嵌入式软件--51单片机 DAY 3

news2024/9/21 18:57:37

一、独立按键

按键的作用相当于一个开关,按下时接通(或断开),松开后断开(或接通)。

(1)需求

通过SW1、SW2、SW3、SW4四个独立按键分别控制LED1、LED2、LED3、LED4的亮灭,具体要求是,按一下(按下并松开)SW,LED点亮,再按一下SW,LED熄灭。

(2)硬件设计

<1>思路

为实现上述需求,需要设法令单片机感知到按键被按下,也就是说在按键被按下时,需要向单片机发送一个信号,当单片机收到该信号后,再执行控制LED的逻辑即可。

由于51单片机的GPIO引脚的默认均为高电平,因此只需将按键的一侧接入单片机的某个GPIO引脚,另一侧接地。这样一来,当按键按下时,引脚直接接地,就相当于向单片机发送了一个低电平信号。

<2>原理图

SW1  P42

SW2  P43

SW3  P32

SW4  P33

<3>软件设计

按照原理图,SW1按下时,P4.2引脚会被拉低;SW2按下时,P4.3引脚会被拉低;SW3被按下时,P3.2引脚会被拉低;SW4按下时,P3.3引脚会被拉低。

因此只需检测上述引脚是否变为低电平即可,若检测到变为低电平,就执行控制LED的逻辑。需要注意的是,按键的检测需要持续进行,所以需要不停的检查上述引脚是否变为低电平。

P42=0,SW1被按下,LED1亮 P00=0,再按下SW1,P00=1,LED1灭。独立按键一直实现低电平才能控制亮灭。

#include <STC89C5xRC.H>
#define SW1  P42
#define SW2  P43
#define SW3  P32
#define SW4  P33
#define LED1 P00
#define LED2 P01
#define LED3 P02
#define LED4 P03

void main()
{
    while (1) { // 持续检测按键
        if (SW1 == 0) {
            LED1 = ~LED1;
        }

        if (SW2 == 0) {
            LED2 = ~LED2;
        }

        if (SW3 == 0) {
            LED3 = ~LED3;
        }

        if (SW4 == 0) {
            LED4 = ~LED4;
        }
    }
}

这个有缺陷,出现上述现象的原因是,当前代码的逻辑存在问题。当前代码的逻辑是,当按键处在按下的状态时,控制LED的逻辑会被多次触发,也就是LED会快速的闪烁,由于速度过快,人眼不能分辨出来,所以看起来LED就常亮的,但是亮度要比正常情况下低。当按键抬起后,控制LED的逻辑便不会再触发,此时LED会随机的处在按键抬起前最后一刻的状态。

要解决上述问题,就需要确保按键被按下时,控制LED的逻辑只被触发一次。

按键单次触发:

当前代码的逻辑是,只要按键处在按下的状态,就触发控制LED的逻辑。为实现单次触发,可以在按键按下后,等待按键抬起,并在抬起的一刻,执行控制LED的逻辑。

#include <STC89C5xRC.H>
#define SW1  P42
#define SW2  P43
#define SW3  P32
#define SW4  P33
#define LED1 P00
#define LED2 P01
#define LED3 P02
#define LED4 P03

void main()
{
    while (1) { // 持续检测按键
        if (SW1 == 0) {
            while (SW1 == 0); // 等待按键抬起
            LED1 = ~LED1;
        }

        if (SW2 == 0) {
            while (SW2 == 0);
            LED2 = ~LED2;
        }

        if (SW3 == 0) {
            while (SW3 == 0);
            LED3 = ~LED3;
        }

        if (SW4 == 0) {
            while (SW4 == 0);
            LED4 = ~LED4;
        }
    }
}

上述代码已经能够实现预期效果了,但是偶尔会“失灵”。这个现象是由按键的物理特性导致的,由于按键内部的弹簧和触点具有弹性,当按键被按下或释放时,这些弹性材料会震动,从而导致触点在短时间内反复接触和断开。所以表面上我们虽然只按了一次按键,但实际上是按了多次。

了解了按键抖动的问题,也就能够解释当前的现象了。如果实际按下的次数是奇数,那么LED就会按照预期点亮或熄灭;而如果是偶数,LED最终还是会回到按下按键之前的状态,看起来就像是按键“失灵”了。

按键消抖

所以,当我们检测到信号为0时,不能莽撞的认为按键已经被按下了,而是要稍微等一段时间(约10ms),等按键稳定之后,再次检测,如果信号仍然为0,才可以确定按键确实被按下了。具体代码如下。

#include <STC89C5xRC.H>
#include "Com_Util.h"
#define SW1 P42
#define SW2 P43
#define SW3 P32
#define SW4 P33
#define LED1 P00
#define LED2 P01
#define LED3 P02
#define LED4 P03
void main()
{
    while (1)
    {
        if (SW1==0)
        {
            Com_Util_Delay1ms(10);
            if(SW1==0){
            while (SW1==0);
           LED1=~LED1;
           }
        }
         if (SW2==0)
        {
            Com_Util_Delay1ms(10);
            if(SW2==0){
            while (SW2==0);
           LED2=~LED2;
           }
        }
         if (SW3==0)
        {
            Com_Util_Delay1ms(10);
            if(SW3==0){
            while (SW3==0);
           LED3=~LED3;
           }
        }
         if (SW4==0)
        {
            Com_Util_Delay1ms(10);
            if(SW4==0){
            while (SW4==0);
           LED4=~LED4;
           }
        }
        
    }
    
    while (1) {
    }
}

<4>规范代码 

我们将检测按键的代码单独抽取到Int层

Int_Key.c

#include "Int_Key.h"
#define SW1 P42
#define SW2 P43
#define SW3 P32
#define SW4 P33

bit Int_Key_IsSW1Pressed()
{
 if (SW1 == 0) {
  Com_Util_Delay1ms(10); // 延时消抖
  if (SW1 == 0) {
   return 1;
  }
 }
 return 0;
}

bit Int_Key_IsSW2Pressed()
{
 if (SW2 == 0) {
  Com_Util_Delay1ms(10); // 延时消抖
  if (SW2 == 0) {
   while (SW2 == 0); // 等待按键抬起
   return 1;
  }
 }
 return 0;
}

bit Int_Key_IsSW3Pressed()
{
 if (SW3 == 0) {
  Com_Util_Delay1ms(10); // 延时消抖
  if (SW3 == 0) {
   return 1;
  }
 }
 return 0;
}

bit Int_Key_IsSW4Pressed()
{
 if (SW4 == 0) {
   Com_Util_Delay1ms(10); // 延时消抖
 if (SW4 == 0) {
  while (SW4 == 0); // 等待按键抬起
  return 1;
 }
  }
 return 0;
}

Int_Key.h

#ifndef __INT_KEY_H__
#define __INT_KEY_H__

#include <STC89C5xRC.H>
#include "Com_Util.h"
//检查按键SW1是否放下
//bit是否
bit Int_Key_IsSW1Pressed();

bit Int_Key_IsSW2Pressed();

bit Int_Key_IsSW3Pressed();

bit Int_Key_IsSW4Pressed();
#endif /* __INT_KEY_H__ */

main.c

#include "Int_Key.h"
#define LED1 P00
#define LED2 P01
#define LED3 P02
#define LED4 P03
void main()
{
    while (1) {
 if (Int_Key_IsSW1Pressed()) {
  LED1 = ~LED1;
 }
 if (Int_Key_IsSW2Pressed()) {
  LED2 = ~LED2;
 }
 if (Int_Key_IsSW3Pressed()) {
  LED3 = ~LED3;
 }
 if (Int_Key_IsSW4Pressed()) {
  LED4 = ~LED4;
 }
 }
}

二、矩阵按键

1.需求

按下按键矩阵中的SW5到SW20按键后,数码管显示对应的按键编号。

2.硬件设计

由于按键矩阵中共有4x4=16个按键,如果每个按键都接入一个GPIO引脚,势必会造成引脚的浪费,为了节省引脚,我们同样可以借用动态扫描的思想,具体逻辑如下。

扫描流程:

将第一行进行检测,置为0接地。只要p24、p25、p26、p27.谁变成低电平,就是那个被按了。

故,第二行也是如此。这四行只能有一行接地,才能知道哪个按了。之后三四行依次接地。

选中哪一行,哪一行的引脚都会成为低电平,按下改行的按钮,该列的引脚电平会拉低。

行:P20 P21 P22 P23

列:P24 P25 P26 P27 默认都是高电平,只有按下按钮导通才会拉低电平。

3.软件设计

需求:按下SW5--SW20,数码管显示对应的编号。

检查是否被按下,函数返回编号,编号被数码管函数调用刷新显示。

Int_KeyMatrix.h

#ifndef __INT_KEYMATRIX_H__
#define __INT_KEYMATRIX_H__
#include "Com_Util.h"
//检测按键是否被按下,如果被按下就返回,否则返回0
u8 Int_KeyMatrix_CheckSW();


#endif /* __INT_KEYMATRIX_H__ */

Int_KeyMatrix.c

#include "Int_KeyMatrix.h"
#include <STC89C5xRC.H>
u8 Int_KeyMatrix_CheckSW()
{
    //检测第一行
    P2=0XFE;//1111 1110
    if (P24==0)
    {
      Com_Util_Delay1ms(10);
      if(P24==0)
      {
        while (P24=0);
       return 5; 
      }
    }
    if (P25==0)
    {
      Com_Util_Delay1ms(10);
      if(P25==0)
      {
        while (P25=0);
       return 6; 
      }
    }
    if (P26==0)
    {
      Com_Util_Delay1ms(10);
      if(P26==0)
      {
        while (P26=0);
       return 7; 
      }
    }
    if (P27==0)
    {
      Com_Util_Delay1ms(10);
      if(P27==0)
      {
        while (P27=0);
       return 8; 
      }
    }
    //检测第二行
    P2=0xFD;   //1111 1101
     if (P24==0)
    {
      Com_Util_Delay1ms(10);
      if(P24==0)
      {
        while (P24=0);
       return 9; 
      }
    }
    if (P25==0)
    {
      Com_Util_Delay1ms(10);
      if(P25==0)
      {
        while (P25=0);
       return 10; 
      }
    }
    if (P26==0)
    {
      Com_Util_Delay1ms(10);
      if(P26==0)
      {
        while (P26=0);
       return 11; 
      }
    }
    if (P27==0)
    {
      Com_Util_Delay1ms(10);
      if(P27==0)
      {
        while (P27=0);
       return 12; 
      }
    }
    //检测第三行
    P2=0XFB;  //1111 1011
     if (P24==0)
    {
      Com_Util_Delay1ms(10);
      if(P24==0)
      {
        while (P24=0);
       return 13; 
      }
    }
    if (P25==0)
    {
      Com_Util_Delay1ms(10);
      if(P25==0)
      {
        while (P25=0);
       return 14; 
      }
    }
    if (P26==0)
    {
      Com_Util_Delay1ms(10);
      if(P26==0)
      {
        while (P26=0);
       return 15; 
      }
    }
    if (P27==0)
    {
      Com_Util_Delay1ms(10);
      if(P27==0)
      {
        while (P27=0);
       return 16; 
      }
    }
    //检测第四行
    P2=0XF7; //1111 0111
     if (P24==0)
    {
      Com_Util_Delay1ms(10);
      if(P24==0)
      {
        while (P24=0);
       return 17; 
      }
    }
    if (P25==0)
    {
      Com_Util_Delay1ms(10);
      if(P25==0)
      {
        while (P25=0);
       return 18; 
      }
    }
    if (P26==0)
    {
      Com_Util_Delay1ms(10);
      if(P26==0)
      {
        while (P26=0);
       return 19; 
      }
    }
    if (P27==0)
    {
      Com_Util_Delay1ms(10);
      if(P27==0)
      {
        while (P27=0);
       return 20; 
      }
}
}

Int_DigitalTube.h

#ifndef __INT_DIGITALTUBE_H__
#define __INT_DIGITALTUBE_H__
#define SMG_EN P36
#define LED_EN P34

#include "Com_Util.h"

void Int_DigitalTube_Init();
void Int_DigitalTube_DisplayNum(u32 num);
void Int_DigitalTube_Refresh();

#endif /* __INT_DIGITALTUBE_H__ */

Int_DigitalTube.c

#include "Int_DigitalTube.h"
#include <STC89C5xRC.H>

// 数字0-9的编码
static u8 s_codes[10] = {
    0x3F, // 0
    0x06, // 1
    0x5B, // 2
    0x4F, // 3
    0x66, // 4
    0x6D, // 5
    0x7D, // 6
    0x07, // 7
    0x7F, // 8
    0x6F  // 9
};

static u8 s_buffer[8];

void Int_DigitalTube_Init()
{
    SMG_EN = 0;
    LED_EN = 0;
}

/**
 * @brief 内部方法,让数码管某一位显示特定数字
 *
 * @param position 片选, 从左到右[0-7]
 * @param num_code 显示想要的数字编码
 */
static void Int_DigitalTube_DisplaySingle(u8 position, u8 num_code)
{
    P0 = 0x00;
    // 位选:P15 P14 P13
    position <<= 3;
    P1 &= 0xC7;
    P1 |= position;

    // 段选:P0
    P0 = num_code;
}

void Int_DigitalTube_DisplayNum(u32 num)
{
    u8 i;
    for (i = 0; i < 8; i++) {
        s_buffer[i] = 0x00;
    }

    if (num == 0) {
        s_buffer[7] = s_codes[0];
        return;
    }

    i = 7;
    while (num > 0) {
        s_buffer[i] = s_codes[num % 10];
        num /= 10;
        i--;
    }
}

void Int_DigitalTube_Refresh()
{
    u8 i;
    for (i = 0; i < 8; i++) {
        Int_DigitalTube_DisplaySingle(i, s_buffer[i]);
        Com_Util_Delay1ms(1);
    }
}

main.c

#include "Int_KeyMatrix.h"
#include "Int_DigitalTube.h"
void main()
{
    u8 key;
    Int_DigitalTube_Init();
    while (1)
    {       
        key=Int_KeyMatrix_CheckSW();
        if (key)
        {
          Int_DigitalTube_DisplayNum(key);
        }
        Int_DigitalTube_Refresh();
        
    }
    
}

4.按键阻塞问题

按下按键不松手的时候,扫描停了,数码管数字只显示最后一位,而且非常亮。

阻塞到了检测步骤,所以最后一个亮,但不扫描了,所以这样了。

5.改造矩阵按键代码

只需改造Int_KeyMatrix.c

#include "Int_KeyMatrix.h"
#include <STC89C5xRC.H>
u8 Int_KeyMatrix_CheckSW()
{
  u8 i;
  u8 lines[4]={0xFE,0XFD,0XFB,0XF7};
  for ( i = 0; i < 4; i++)
  {
    P2=lines[i];
    if (P24==0)
    {
      Com_Util_Delay1ms(10);
      if(P24==0)
      {
        while (P24=0);
       return 5+4*i; 
      }
    }
    if (P25==0)
    {
      Com_Util_Delay1ms(10);
      if(P25==0)
      {
        while (P25=0);
       return 6+4*i; 
      }
    }
    if (P26==0)
    {
      Com_Util_Delay1ms(10);
      if(P26==0)
      {
        while (P26=0);
       return 7+4*i; 
      }
    }
    if (P27==0)
    {
      Com_Util_Delay1ms(10);
      if(P27==0)
      {
        while (P27=0);
       return 8+4*i; 
      }
    }
  }
}
  

把代表行的值写入数组,for循环遍历数组,循环每一行,找到i与列数值上的变化规律。

6.作业1:数码管分四组,独立按键分别与其计数

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力扣面试150 旋转链表 闭链成环

Problem: 61. 旋转链表 &#x1f468;‍&#x1f3eb; 力扣官解 /*** Definition for singly-linked list.* public class ListNode {* int val;* ListNode next;* ListNode() {}* ListNode(int val) { this.val val; }* ListNode(int val, ListNode nex…

一小时教你学会C语言系统!C语言实战教程-学生信息管理系统源码

本次教程带大家做一个C语言学生信息管理系统&#xff0c;带教程视频 C语言实战教程-XX管理系统 期末C语言课设不会做&#xff1f; 想学习一下怎么用C语言做出一个完整的系统&#xff1f;完整的步骤是怎么样的&#xff1f; 本教程就教你怎么从0搭建一个系统并且完美运行起来…

Python基础语法(多进程开发进程建数据共享进程锁进程池)

Python基础语法文章导航&#xff1a; Python基础&#xff08;01初识数据类型&变量&#xff09;Python基础&#xff08;02条件&循环语句&#xff09;Python基础&#xff08;03字符串格式化&运算符&进制&编码&#xff09;Python基础&#xff08;04 基础练习…

93.游戏的启动与多开-进程枚举多开检测

免责声明&#xff1a;内容仅供学习参考&#xff0c;请合法利用知识&#xff0c;禁止进行违法犯罪活动&#xff01; 内容参考于&#xff1a;易道云信息技术研究院 上一个内容&#xff1a;92.游戏的启动与多开-多开检测概述 枚举多开检测在事前检测用的很少&#xff0c;在事中…

Https配置免费SSL证书

本文目录 前言一、前提1.1 服务器1.2 域名 二、Certbot简介2.1 Apache服务器2.2 Nginx服务器 三、自动更新证书四、效果 前言 HTTPS &#xff08;全称&#xff1a;Hypertext Transfer Protocol Secure &#xff09;&#xff0c;是以安全为目标的 HTTP 通道&#xff0c;在HTTP的…

【重学 MySQL】二、MySQL 介绍

【重学 MySQL】二、MySQL 介绍 MySQL 概述MySQL 的主要特点MySQL 的应用场景结论 MySQL 发展史初始创建与发布开源与快速成长重要版本发布收购与变革分支与竞争持续发展与现代应用 关于 MySQL8.0主要新特性和改进兼容性和迁移应用场景总结 为什么选择 MySQLOracle VS MySQL基本…

【Elasticsearch】Elasticsearch集群在分布式环境下的管理

文章目录 &#x1f4d1;前言一、集群规划与设计1.1 集群拓扑结构设计1.2 节点角色分配1.3 分片与副本配置 二、集群管理与运维2.1 集群监控2.2 故障处理2.3 性能优化 三、扩展与升级3.1 集群扩展3.2 集群升级3.3 灾备与容灾 &#x1f324;️总结 &#x1f4d1;前言 Elasticsear…

【重构获得模式 Refactoring to Patterns】

重构获得模式 Refactoring to Patterns 面向对象设计模式是“好的面向对象设计”&#xff0c;所谓“好的面向对象设计”指的是那些可以满足“应对变化&#xff0c;提高复用”的设计。 现代软件设计的特征是“需求的频繁变化”。设计模式的要点是“寻找变化点&#xff0c;然后…