单片机技术是嵌入式系统中的重要组成部分,特别是在各种智能设备和自动化系统中广泛应用。在本主题中,我们将深入探讨单片机中与按键相关的知识,主要关注编码键盘和非编码键盘的区别以及非编码键盘的两种类型——独立式和行列式键盘。此外,我们还将讨论如何处理按键抖动问题和键盘处理的一般流程。
按键作为人机交互的重要接口,被广泛用于接收用户的输入。根据键盘的工作原理,它们可以分为编码键盘和非编码键盘。编码键盘通过硬件编码器来识别闭合键的位置并产生相应的键编码号或键值,如BCD码键盘和ASCII码键盘,这种键盘通常用于专业或复杂的输入设备。而在单片机系统中,由于资源有限,更常见的是非编码键盘,它的识别工作主要由软件来完成。
非编码键盘又分为独立式非编码键盘和行列式非编码键盘。独立式非编码键盘每个按键都直接连接到单片机的I/O口,电路简单,处理逻辑也较为直观,但随着按键数量的增加,所需的I/O口资源也会相应增多。在编程时,我们可以使用汇编语言如`MOV A, P1`、`JB`、`JNB`等指令,或者在C51中使用`sbit`变量和`if (Key)`语句进行位和字节操作来判断按键状态。
键盘在操作时,由于机械触点的特性,按键在闭合和断开瞬间可能出现抖动现象,这可能导致误读。为解决这一问题,通常会在检测到按键被按下后引入一个短暂的延迟(如10毫秒)再进行一次检查,确保按键状态稳定。如果仍然被按下,则确认按键已被稳定按下。在按键松开时,同样需要等待一段时间(如200毫秒)以确保按键完全释放。这些步骤通常封装成子程序,以便在程序中重复调用。
对于行列式非编码键盘,它通过行列线交叉点来识别按键,减少了I/O口的需求。例如,一个4x4的键盘只需要4条行线和4条列线即可实现16个按键的控制。当行线被置为低电平并检测列线变化时,可以确定哪一行和哪一列的交点处的按键被按下。这种方法虽然节省了资源,但处理起来相对复杂,需要更精细的软件算法。
在实际应用中,按键布局通常会按照特定的顺序排列,比如上述示例中的0123到CDEF的键盘布局。通过识别按键所在的行和列,可以轻松地将按键的物理位置转换为相应的功能命令。
理解和掌握单片机中的键盘接口技术对于设计有效的用户交互系统至关重要。无论是编码键盘还是非编码键盘,都需要考虑如何处理按键的抖动、识别和响应,以及如何有效地利用有限的I/O资源。了解这些基本概念和技术,将有助于我们更好地设计和实现基于单片机的控制系统。