE,0XFD,0XFB,0XF7,0XEF,0XDF,0XBF,0X7F}; //点亮LED 对应的编码
void main()
{
while(1)
{
12
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
i=0;
run_flag=~ run_flag;
//编码下标i清0 //标志位取反
18
}
}
if(run_flag==0)
//判断LED运行标志位
{
P1=led_light1[i++]; //点亮LED流水灯
led_delay();
（2）IE0：无需初始，它由硬件自动设置。
（3）EX0：设置为1，即允许CPU响应外部中断0 请求。
IT0=1;
//设置为下降沿触发
EX0=1;
//允许中断
ET0=1;
//允许T0中断
EA=1;
//开放所有中断
(2)编写中断服务程序
中断程序入口。C51规定了8051单片机每种中 断类型对应中断服务程序的入口编号
中断类型
外部中断0 定时/计数器0溢出中断
外部中断1 定时/计数器1溢出中断
串行口中断
单元5 按键模块设计
1
2
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？
P1=led_light[1]; //点亮LED1
}
}
PR运O行TEUS-KEIL联合调试仿真
13
14
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。
30
常用的中断服务程序的结构如下。
void 中断程序名( ) interrupt 中断号 using n { ……;
} 其中“中断程序名”最好依据中断服务程序的功 能，取一个比较直观浅显的名称；“interrupt” 是中断服务程序的关键字； “中断号”则根据 表5-1所示，如果使用外部事件0中断，则“中断 号”为0；using定义工作寄存器组；n为寄存器 组编号（0~3），默认为0；“{ }”内部为中断 服务要执行的程序。
25
(4)中断的响应条件
首先中断源有请求。其次编程设置单片机CPU允 许所有中断源请求（EA=1），并且中断允许寄 存器IE相应位置为1。这样，在每个机器周期内， 单片机对所有中断源进行顺序检测，并找到所有 有效的中断请求，对其优先级排队。单片机在紧 接着下一个机器周期响应中断条件是：1无同级 或更高级中断占用CPU控制权；2当前指令执行 完毕；3如果当前指令为RETI或需访问IE、IP的 指令，执行完该指令且紧随其后的一条指令也已 执行完毕。否则，单片机将放弃对中断请求的响 应。
26
(5)中断响应过程
中断的响应过程由单片机CPU控制，自动完成，具 体有如下几个步骤：
执行一个硬件子程序调用，处理优先级最高的中断请求， 清除中断请求标志位（TI和RI除外）；硬件子程序将单片 机当前执行的内容的地址压入堆栈，转入执行相应中断 服务程序的第一条指令。
中断处理程序从入口地址开始一直执行到最后为止；
31
4,按键与外部事件中断
（1）IT0：设置为1，选择外部中断0由下降沿触 发，即当出现一个下降沿表示有一个外部中断0 的请求信号。为什么将IT0设置为1呢？任务1学 习得知（图6-3），按键按下将会产生一个从高 电平到低电平的边沿跳变（称为“下降沿”）， 按键松开产生从低电平到高电平的边沿跳变（称 为“上升沿”）。因此1次按键信号（产生一次 下降沿）正好转化成外部中断0信号。
N
Y
N
闭合释放？
Y
P1.0=0点亮LED
P2.1=0?
N
Y
软件延时10ms
P2.1=0?
N
Y
N
闭合释放？
Y
P1.0=1熄灭LED
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
9
硬件电路图
10
（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……。
15
1,【中例断5的-2概】念电路如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。
程序分析：主程序有两个功能模块，一方面按键 判断程序，另一方面LED流水灯程序。由于按键是 两种流水灯运行方式的交替按键，因此可考虑设 置按键控制标志位状态，LED流水灯则判断标志位 状态决定运行方式，即按键通过标志位间接控制 LED流水灯的运行方式。每次按下按键则把标志位 取反，以达到控制LED流水灯的运行。
C51中断处理程序的中断号
0
1
2
3
4
28
29
现场保护。如果中断服务程序中要使用与主程序有关的 寄存器，那么CPU在执行中断服务程序之前要保护这些 寄存器的内容，即“保护现场”，中断返回时再恢复它 们的值。在使用Keil uVison4集成开发环境时，其C51编 译器为中断服务程序提供自动现场保护以及返回时内容 恢复的功能，为用户编程提供了方便。
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， 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。
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。
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。
键按下
前沿抖动
闭合稳 定
后沿抖动
应用举例：例5-1
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
key0按下
if(P2_0==0)
//再次判断
{
while(!P2_0); //等待闭合释放
定时/计数器0（T0）溢出中断
外部中断1（）：由连接在P3.3引脚的外部信号触发
定时/计数器1（T1）溢出中断
串行口中断：由发送中断TXD和接收中断RXD组成
当它们有中断请求发出时，将相应的中断标志 IE0、TF0、IE1、TF1、TI、RI自动置位，单片机 CPU根据中断标志位情况判别是哪个中断源发出 的中断请求。中断标志位存放在特殊功能寄存器 TCON、SCON中。
5
P2.0
key0
P2.1
key1
P2.2
key2
P2.3
key3
P2.4
key4
P2.5
key5
key6
P2.6
key7
P2.7
6
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。 。
16
开始
按键源自文库下？
N
Y
LED运行标志位取反
17
N
LED运行标志位=1？
Y
流水灯运行模式1
流水灯运行模式2
LED点亮延时
LED点亮延时
i自加1
i自加1
i=8？
N
Y
i清0
i=7？
N
Y
i清0
void main()
{
while(1)
{
if(P2_0==0) //判断key0被按下
{
key_delay();//去抖延时10ms
//点亮延时
if(i==8)i=0;
}
else
{
P1=led_light2[i++]; //点亮LED流水灯
led_delay();
//点亮延时
2, 8051单片机中断系统结构
19
20
(1)哪些事件可以引发中断
8051单片机有5个中断源。
外部中断0（）：由连接在P3.2引脚的外部信号触发
P1_0=0; //点亮LED
}
}
if(P2_1==0)
//判断key1被按下
{
key_delay();//去抖延时10ms
key1按下
if(P2_1==0)
//再次判断
{
while(!P2_1); //等待闭合释放
P1_0=1; //熄灭LED
}
}
}
}
开始
P2.0=0?
N
Y
软件延时10ms
P2.0=0?
8，请简述DS1302读取时间的编程过程？
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
3
4
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。
(2)中断标志 TCON
21
SCON
22
(3)中断允许与禁止 IE
23
24
（1）EA：总中断允许控制。当EA=1时，开放所有中断，此时 各中断源的允许和禁止通过相应的中断允许位单独加以控制； 当EA=0时，禁止所有中断。
（2）ES：允许或禁止串行口中断控制位。ES=1，允许中断； ES=0，禁止中断。
3,中断编程结构
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(1) 编写中断初始化程序
为使单片机CPU在执行主程序过程中能够响应中 断，就必须先对使用中断的相关寄存器（TMOD、 SCON、IE等）进行初始化。
【例5-3】假设单片机系统允许外部中断0、定时 /计数器T0中断，并设定采用边沿触发，则主程 序中的中断初始化程序如下：
开始
key0按下?
N
key1按下?
N
key2按下?
N
key3按下?
N
key4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
11
主程序设计：
#include"AT89X51.H"
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
（3）ET1：允许或禁止定时器T1溢出中断控制位。ET1=1，允 许中断；ET1=0，禁止中断。
（4）EX1：允许或禁止中断控制位。EX1=1，允许中断； EX1=0，禁止中断。
（5）ET0：允许或禁止定时器T0溢出中断控制位。ET0=1，允 许中断；ET0=0，禁止中断。
（6）EX0：允许或禁止中断控制位。EX0=1，允许中断； EX0=0，禁止中断。
unsigned char code led_light[]={0XFE,0XFD,0XFB,0XF7,0XEF,0XDF,0XBF,0X7F}; //点亮LED 对应的编码
void main()
{
while(1)
{
12
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
i=0;
run_flag=~ run_flag;
//编码下标i清0 //标志位取反
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}
}
if(run_flag==0)
//判断LED运行标志位
{
P1=led_light1[i++]; //点亮LED流水灯
led_delay();
（2）IE0：无需初始，它由硬件自动设置。
（3）EX0：设置为1，即允许CPU响应外部中断0 请求。
IT0=1;
//设置为下降沿触发
EX0=1;
//允许中断
ET0=1;
//允许T0中断
EA=1;
//开放所有中断
(2)编写中断服务程序
中断程序入口。C51规定了8051单片机每种中 断类型对应中断服务程序的入口编号
中断类型
外部中断0 定时/计数器0溢出中断
外部中断1 定时/计数器1溢出中断
串行口中断
单元5 按键模块设计
1
2
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？
P1=led_light[1]; //点亮LED1
}
}
PR运O行TEUS-KEIL联合调试仿真
13
14
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。
30
常用的中断服务程序的结构如下。
void 中断程序名( ) interrupt 中断号 using n { ……;
} 其中“中断程序名”最好依据中断服务程序的功 能，取一个比较直观浅显的名称；“interrupt” 是中断服务程序的关键字； “中断号”则根据 表5-1所示，如果使用外部事件0中断，则“中断 号”为0；using定义工作寄存器组；n为寄存器 组编号（0~3），默认为0；“{ }”内部为中断 服务要执行的程序。
25
(4)中断的响应条件
首先中断源有请求。其次编程设置单片机CPU允 许所有中断源请求（EA=1），并且中断允许寄 存器IE相应位置为1。这样，在每个机器周期内， 单片机对所有中断源进行顺序检测，并找到所有 有效的中断请求，对其优先级排队。单片机在紧 接着下一个机器周期响应中断条件是：1无同级 或更高级中断占用CPU控制权；2当前指令执行 完毕；3如果当前指令为RETI或需访问IE、IP的 指令，执行完该指令且紧随其后的一条指令也已 执行完毕。否则，单片机将放弃对中断请求的响 应。
26
(5)中断响应过程
中断的响应过程由单片机CPU控制，自动完成，具 体有如下几个步骤：
执行一个硬件子程序调用，处理优先级最高的中断请求， 清除中断请求标志位（TI和RI除外）；硬件子程序将单片 机当前执行的内容的地址压入堆栈，转入执行相应中断 服务程序的第一条指令。
中断处理程序从入口地址开始一直执行到最后为止；
31
4,按键与外部事件中断
（1）IT0：设置为1，选择外部中断0由下降沿触 发，即当出现一个下降沿表示有一个外部中断0 的请求信号。为什么将IT0设置为1呢？任务1学 习得知（图6-3），按键按下将会产生一个从高 电平到低电平的边沿跳变（称为“下降沿”）， 按键松开产生从低电平到高电平的边沿跳变（称 为“上升沿”）。因此1次按键信号（产生一次 下降沿）正好转化成外部中断0信号。
N
Y
N
闭合释放？
Y
P1.0=0点亮LED
P2.1=0?
N
Y
软件延时10ms
P2.1=0?
N
Y
N
闭合释放？
Y
P1.0=1熄灭LED
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
9
硬件电路图
10
（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……。
15
1,【中例断5的-2概】念电路如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。
程序分析：主程序有两个功能模块，一方面按键 判断程序，另一方面LED流水灯程序。由于按键是 两种流水灯运行方式的交替按键，因此可考虑设 置按键控制标志位状态，LED流水灯则判断标志位 状态决定运行方式，即按键通过标志位间接控制 LED流水灯的运行方式。每次按下按键则把标志位 取反，以达到控制LED流水灯的运行。
C51中断处理程序的中断号
0
1
2
3
4
28
29
现场保护。如果中断服务程序中要使用与主程序有关的 寄存器，那么CPU在执行中断服务程序之前要保护这些 寄存器的内容，即“保护现场”，中断返回时再恢复它 们的值。在使用Keil uVison4集成开发环境时，其C51编 译器为中断服务程序提供自动现场保护以及返回时内容 恢复的功能，为用户编程提供了方便。
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， 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。
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。
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。
键按下
前沿抖动
闭合稳 定
后沿抖动
应用举例：例5-1
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
key0按下
if(P2_0==0)
//再次判断
{
while(!P2_0); //等待闭合释放
定时/计数器0（T0）溢出中断
外部中断1（）：由连接在P3.3引脚的外部信号触发
定时/计数器1（T1）溢出中断
串行口中断：由发送中断TXD和接收中断RXD组成
当它们有中断请求发出时，将相应的中断标志 IE0、TF0、IE1、TF1、TI、RI自动置位，单片机 CPU根据中断标志位情况判别是哪个中断源发出 的中断请求。中断标志位存放在特殊功能寄存器 TCON、SCON中。
5
P2.0
key0
P2.1
key1
P2.2
key2
P2.3
key3
P2.4
key4
P2.5
key5
key6
P2.6
key7
P2.7
6
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。 。
16
开始
按键源自文库下？
N
Y
LED运行标志位取反
17
N
LED运行标志位=1？
Y
流水灯运行模式1
流水灯运行模式2
LED点亮延时
LED点亮延时
i自加1
i自加1
i=8？
N
Y
i清0
i=7？
N
Y
i清0
void main()
{
while(1)
{
if(P2_0==0) //判断key0被按下
{
key_delay();//去抖延时10ms
//点亮延时
if(i==8)i=0;
}
else
{
P1=led_light2[i++]; //点亮LED流水灯
led_delay();
//点亮延时
2, 8051单片机中断系统结构
19
20
(1)哪些事件可以引发中断
8051单片机有5个中断源。
外部中断0（）：由连接在P3.2引脚的外部信号触发
P1_0=0; //点亮LED
}
}
if(P2_1==0)
//判断key1被按下
{
key_delay();//去抖延时10ms
key1按下
if(P2_1==0)
//再次判断
{
while(!P2_1); //等待闭合释放
P1_0=1; //熄灭LED
}
}
}
}
开始
P2.0=0?
N
Y
软件延时10ms
P2.0=0?
8，请简述DS1302读取时间的编程过程？
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
3
4
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。
(2)中断标志 TCON
21
SCON
22
(3)中断允许与禁止 IE
23
24
（1）EA：总中断允许控制。当EA=1时，开放所有中断，此时 各中断源的允许和禁止通过相应的中断允许位单独加以控制； 当EA=0时，禁止所有中断。
（2）ES：允许或禁止串行口中断控制位。ES=1，允许中断； ES=0，禁止中断。