吴坚鸿单片机程序风格赏析——（一）按键行列扫描与蜂鸣器

admin · 发表于 2019-9-27 15:07

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（1）技术体会：在行列式扫描结构的薄膜按键里，干扰很大，按键扫描程序非常讲究，尤其是去抖动的处理。
（2）功能需求：每按一个按键，蜂鸣器就响一次。
（3）硬件原理：
（a）用4个IO来做2X2按键行列扫描，其中作为输入的2个IO口必须接上拉电阻20K左右。
（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。而无源蜂鸣器是要靠断断续续的开关信号来驱动才能响，就是要频率来驱动。
（4）源码适合的单片机

IC18F4620,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  LATA1  //蜂鸣器输出

#define key_dr1 LATB3  //2X2按键行输出
#define key_dr2 LATB4 //2X2按键行输出

#define key_sr1 RB6 //2X2按键行输入
#define key_sr2 RB7 //2X2按键行输入

//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 25 //按键去抖动延时阀值
#define cnt_delay_cnt2 5 //按键行输出信号稳定的小延时阀值

#define cnt_voice_time 60  //蜂鸣器响的声音长短的延时阀值
void delay1(unsigned int de)  ;//小延时程序，时间不宜太长，因为内部没有喂看门狗

//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
//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 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

//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

   TRISB3=0;          //配置按键行扫描IO为输出
   TRISB4=0;          //配置按键行扫描IO为输出
   TRISB6=1;          //配置按键列扫描IO为输入
   TRISB7=1;          //配置按键列扫描IO为输入

   T1CON=0x24;    //定时器中断配置
   TMR1H=0xF5;
   TMR1L=0x5F;
   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
{
   //补充说明：如果中断一次就把所有的按键都扫描完，中断占用的时间片就会太多，势//必会影响main函数里其他子程序的运行，为了避免一口气把所//的按键都扫描完，此
//处用switch语句把4个按键分成2等分，一次中断只扫描2个按键
switch(key_step) //按键扫描步骤，
{
      case 1: //扫描1号键，2号键
               key_dr1=0;    //按键行扫描输出第一行低电平
               key_dr2=1;
               delay_cnt2=0;  //延时计数器清零
               key_step++;    //切换到下一个运行步骤
               break;
      case 2:
               delay_cnt2++;
               if(delay_cnt2>cnt_delay2) //小延时，但不是去抖动延时，替代一直受网友争议的delay1(40)
               {
                     delay_cnt2=0;
                     key_step++;    //切换到下一个运行步骤
               }
               break;
      case 3:
               if(key_sr1==1&&key_sr2==1)
               { //如果没有按键按下，则2个IO输入都是高电平
                     key_step++; //如果没有按键按下，下一个中断扫描下2个
//按键
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_sr1==0&&key_sr2==1&&key_lock1==0)
               {    // key_lock1按键自锁，避免按键一直触发，下降沿有效
                     ++delay_cnt1;  //延时计数器
//补充说明:有按键触发之后，不要马上响应，要延时一段时间去抖动，此处本人设计非常
//巧妙，很多人仅仅知道按键延时的时候要保证还能去处理别的程序，这样是还不够的，
//在延时去抖动的时候，还必须要监控延时这段时间里，按键IO输入口是否会由于受到某//种干扰突然由低变成高，如果一旦变成高，那么延时计数器delay_cnt1必须重新清零
//我当年就是因为这样处理，把卖给富士康100台受干扰死机的设备修好了，老板马上
//给我加薪1000元。
                     if(delay_cnt1>cnt_delay_cnt1)  //延时计数器超过一定的数值
                     {
                           delay_cnt1=0;
key_lock1=1;  //自锁按键置位,避免一直触发,只有松开按键，
//此标志位才会被清零
                                    key_sec=1;       //触发1号键
                     }

               }
               else if(key_sr1==1&&key_sr2==0&&key_lock1==0)
               {
                     ++delay_cnt1;
                        if(delay_cnt1>cnt_delay_cnt1)
                        {
                              delay_cnt1=0;
key_lock1=1;  //自锁按键置位,避免一直触发
                                       key_sec=2;       //触发2号键

                     }
                  }
            break;

      case 4:    //扫描//扫描3号键，4号键
               key_dr1=1;
               key_dr2=0; //按键行扫描输出第二行低电平
               delay_cnt2=0;  //延时计数器清零
               key_step++;    //切换到下一个运行步骤
               break;
      case 5:
               delay_cnt2++;
               if(delay_cnt2>cnt_delay2) //小延时，但不是去抖动延时，替代一直受网友争议的delay1(40)
               {
                     delay_cnt2=0;
                     key_step++;    //切换到下一个运行步骤
               }
               break;
      case 6:
               if(key_sr1==1&&key_sr2==1)
               {
                     key_step++;
key_lock1=0;
                        delay_cnt1=0;

               }
Else if(key_sr1==0&&key_sr2==1&&key_lock1==0)
               {
                     ++delay_cnt1;
                     if(delay_cnt1>cnt_delay_cnt1)
                     {
                           delay_cnt1=0;
key_lock1=1;
                                    key_sec=3;       //触发3号键
                     }

               }
               else if(key_sr1==1&&key_sr2==0&&key_lock1==0)
               {
                     ++delay_cnt1;
                        if(delay_cnt1>cnt_delay_cnt1)
                        {
                              delay_cnt1=0;
key_lock1=1;  //自锁按键置位,避免一直触发
                                       key_sec=4;       //触发4号键

                     }
                  }
            break;
   }
if(key_step>6) //第1组按键与第2组按键反复轮流扫描
{
      key_step=1;
}
}

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=0xF5;    //重新设置定时时间间隔
   TMR1L=0x5F;
   TMR1ON=1;       //定时中断开关打开
   }
}

void delay1(unsigned int de)
{
      unsigned int t;
      for(t=0;t<de;t++);
}

（6）小结：
以上是我常用的编程结构。后续我做的所有项目基本上是这样一种编程结构。这一节技术上要特别重视按键扫描。有按键触发之后，不要马上响应，要延时一段时间去抖动，此处本人设计非常巧妙，很多人仅仅知道按键延时的时候要保证还能去处理别的程序，这样是还不够的，在延时去抖动的时候，还必须要监控延时这段时间里，按键IO输入口是否会由于受到某种干扰突然由低变成高，如果一旦变成高，那么延时计数器delay_cnt1必须重新清零，我当年就是因为这样处理，把卖给富士康100台受干扰死机的设备修好了，老板马上给我加薪1000元。(未完待续下一节)

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