51单片机学习笔记_3 数码管，按键模块

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于 2022-09-08 16:00:35 首次发布

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本文介绍了如何使用共阴极数码管在开发板上通过74HC138译码器控制数码管显示，并详细展示了利用单片机处理矩阵按键的行列式和线翻转扫描方法。此外，还涉及了按键检测、消抖及LED灯控制。

数码管

开发板上的数码管是共阴极数码管，给对应ABCDEF输入高电平点亮。

在这里插入图片描述

点亮一位数码管代码：

#include "reg52.h"
typedef unsigned int u16; //对系统默认数据类型进行重定义
typedef unsigned char u8;
#define SMG_A_DP_PORT P0 //使用宏定义数码管段码口
//共阴极数码管显示 0~F 的段码数据
u8 gsmg_code[17]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};
void main()
{
    SMG_A_DP_PORT=gsmg_code[0];//将数组第 1 个数据赋值给数码管段选口
    while(1)
    {
    }
}

而具体要点亮哪一位数码管，通过单片机上的74HC138译码器判断。

该译码器可以把三位二进制输入转换成2^3种状态，对应单片机上的8位数码管。

在这里插入图片描述

输入的三位从最低位到最高位分别是P2^2, P2^3, P2^4，代表数码管从左到右的第几位是输入取反。

比如P2^4=1, P2^3=1, P2^2=0, 输入就是110，取反后就是001，就是从左到右第1位（从第0位开始）。

#define SMG_A_DP_PORT P0 //使用宏定义数码管段码口
sbit LSA=P2^2;
sbit LSB=P2^3;
sbit LSC=P2^4;

for(i=0;i<8;i++){
		switch(i){
			case 0: LSC=1;LSB=1;LSA=1;break;
			case 1: LSC=1;LSB=1;LSA=0;break;
			case 2: LSC=1;LSB=0;LSA=1;break;
			case 3: LSC=1;LSB=0;LSA=0;break;
			case 4: LSC=0;LSB=1;LSA=1;break;
			case 5: LSC=0;LSB=1;LSA=0;break;
			case 6: LSC=0;LSB=0;LSA=1;break;
			case 7: LSC=0;LSB=0;LSA=0;break;
			break;
		}
		SMG_A_DP_PORT=gsmg_code[i];
		delay_10us(100);
		SMG_A_DP_PORT=0x00;//消音
}

按键

按下按键后一段时间内电平会高低抖动。

1，先设置 IO 口为高电平（由于开发板 IO 都有上拉电阻，所以默认 IO 为高电平）。

2，读取 IO 口电平确认是否有按键按下。

3，如有 IO 电平为低电平后，延时几个毫秒。

4，再读取该 IO 电平，如果仍然为低电平，说明按键按下。

5，执行按键控制程序。

/********************************************************************
****************** 实验名称：独立按键实验
接线说明：
实验现象：下载程序后，按下“独立按键”模块中 K1 键，控制 D1 指示灯亮灭
注意事项：
*********************************************************************
******************/
#include "reg52.h"
typedef unsigned int u16; //对系统默认数据类型进行重定义
typedef unsigned char u8;
//定义独立按键控制脚
sbit KEY1=P3^1;
sbit KEY2=P3^0;
sbit KEY3=P3^2;
sbit KEY4=P3^3;
//定义 LED1 控制脚
sbit LED1=P2^0;
sbit LED2=P2^1;
sbit LED3=P2^2;
sbit LED4=P2^3;
//使用宏定义独立按键按下的键值
#define KEY1_PRESS 1
#define KEY2_PRESS 2
#define KEY3_PRESS 3
#define KEY4_PRESS 4
#define KEY_UNPRESS 0

void delay_10us(u16 ten_us)
{
while(ten_us--);
}
/********************************************************************
***********
* 函 数 名 : key_scan
* 函数功能 : 检测独立按键是否按下，按下则返回对应键值
* 输 入 : mode=0：单次扫描按键
mode=1：连续扫描按键
* 输 出 : KEY1_PRESS：K1 按下
KEY2_PRESS：K2 按下
KEY3_PRESS：K3 按下
KEY4_PRESS：K4 按下
KEY_UNPRESS：未有按键按下
*********************************************************************
**********/
u8 key_scan(u8 mode)
{
	static u8 key=1;
	if(mode)key=1;//连续扫描按键
	if(key==1&&(KEY1==0||KEY2==0||KEY3==0||KEY4==0))//任意按键按下
	{
		delay_10us(1000);//消抖
		key=0;
		if(KEY1==0)
		return KEY1_PRESS;
		else if(KEY2==0)
		return KEY2_PRESS;
		else if(KEY3==0)
		return KEY3_PRESS;
		else if(KEY4==0)
		return KEY4_PRESS;
	}
	else if(KEY1==1&&KEY2==1&&KEY3==1&&KEY4==1) //无按键按下
	{
		key=1;
	}
	return KEY_UNPRESS;
}
void main()
{
	u8 key=0;
	while(1)
	{
		key=key_scan(0);
		if(key==KEY1_PRESS)//检测按键 K1 是否按下
		LED1=!LED1;//LED1 状态翻转
		if(key==KEY2_PRESS)//检测按键 K2 是否按下
		LED2=!LED2;//LED1 状态翻转
		if(key==KEY3_PRESS)//检测按键 K3 是否按下
		LED3=!LED3;//LED1 状态翻转
		if(key==KEY4_PRESS)//检测按键 K4 是否按下
		LED4=!LED4;//LED1 状态翻转
	}
}

矩阵按键

主要有两种扫描方法

行列式扫描法：每次给某一列赋值为0，然后检测这一列有无按钮按下。

线翻转扫描方法：给所有列赋1，给所有行赋0，先判断在哪一行；然后用同样的方法判断在哪一列。

#include "reg52.h"
typedef unsigned int u16; //对系统默认数据类型进行重定义
typedef unsigned char u8;
#define KEY_MATRIX_PORT P1 //使用宏定义矩阵按键控制口
#define SMG_A_DP_PORT P0 //使用宏定义数码管段码口
//共阴极数码管显示 0~F 的段码数据
u8 gsmg_code[17]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};
/********************************************************************
***********
* 函 数 名 : delay_10us
* 函数功能 : 延时函数，ten_us=1 时，大约延时 10us
* 输 入 : ten_us
* 输 出 : 无
*********************************************************************
**********/
void delay_10us(u16 ten_us)
{
    while(ten_us--);
}
/********************************************************************
***********
* 函 数 名 : key_matrix_ranks_scan
* 函数功能 : 使用行列式扫描方法，检测矩阵按键是否按下，按下则返回对应键值
* 输 入 : 无
* 输 出 : key_value：1-16，对应 S1-S16 键，
0：按键未按下
*********************************************************************
**********/
u8 key_matrix_ranks_scan(void)
{
    u8 key_value=0;
    KEY_MATRIX_PORT=0xf7;//1111 0111 给第一列赋值 0，其余全为 1
    if(KEY_MATRIX_PORT!=0xf7)//判断第一列按键是否按下
    {
        delay_10us(1000);//消抖
        switch(KEY_MATRIX_PORT)//保存第一列按键按下后的键值
        {
            case 0x77: key_value=1;break;//0111 0111
            case 0xb7: key_value=5;break;//1011 0111
            case 0xd7: key_value=9;break;//1101 0111
            case 0xe7: key_value=13;break;//1110 0111
        }
    }
    while(KEY_MATRIX_PORT!=0xf7);//等待按键松开
    KEY_MATRIX_PORT=0xfb;//给第二列赋值 0，其余全为 1
    if(KEY_MATRIX_PORT!=0xfb)//判断第二列按键是否按下
    {
        delay_10us(1000);//消抖
        switch(KEY_MATRIX_PORT)//保存第二列按键按下后的键值
        {
            case 0x7b: key_value=2;break;
            case 0xbb: key_value=6;break;
            case 0xdb: key_value=10;break;
            case 0xeb: key_value=14;break;
        }
    }
    while(KEY_MATRIX_PORT!=0xfb);//等待按键松开
    KEY_MATRIX_PORT=0xfd;//给第三列赋值 0，其余全为 1
    if(KEY_MATRIX_PORT!=0xfd)//判断第三列按键是否按下
    {
        delay_10us(1000);//消抖
        switch(KEY_MATRIX_PORT)//保存第三列按键按下后的键值
        {
            case 0x7d: key_value=3;break;
            case 0xbd: key_value=7;break;
            case 0xdd: key_value=11;break;
            case 0xed: key_value=15;break;
        }
    }
    while(KEY_MATRIX_PORT!=0xfd);//等待按键松开
    KEY_MATRIX_PORT=0xfe;//给第四列赋值 0，其余全为 1
    if(KEY_MATRIX_PORT!=0xfe)//判断第四列按键是否按下
    {
        delay_10us(1000);//消抖
        switch(KEY_MATRIX_PORT)//保存第四列按键按下后的键值
        {
            case 0x7e: key_value=4;break;
            case 0xbe: key_value=8;break;
            case 0xde: key_value=12;break;
            case 0xee: key_value=16;break;
        }
    }
    while(KEY_MATRIX_PORT!=0xfe);//等待按键松开
    return key_value;
}
/********************************************************************
***********
* 函 数 名 : key_matrix_flip_scan
* 函数功能 : 使用线翻转扫描方法，检测矩阵按键是否按下，按下则返回对应键值
* 输 入 : 无
* 输 出 : key_value：1-16，对应 S1-S16 键，
0：按键未按下
*********************************************************************
**********/
u8 key_matrix_flip_scan(void)
{
    static u8 key_value=0;
    KEY_MATRIX_PORT=0x0f;//给所有行赋值 0，列全为 1
    if(KEY_MATRIX_PORT!=0x0f)//判断按键是否按下
    {
        delay_10us(1000);//消抖
        if(KEY_MATRIX_PORT!=0x0f)
        {
            //测试列
            KEY_MATRIX_PORT=0x0f;
            switch(KEY_MATRIX_PORT)//保存行为 0，按键按下后的列值
            {
                case 0x07: key_value=1;break;
                case 0x0b: key_value=2;break;
                case 0x0d: key_value=3;break;
                case 0x0e: key_value=4;break;
            }
            //测试行
            KEY_MATRIX_PORT=0xf0;
            switch(KEY_MATRIX_PORT)//保存列为 0，按键按下后的键值
            {
                case 0x70: key_value=key_value;break;
                case 0xb0: key_value=key_value+4;break;
                case 0xd0: key_value=key_value+8;break;
                case 0xe0: key_value=key_value+12;break;
            }
            while(KEY_MATRIX_PORT!=0xf0);//等待按键松开
        }
    }
    else
    key_value=0;
	return key_value;
}
/********************************************************************
***********
* 函 数 名 : main
* 函数功能 : 主函数
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*********************************************************************
**********/
void main()
{
    u8 key=0;
    while(1)
    {
        key=key_matrix_ranks_scan();
        if(key!=0)
        SMG_A_DP_PORT=gsmg_code[key-1];//得到的按键值减 1 换算成数组下标
    }
}