10.5 微控制器長短按鍵的應用

seven-soft發表於2016-07-07
在微控制器系統中應用按鍵的時候,如果只需要按下一次按鍵加 1 或減 1,那用第 8 章學到的知識就可以完成了,但如果想連續加很多數字的時候,要一次次按下這個按鍵確實有點不方便,這時我們會希望一直按住按鍵,數字就自動持續增加或減小,這就是所謂的長短按鍵應用。

當檢測到一個按鍵產生按下動作後,馬上執行一次相應的操作,同時在程式裡記錄按鍵按下的持續時間,該時間超過 1 秒後(主要是為了區別短按和長按這兩個動作,因短按的時間通常都達到幾百 ms),每隔 200ms(如果你需要更快那就用更短的時間,反之亦然)就自動再執行一次該按鍵對應的操作,這就是一個典型的長按鍵效果。

對此,我們做了一個模擬定時炸彈效果的例項,提供給大家作為參考。開啟開關後,數碼管顯示數字 0,按向上的按鍵數字加 1,按向下的按鍵數字減 1,長按向上按鍵 1 秒後,數字會持續增加,長按向下按鍵 1 秒後,數字會持續減小。設定好數字後,按下回車按鍵,時間就會進行倒數計時,當倒數計時到 0 的時候,用蜂鳴器和板子上的 8 個 LED 小燈做炸彈效果,蜂鳴器持續響,LED 小燈全亮。
  1. #include <reg52.h>
  2. sbit BUZZ = P1^6;
  3. sbit ADDR3 = P1^3;
  4. sbit ENLED = P1^4;
  5. sbit KEY_IN_1 = P2^4;
  6. sbit KEY_IN_2 = P2^5;
  7. sbit KEY_IN_3 = P2^6;
  8. sbit KEY_IN_4 = P2^7;
  9. sbit KEY_OUT_1 = P2^3;
  10. sbit KEY_OUT_2 = P2^2;
  11. sbit KEY_OUT_3 = P2^1;
  12. sbit KEY_OUT_4 = P2^0;
  13. unsigned char code LedChar[] = { //數碼管顯示字元轉換表
  14. 0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8,
  15. 0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xC6, 0xA1, 0x86, 0x8E
  16. };
  17. unsigned char LedBuff[7] = { //數碼管+獨立 LED 顯示緩衝區
  18. 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF
  19. };
  20. unsigned char code KeyCodeMap[4][4] = { //矩陣按鍵編號到標準鍵盤鍵碼的對映表
  21. { 0x31, 0x32, 0x33, 0x26 }, //數字鍵 1、數字鍵 2、數字鍵 3、向上鍵
  22. { 0x34, 0x35, 0x36, 0x25 }, //數字鍵 4、數字鍵 5、數字鍵 6、向左鍵
  23. { 0x37, 0x38, 0x39, 0x28 }, //數字鍵 7、數字鍵 8、數字鍵 9、向下鍵
  24. { 0x30, 0x1B, 0x0D, 0x27 } //數字鍵 0、ESC 鍵、 Enter鍵、 向右鍵
  25. };
  26. unsigned char KeySta[4][4] = { //全部矩陣按鍵的當前狀態
  27. {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}
  28. };
  29. unsigned long pdata KeyDownTime[4][4] = { //每個按鍵按下的持續時間,單位 ms
  30. {0, 0, 0, 0}, {0, 0, 0, 0}, {0, 0, 0, 0}, {0, 0, 0, 0}
  31. };
  32. bit enBuzz = 0; //蜂鳴器使能標誌
  33. bit flag1s = 0; //1 秒定時標誌
  34. bit flagStart = 0; //倒數計時啟動標誌
  35. unsigned char T0RH = 0; //T0 過載值的高位元組
  36. unsigned char T0RL = 0; //T0 過載值的低位元組
  37. unsigned int CountDown = 0; //倒數計時計數器
  38. void ConfigTimer0(unsigned int ms);
  39. void ShowNumber(unsigned long num);
  40. void KeyDriver();
  41. void main(){
  42. EA = 1; //使能總中斷
  43. ENLED = 0; //選擇數碼管和獨立 LED
  44. ADDR3 = 1;
  45. ConfigTimer0(1); //配置 T0 定時 1ms
  46. ShowNumber(0); //上電顯示 0
  47. while (1){
  48. KeyDriver(); //呼叫按鍵驅動函式
  49. if (flagStart && flag1s){ //倒數計時啟動且 1 秒定時到達時,處理倒數計時
  50. flag1s = 0;
  51. if (CountDown > 0){ //倒數計時未到 0 時,計數器遞減
  52. CountDown--;
  53. ShowNumber(CountDown); //重新整理倒數計時數顯示
  54. if (CountDown == 0){ //減到 0 時,執行聲光報警
  55. enBuzz = 1;
  56. //啟動蜂鳴器發聲
  57. LedBuff[6] = 0x00; //點亮獨立 LED
  58. }
  59. }
  60. }
  61. }
  62. }
  63. /* 配置並啟動 T0,ms-T0 定時時間 */
  64. void ConfigTimer0(unsigned int ms){
  65. unsigned long tmp; //臨時變數
  66. tmp = 11059200 / 12; //定時器計數頻率
  67. tmp = (tmp * ms) / 1000; //計算所需的計數值
  68. tmp = 65536 - tmp; //計算定時器過載值
  69. tmp = tmp + 28; //補償中斷響應延時造成的誤差
  70. T0RH = (unsigned char)(tmp>>8); //定時器過載值拆分為高低位元組
  71. T0RL = (unsigned char)tmp;
  72. TMOD &= 0xF0; //清零 T0 的控制位
  73. TMOD |= 0x01; //配置 T0 為模式 1
  74. TH0 = T0RH; //載入 T0 過載值
  75. TL0 = T0RL;
  76. ET0 = 1; //使能 T0 中斷
  77. TR0 = 1; //啟動 T0
  78. }
  79. /* 將一個無符號長整型的數字顯示到數碼管上,num-待顯示數字 */
  80. void ShowNumber(unsigned long num){
  81. signed char i;
  82. unsigned char buf[6];
  83. for (i=0; i<6; i++){ //把長整型數轉換為 6 位十進位制的陣列
  84. buf[i] = num % 10;
  85. num = num / 10;
  86. }
  87. for (i=5; i>=1; i--){ //從最高位起,遇到 0 轉換為空格,遇到非 0 則退出迴圈
  88. if (buf[i] == 0){
  89. LedBuff[i] = 0xFF;
  90. }else{
  91. break;
  92. }
  93. }
  94. for ( ; i>=0; i--){ //剩餘低位都如實轉換為數碼管顯示字元
  95. LedBuff[i] = LedChar[buf[i]];
  96. }
  97. }
  98. /* 按鍵動作函式,根據鍵碼執行相應的操作,keycode-按鍵鍵碼 */
  99. void KeyAction(unsigned char keycode){ //按鍵動作函式,根據鍵碼執行相應動作
  100. if (keycode == 0x26){ //向上鍵,倒數計時設定值遞增
  101. if (CountDown < 9999){ //最大計時 9999 秒
  102. CountDown++;
  103. ShowNumber(CountDown);
  104. }
  105. }else if (keycode == 0x28){ //向下鍵,倒數計時設定值遞減
  106. if (CountDown > 1){ //最小計時 1 秒
  107. CountDown--;
  108. ShowNumber(CountDown);
  109. }
  110. }else if (keycode == 0x0D){ //Enter鍵,啟動倒數計時
  111. flagStart = 1; //啟動倒數計時
  112. }else if (keycode == 0x1B){ //Esc 鍵,取消倒數計時
  113. enBuzz = 0; //關閉蜂鳴器
  114. LedBuff[6] = 0xFF; //關閉獨立 LED
  115. flagStart = 0; //停止倒數計時
  116. CountDown = 0; //倒數計時數歸零
  117. ShowNumber(CountDown);
  118. }
  119. }
  120. /* 按鍵驅動函式,檢測按鍵動作,排程相應動作函式,需在主迴圈中呼叫 */
  121. void KeyDriver(){
  122. unsigned char i, j;
  123. static unsigned char pdata backup[4][4] = { //按鍵值備份,儲存前一次的值
  124. {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}
  125. };
  126. static unsigned long pdata TimeThr[4][4] = { //快速輸入執行的時間閾值
  127. {1000, 1000, 1000, 1000}, {1000, 1000, 1000, 1000},
  128. {1000, 1000, 1000, 1000}, {1000, 1000, 1000, 1000}
  129. };
  130. for (i=0; i<4; i++){ //迴圈掃描 4*4 的矩陣按鍵
  131. for (j=0; j<4; j++){
  132. if (backup[i][j] != KeySta[i][j]){ //檢測按鍵動作
  133. if (backup[i][j] != 0){ //按鍵按下時執行動作
  134. KeyAction(KeyCodeMap[i][j]); //呼叫按鍵動作函式
  135. }
  136. }
  137. backup[i][j] = KeySta[i][j];
  138. if (KeyDownTime[i][j] > 0){
  139. if (KeyDownTime[i][j] >= TimeThr[i][j]){ //達到閾值時執行一次動作
  140. KeyAction(KeyCodeMap[i][j]); //呼叫按鍵動作函式
  141. TimeThr[i][j] += 200; //時間閾值增加 200ms,以準備下次執行
  142. }
  143. }else{ //按鍵彈起時復位閾值時間
  144. TimeThr[i][j] = 1000; //恢復 1s 的初始閾值時間
  145. }
  146. }
  147. }
  148. }
  149. /* 按鍵掃描函式,需在定時中斷中呼叫 */
  150. void KeyScan(){
  151. unsigned char i;
  152. static unsigned char keyout = 0; //矩陣按鍵掃描輸出索引
  153. static unsigned char keybuf[4][4] = { //矩陣按鍵掃描緩衝區
  154. {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF},
  155. {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}
  156. };
  157. //將一行的 4 個按鍵值移入緩衝區
  158. keybuf[keyout][0] = (keybuf[keyout][0] << 1) | KEY_IN_1;
  159. keybuf[keyout][1] = (keybuf[keyout][1] << 1) | KEY_IN_2;
  160. keybuf[keyout][2] = (keybuf[keyout][2] << 1) | KEY_IN_3;
  161. keybuf[keyout][3] = (keybuf[keyout][3] << 1) | KEY_IN_4;
  162. //消抖後更新按鍵狀態
  163. for (i=0; i<4; i++){ //每行 4 個按鍵,所以迴圈 4 次
  164. //連續 4 次掃描值為 0,即 4*4ms 內都是按下狀態時,可認為按鍵已穩定的按下
  165. if ((keybuf[keyout][i] & 0x0F) == 0x00){
  166. KeySta[keyout][i] = 0;
  167. KeyDownTime[keyout][i] += 4; //按下的持續時間累加
  168. //連續 4 次掃描值為 1,即 4*4ms 內都是彈起狀態時,可認為按鍵已穩定的彈起
  169. }else if ((keybuf[keyout][i] & 0x0F) == 0x0F){
  170. KeySta[keyout][i] = 1;
  171. }
  172. }
  173. KeyDownTime[keyout][i] = 0; //按下的持續時間清零
  174. //執行下一次的掃描輸出
  175. keyout++; //輸出索引遞增
  176. keyout &= 0x03; //索引值加到 4 即歸零
  177. switch (keyout){ //根據索引,釋放當前輸出引腳,拉低下次的輸出引腳
  178. case 0: KEY_OUT_4 = 1; KEY_OUT_1 = 0; break;
  179. case 1: KEY_OUT_1 = 1; KEY_OUT_2 = 0; break;
  180. case 2: KEY_OUT_2 = 1; KEY_OUT_3 = 0; break;
  181. case 3: KEY_OUT_3 = 1; KEY_OUT_4 = 0; break;
  182. default: break;
  183. }
  184. }
  185. /* LED 動態掃描重新整理函式,需在定時中斷中呼叫 */
  186. void LedScan(){
  187. static unsigned char i = 0; //動態掃描索引
  188. P0 = 0xFF; //關閉所有段選位,顯示消隱
  189. P1 = (P1 & 0xF8) | i; //位選索引值賦值到 P1 口低 3 位
  190. P0 = LedBuff[i]; //緩衝區中索引位置的資料送到 P0 口
  191. if (i < 6){ //索引遞增迴圈,遍歷整個緩衝區
  192. i++;
  193. }else{
  194. i = 0;
  195. }
  196. }
  197. /* T0 中斷服務函式,完成數碼管、按鍵掃描與秒定時 */
  198. void InterruptTimer0() interrupt 1{
  199. static unsigned int tmr1s = 0; //1 秒定時器
  200. TH0 = T0RH; //重新載入過載值
  201. TL0 = T0RL;
  202. if (enBuzz){ //蜂鳴器發聲處理
  203. BUZZ = ~BUZZ; //驅動蜂鳴器發聲
  204. }else{
  205. BUZZ = 1; //關閉蜂鳴器
  206. }
  207. LedScan(); //LED 掃描顯示
  208. KeyScan(); //按鍵掃描
  209. if (flagStart){ //倒數計時啟動時處理 1 秒定時
  210. tmr1s++;
  211. if (tmr1s >= 1000){
  212. tmr1s = 0;
  213. flag1s = 1;
  214. }
  215. }else{ //倒數計時未啟動時 1 秒定時器始終歸零
  216. tmr1s = 0;
  217. }
  218. }
長按鍵功能實現的重點有兩個:第一,是在原來的矩陣按鍵掃描函式 KeyScan 內,當檢測到按鍵按下後,持續的對一個時間變數進行累加,其目的是用這個時間變數來記錄按鍵按下的時間;第二,是在按鍵驅動函式 KeyDriver 裡,除了原來的檢測到按鍵按下這個動作時執行按鍵動作函式 KeyAction 外,還監測表示按鍵按下時間的變數,根據它的值來完成長按時的連續快速按鍵動作功能。

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