吴坚鸿单片机程序风格赏析——（四）“鸿哥三宝”之74HC165（按键扫描篇）

admin · 发表于 2019-9-27 15:07

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（1）开场白：
这节将要跟大家介绍一下鸿哥的“三宝”，它们分别是74HC165,74HC595,ULN2003A.之所以它们在我心中的地位那么高，是因为很多工控小项目经常用到它。74HC165使我们从此不再为单片机的输入口不足而烦恼，我们用3根IO口就可以检测100多路的输入信号。74HC595使我们从此不再为单片机的输出口不足而烦恼，我们用4根IO口就可以驱动100多个继电器或者LED。而ULN2003A则大大简化了我们的三极管驱动电路，一个芯片就集成了7个三极管，它有500mA的驱动能力，内部自带续流二极管，用来驱动继电器的时候，二极管也省了。74HC165对静电很敏感，很脆弱，在通电的情况，绝对不要用手摸到他的引脚，我曾经用非绝缘的镊子来短接其输入口，烧坏了很多个，因此对于74HC165我们要懂得怜香惜玉，小心呵护。总之，“鸿哥三宝”实乃电子工程师居家旅行之必备良药。
（2）功能需求：每按一个按键，蜂鸣器就响一次。
（3）硬件原理：
（a）把两个74HC165联级起来，就可以达到用3根IO口来检测16个按键的目的。此电路的本质是并入串出的原理。具体的电路读者只要下载芯片资料一看就明。还是那句话，按键那里记得接20K左右的上拉电阻。
（b）用1个IO经过8050三极管来驱动有源蜂鸣器，有源蜂鸣器通电就一直响，断电就停止。
（4）源码适合的单片机

IC18f4520,晶振为22.1184MHz
（5）源代码讲解如下：
#include<pic18.h>       //包含芯片相关头文件

//补充说明：吴坚鸿程序风格是这样的，凡是输出IO后缀都是_dr,凡是输入的//IO后缀都//是_sr

#define  beep_dr  LATA2  //蜂鸣器输出
# define hc165_cp_dr LATA0 //74hc165的3根驱动IO之一
# define hc165_pl_dr    LATA1 //74hc165的3根驱动IO之一
# define hc165_q7_sr    RE0    //74hc165的3根驱动IO之一

//补充说明：吴坚鸿程序风格是这样的，凡是做延时计数阀值的常量
//前缀都用cnt_表示。
#define cnt_delay_cnt1 40 //按键去抖动延时阀值
#define cnt_voice_time 150  //蜂鸣器响的声音长短的延时阀值

//补充说明：吴坚鸿程序风格是这样的，凡是按键扫描函数都放在定时中
//断里，凡是按键服务程序都是放在main函数循环里。有人说不应该把子程序//放在中断里，别听他们，信鸿哥无坎坷。
void key_scan();                      //按键扫描函数,放在定时中断里
void key_service();                         //按键服务函数，放在main函数循环里

//补充说明：吴坚鸿程序风格是这样的，凡是switch()语句括号里面的变量名
//后缀都用_step表示。

unsigned char key_step=1;    //按键扫描步骤变量，在switch()语句的括号里
//补充说明：吴坚鸿程序风格是这样的，凡是按键或者感应输入的自锁变量名
//后缀都用_lock表示。
unsigned char key_lock1=0; //按键自锁标志
unsigned char key_lock2=0; //按键自锁标志
unsigned char key_lock3=0; //按键自锁标志
unsigned char key_lock4=0; //按键自锁标志

//补充说明：吴坚鸿程序风格是这样的，凡是计数器延时的变量
//后缀都用_cnt表示。
unsigned int  delay_cnt1=0;    //延时计数器的变量
unsigned int  delay_cnt2=0;    //延时计数器的变量
unsigned int  delay_cnt3=0;    //延时计数器的变量
unsigned int  delay_cnt4=0;    //延时计数器的变量

unsigned int voice_time_cnt;       //蜂鸣器响的声音长短的计数延时

//补充说明：吴坚鸿程序风格是这样的，凡是做类型的变量的分类
//后缀都用_sec表示。
Unsigned char key_sec=0;  //哪个按键被触发
Unsigned int key_status=0;  //一个字节8位，此处2个字节，共16位，每一位代表一////个按键的状态

//主程序
main()
{
ADCON0=0x00;
ADCON1=0x0f;                            //全部为数字信号
   ADCON2=0xa1;                            //右对齐
   RBPU=0;                                     //上拉电阻
   SSPEN=0;                                  //决定RA5不作为串口

TRISA2=0;  //蜂鸣器输出

TRISA0=0; //74hc165的3根驱动IO之一
TRISA1=0; //74hc165的3根驱动IO之一
TRISE0=1;  //74hc165的3根驱动IO之一

   T1CON=0x24;    //定时器中断配置
   TMR1H=0xFE;
TMR1L=0xEF;
   TMR1IF=0;
   TMR1IE=1;
   TMR1ON=1;
   TMR1IE=1;
//补充说明，以上的内容为寄存器配置，每种不同的单片机会有点差异，
//大家不用过度关注以上寄存器的配置,只要知道有这么一回事即可

   beep_dr=0;                            //关蜂鸣器,上电初始化IO

while(1)
{
                  CLRWDT(); //喂看门狗，大家不用过度关注此行
               key_service();       //按键服务
}

}


void key_scan()                               //按键扫描函数
{
   unsigned char j; //中间循环变量

   Key_status =0x0000; //每个按键的电平状态，共16个

   hc165_pl_dr=0;
   asm("nop");
   asm("nop");

   hc165_pl_dr=1;
   asm("nop");
   asm("nop");
   for(j=0;j<16;j++)
   {

      hc165_cp_dr=0;

      asm("nop");
      asm("nop");

      key_status=key_status<<1;
      if(hc165_q7_sr==1)key_status=key_status+1;

      hc165_cp_dr=1;

      asm("nop");
      asm("nop");
   }       //以上一小段代码是通过驱动2个74HC165来获取16个按键的电平状态
//key_status

//以下代码通过解析每一位电平状态来确定哪个按键被触发
   if((key_status &0x0001)==0x0001)
{
key_lock1=0;  //按键自锁标志清零
delay_cnt1=0; //按键去抖动延时计数器清零，此行非常巧妙
}
   else if(key_lock1==0)
   {
         ++ delay_cnt1;
         if(delay_cnt1> cnt_delay_cnt1) //延时计数去抖动
         {
            delay_cnt1=0;
key_lock1=1;
key_sec=1;       //触发1号键
         }

   }

   if((key_status &0x0002)==0x0002)
{
key_lock2=0;  //按键自锁标志清零
delay_cnt2=0; //按键去抖动延时计数器清零，此行非常巧妙
}
   else if(key_lock2==0)
   {
         ++ delay_cnt2;
         if(delay_cnt2> cnt_delay_cnt1) //延时计数去抖动
         {
            delay_cnt2=0;
key_lock2=1;
key_sec=2;       //触发2号键
         }

   }

   if((key_status &0x0004)==0x0004)
{
key_lock3=0;  //按键自锁标志清零
delay_cnt3=0; //按键去抖动延时计数器清零，此行非常巧妙
}
   else if(key_lock3==0)
   {
         ++ delay_cnt3;
         if(delay_cnt3> cnt_delay_cnt1) //延时计数去抖动
         {
            delay_cnt3=0;
key_lock3=1;
key_sec=3;       //触发3号键
         }

   }

   if((key_status &0x0008)==0x0008)
{
key_lock4=0;  //按键自锁标志清零
delay_cnt4=0; //按键去抖动延时计数器清零，此行非常巧妙
}
   else if(key_lock4==0)
   {
         ++ delay_cnt4;
         if(delay_cnt4> cnt_delay_cnt1) //延时计数去抖动
         {
            delay_cnt4=0;
key_lock4=1;
key_sec=4;       //触发4号键
         }

   }
//如果要接16个按键，读者可以继续往下添加类似的代码，本例只触发4个按键作为演示

}

void key_service()             //按键服务函数
{
      switch(key_sec)             //按键服务状态切换
      {
               case 1:// 1号键

// 补充说明:voice_time_cnt只要不为0蜂鸣器就会响，中断里判断voice_time_cnt不为0
//时，会不断自减，一直到它为0时，自动把蜂鸣器关闭
                                 voice_time_cnt= cnt_voice_time; //蜂鸣器响“滴”一声就停

                     key_sec=0; //相应完按键处理程序之后，把按键选择变量清零，
//避免一直触发
                     break;
               case 2:// 2号键
                              voice_time_cnt= cnt_voice_time; //蜂鸣器响“滴”一声就停
                     key_sec=0; //相应完按键处理程序之后，把按键选择变量清零，
//避免一直触发
                     break;
               case 3://3号键

                              voice_time_cnt= cnt_voice_time; //蜂鸣器响“滴”一声就停
                     key_sec=0; //相应完按键处理程序之后，把按键选择变量清零，
//避免一直触发
                     break;
               case 4://4号键

                              voice_time_cnt= cnt_voice_time; //蜂鸣器响“滴”一声就停
                     key_sec=0; //相应完按键处理程序之后，把按键选择变量清零，
//避免一直触发
                     break;


      }
}

//中断
void interrupt timer1rbint(void)
{
   if(TMR1IE==1&&TMR1IF==1) //定时中断
      {

            TMR1IF=0;    //定时中断标志位关闭
               TMR1ON=0; //定时中断开关关闭

               key_scan();                   //按键扫描函数
   if(voice_time_cnt)                      //控制蜂鸣器声音的长短
               {
                     beep_dr=1;       //蜂鸣器响
                     --voice_time_cnt;       //蜂鸣器响的声音长短的计数延时
               }
               else
               {
beep_dr=0;    //蜂鸣器停止
               }

   TMR1H=0xFe; //重新设置定时时间间隔
   TMR1L=0x00;
   TMR1ON=1;       //定时中断开关打开
   }
}

（6）小结：
有一些人咋看我的程序，觉得不咋地，甚至有人觉得臃肿多余，还不够精简。我在这里多分享一下这方面的经验。只要单片机ROM允许的情况下，写程序最重要的不是精简，因为刚开发一个项目的时候，把过多的时间用在精简优化上，反而会影响开发效率。应该像记流水账一样，想到哪一步就写哪一步的代码即可，代码多占点程序容量没关系，关键是不要影响程序运行效率，而且程序哪怕是记流水账也要有它的规律性。因为精简就意味着要用循环，要用数组这些元素，而程序一旦加入这些元素，其实后续的可读性与可改性就没有那么强。比如说我上面按键扫描那段程序key_scan()，其实4个按键的扫描程序都很有规律性，代码相似度有百分之九十。如果因为单片机ROM确实不够，我非要去优化，我只要加一个循环就可以大概省了四分之三的容量，但是一般容量允许的情况下，我没必要去优化容量。因为优化容量并不等于优化运行效率，而且影响易读性与可改性。(未完待续)

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