单片机按键模块设计
单片机按键模块设计
单片机按键模块设计一、硬件设计1、按键的类型选择按键的类型有很多种，常见的有机械按键和触摸按键。
机械按键通过金属触点的闭合和断开来产生电信号，具有成本低、可靠性高的优点，但寿命相对较短，容易产生抖动。
触摸按键则通过电容感应或电阻感应来检测触摸动作，寿命长、外观美观，但成本相对较高，且容易受到外界干扰。
在一般的单片机应用中，机械按键通常是更经济实用的选择。
2、按键的连接方式按键可以采用独立式连接或矩阵式连接。
独立式连接适用于按键数量较少的情况，每个按键单独连接到单片机的一个 I/O 口上，这种方式简单直观，但占用的 I/O 口资源较多。
矩阵式连接则适用于按键数量较多的情况，通过将按键排列成矩阵形式，利用行线和列线的交叉点来识别按键，大大节省了 I/O 口资源，但编程相对复杂。
以 4×4 矩阵按键为例，我们需要 8 个 I/O 口，其中 4 个作为行线，4 个作为列线。
当某个按键被按下时，对应的行线和列线会接通，通过扫描行线和列线的状态，就可以确定被按下的按键。
3、上拉电阻的使用为了保证单片机能够正确检测按键的状态，通常需要在按键连接的I/O 口上加上拉电阻。
上拉电阻将I/O 口的电平拉高，当按键未按下时，I/O 口处于高电平；当按键按下时，I/O 口被拉低为低电平。
上拉电阻的阻值一般在10KΩ 左右。
4、消抖处理由于机械按键在按下和释放的瞬间，触点会产生抖动，导致单片机检测到的电平不稳定。
为了消除这种抖动，通常采用软件消抖或硬件消抖的方法。
软件消抖是在检测到按键状态变化后，延迟一段时间（一般为10ms 20ms），再次检测按键状态，如果状态保持不变，则认为按键有效。
这种方法简单易行，但会增加程序的执行时间。
硬件消抖则是通过在按键两端并联电容或使用专用的消抖芯片来实现。
电容可以吸收触点抖动产生的尖峰脉冲，使电平稳定。
但硬件消抖会增加硬件成本和电路复杂度。
二、软件编程1、按键扫描程序在软件编程中，需要编写按键扫描程序来检测按键的状态。
基于51单片机的简易计算器论文设计
基于51单片机的简易计算器论文设计摘要：计算器是一种常见的电子设备，用于数学计算。
随着科技的迅速发展，计算器不再是一种巨大且笨重的机械设备。
相反，它们变得迷你、便携且功能强大。
本论文旨在设计和实现一种基于51单片机的简易计算器。
该设计利用了51单片机的优点，如低功耗、成本低廉和易于学习等特点。
本论文介绍了设计和实现的过程，包括硬件电路设计、软件程序编写以及性能测试等方面。
1.引言计算器广泛应用于日常生活和学习中，人们常常需要进行加减乘除等简单的数学计算。
为了提供便捷的计算功能，传统计算器使用专用的集成电路设计。
然而，这种计算器成本较高，体积较大，且功能有限。
为了满足市场需求，我们设计了一款基于51单片机的简易计算器。
2.硬件电路设计2.1键盘模块键盘模块采用矩阵键盘设计，包括数字键0-9、运算符键+、-、*、/以及等于键=。
采用矩阵建构可以减少IO口资源的使用，并简化设计。
2.2显示模块显示模块采用液晶显示器，能够清晰地显示数字、运算符和结果。
为了实现更好的用户交互体验，还可以添加背光模块。
2.3控制电路控制电路由51单片机和其他常用电子元件组成，可以通过编程控制键盘的输入和显示模块的输出。
其中，51单片机充当了控制中心的作用，负责接收键盘输入、解析用户命令、进行数学计算和控制显示模块的显示。
2.4电源电路电源电路用于提供稳定的电源给整个计算器系统。
电源电路由电池、稳压电路和滤波电路组成，能够为计算器提供稳定的电压和电流。
3.软件程序设计软件程序设计是整个计算器系统的核心。
主要功能包括接收键盘输入、解析输入、进行数学计算、控制显示模块的显示和处理异常情况。
3.1键盘输入接收软件程序通过扫描键盘矩阵来接收键盘输入。
当用户按下一些键时，软件程序会检测到相应的按键信号，并将其转换为数值或运算符。
3.2输入解析软件程序能够解析用户的输入，判断用户输入的是数字还是运算符，并将其保存在相应的变量中。
同时，软件还可以处理异常输入，如除以零等情况。
单片机实现PS_2键盘的接口设计及模块化编程
本栏目责任编辑：谢媛媛开发研究与设计技术１ＰＳ／２通讯简述ＰＳ／２接口有４个有效管脚：电源地、５Ｖ、数据和时钟，见图１。
主机提供５Ｖ，并且外设的地连接到主机的电源地上。
数据和时钟都是集电极开路的。
ＰＳ／２外设履行一种双向同步串行协议。
换句话说，每次数据线上发送一位数据并且每在时钟线上发一个脉冲就被读入。
外设可以发送数据到主机而主机也可以发送数据到外设，但主机总是在总线上有优先权，它可以在任何时候抑制来自于外设的通讯，只要把时钟拉低即可。
２键盘构成及其硬件设计键盘由按键阵列和识键、通讯电路构成。
键盘按键构成的电路原理如图２。
按键设置在行列线交叉点上，行列线分别连接到按键开关的两端。
行线通过上拉电阻接到＋５Ｖ上。
平时无按键动作时，行线处于高电平状态，当有按键按下时，行线电平状态将由与此行线相连的列线电平决定。
如果列线为低电平，则行线为低电平；如果列线为高电平，则行线也为高电平。
这是识别矩阵键盘按键是否被按下的关键。
图２键盘按键构成的电路原理本设计以ＡＴ８９Ｃ５２为例，对键盘按键阵列的扫描以及与ＰＣ机的通讯电路进行设计，见图３。
其中ＫＥＹ＿ＣＬＫ和ＫＥＹ＿ＤＡＴ对应ＰＳ／２接口的时钟线和数据线，负责键盘与ＰＣ机之间的通讯对话。
３模块化编程设计键盘程序需要按ＰＳ／２协议要求跟主机ＰＳ／２接口进行正常的通讯，同时对键盘按键进行扫描及去抖，并向主机发送按键相应的扫描码（包括通码和断码）。
其模块流程如图４。
３．１ＰＳ／２协议接口通讯模块主机和外设通过ＰＳ／２接口进行双向通讯。
从外设发送到主机的数据在时钟信号的下降沿（当时钟从高变到低的时候）被读取；从主机发送到外设的数据在上升沿（当时钟从低变到高的时候）被读取。
不管通讯的方向怎样，外设总是产生时钟信号。
图３键盘控制电路图３．１．１设备到主机的通讯过程当键盘想要发送数据时它首先检查时钟以确认它是否是高电平；如果不是，那么是主机抑制了通讯，设备必须缓冲任何要发送的数据，直到重新获得总线的控制权（键盘有１６字节的缓冲区）。
基于单片机的智能LED台灯设计,附电路图、成品演示图、源程序
关闭的功能。该传感器检测距离通过编写程序控制。 以上的程序见附录三。
4 总结
该设计实现了自动检测屋内是否有人并自动开启/关闭功能；台灯具有光亮 度调节功能；具有时间显示功能；具有温度显示功能；具有闹铃功能。但在细节 方面还有不足之处。LED 亮度达不到很亮的程度，只能在一个很小的范围变化， 以致于光亮度不够。
附录一 实物照片
附录二 硬件电路图
附录三 程序
#include<reg52.h> #include<shizhong.h> void delay(uint z) {
uint x,y; for(x=z;x>0;x--)
for(y=110;y>0;y--); } void delay1(unsigned char t)
图 9 红外传感电路
检测屋内是否有人我们选用 BIS0001 红外热释传感器，因为该传感器灵敏度 好，好控制，而且价钱不贵。3 脚接电源 VCC，1 脚接地，2 脚通过一个 NPN 型 的三极管接至单片机的 P37 口。由于该传感器的带负载能力较弱，加一个三极管 作为其驱动电路，当 P37 口给低电平时有效。检测距离可通过软件调节。
图 6 时钟模块电路
因为 DS12C887 时钟芯片的集成度都很高，而且它自带锂电池，即使断电了 时钟仍然在工作，所以我们选择了 DS12C887 时钟芯片作为时钟。各脚的连接见 图 6.由于其集成度很高，我们只需按照其数据手册焊接电路即可。 2.6 闹铃模块电路设计 闹铃模块电路如图 7，
图 7 闹铃模块电路
2.2 按键模块电路设计 按键模块电路如图 3，
图 3 按键模块电路
按键 K5、K6 用来调节台灯的亮度，K7 控制模式，即控制台灯是工作在感应 模式下还是工作在手动模式下，亦或是关闭状态。其余的用作调节时钟以及闹铃。 按键均采用低电平有效连接方式。通过按下按键 K5 可以让台灯变暗，按下按键 K6 可以让台灯变亮。其余几个 S1 到 S4 按键可以对时钟进行设置调节，并调节 设置闹铃，当时间与设置的时间一致是闹铃报警，即蜂鸣器响。
基于51单片机的智能台灯设计
— 171 —基于51单片机的智能台灯设计郭鹏程 王新元 叶其忠（沈阳航空航天大学，辽宁 沈阳 110136）【摘 要】台灯基本是一般家庭的必需品，一款智能的台灯将会对大家带来很多便利。
本创意是以单片机为核心，综合运用传感技术，达到以下三种工作模式，学习模式（可以防止用眼疲劳）、睡眠模式（一段时间之后可以自动熄灭）及起夜模式（当夜晚有人走动时自动开灯）并带有时间显示，闹铃提醒的功能。
本产品具有较强的应用性，具有节能省电、使用方便、保护眼睛、防止入室盗窃等诸多优点，同时也是未来台灯必然的发展趋势。
【关键词】台灯 智能 传感技术 单片机1作品介绍与特色本产品具有学习模式、睡眠模式及起夜模式并带有时间显示，闹铃提醒等功能。
（1）学习模式主要起保护视力、缓解疲劳、节能的作用。
在学习模式下，当热释电红外传感器检测有人并且外界环境较暗时会打开LED 灯，如果在学习时间较长时，可以通过语音播报系统进行休息提示，达到预防近视缓解视疲劳的效果，学习结束后，如果台灯附近没有人，无论光强还是光弱都可自动关灯，实现节能的目的。
（2）睡眠模式主要起提高睡眠质量、防止儿童怕黑、节能和方便作用。
在睡眠模式下，如果有儿童怕黑，定时时间内光线逐渐变暗，可以提高使用者的睡眠质量，家长也可放心睡觉，不用担心关灯问题，达到节能效果。
（3）起夜模式主要夜晚起夜时自动开灯和防止入室盗窃功能。
在起夜模式下，当微波雷达检测到有人活动时，台灯会自动点亮，如果有入室盗窃的发现台灯点亮就很有可能会被房屋主人发现，或者仓皇逃跑。
（4）“基于51单片机设计的智能台灯”利用各种传感器模块，实现以上三种功能，在传统家用电器中，这种设计肯定会给人们带来意想不到的便利。
可通过按键切换按下按键切换工作模式，操作十分简单。
（5）台灯设计成本低廉，使用的模块等在市场上都可很容易买到，经实践得知电路和程序都比较简单，实用性较强，贴合生活实际，易于开发和生产。
2总体硬件系统设计方案该系统主要由硬件和软件两大系统组成。
单片机的模块化设计方法
单片机的模块化设计方法单片机作为嵌入式系统的核心部件，应用广泛且日益重要。
在单片机的开发过程中，模块化设计方法被广泛应用，以提高开发效率、提升系统可维护性和可扩展性。
本文将介绍单片机的模块化设计方法，并针对不同应用场景提出了几种常见的模块化设计策略。
一、模块化设计的概念模块化设计是将系统划分为相互独立、功能完整、可重用的模块，在开发过程中逐步组合模块以达到系统的设计目标。
通过模块化设计，可以实现模块间的低耦合、高内聚，使得系统的开发和维护更加容易。
二、单片机模块化设计的好处1. 提高开发效率：通过模块化设计，可以将复杂系统分解为独立功能的模块，各个模块可以并行开发，提高开发效率。
2. 减少系统复杂度：模块化设计使得系统结构清晰，各个模块之间通过接口进行通信，减少系统的复杂度。
3. 提高系统可维护性：模块化设计使得系统结构清晰可见，模块间的独立性可以方便维护和测试。
4. 提高系统可重用性：通过模块化设计，可以将一些通用性的模块进行封装，方便在不同项目中重复使用。
三、模块化设计方法1. 基于功能的模块化设计：按照系统的功能进行模块划分，每个模块负责完成一个特定的功能，模块之间通过接口进行通信。
这种方法适用于功能相对独立、较小规模的系统。
2. 基于层次的模块化设计：按照系统的层次关系进行模块划分，将系统分为底层驱动模块、中间控制模块和上层应用模块。
各个层次之间通过接口进行通信，实现功能的层次化分解。
这种方法适用于系统功能较为复杂的情况。
3. 基于事件驱动的模块化设计：将系统划分为事件处理模块和事件产生模块。
事件产生模块负责监测外部事件或者内部状态变化，并向事件处理模块发送事件消息。
事件处理模块根据接收到的事件消息进行相应的处理。
这种方法适用于异步事件比较多的系统。
四、模块化设计实例分析以智能家居系统为例，介绍基于功能的模块化设计方法。
智能家居系统可以分为以下几个功能模块：温度监测模块、照明控制模块、安防监控模块和电器控制模块。
基于单片机的按键控制LED数码管共阴极动态显示电路设计报告毕业论文
基于单片机的按键控制LED数码管共阴极动态显示电路设计报告毕业论文本篇报告将详细介绍基于单片机的按键控制LED数码管共阴极动态显示电路的设计。
一、引言LED数码管是一种常用的数字显示器件，广泛应用于各种计数器、时钟和计时器等电子设备中。
本设计旨在利用单片机实现对LED数码管的动态显示，并通过按键控制显示的数字。
二、设计方案1.系统结构本系统采用基于单片机的数字显示方案，其中包括一个单片机、数码管显示模块和按键模块。
单片机负责接收按键输入信号，并根据输入信号控制数码管显示相应的数字。
2.系统设计（1）数码管显示模块：该模块由共阴极LED数码管组成，共阴极接地，通过接通不同的端口线来控制数码管显示不同的数字。
（2）按键模块：该模块由多个按键组成，用于用户输入指定的数字。
每个按键接一个IO脚，通过按下不同的按键，触发不同的端口输入。
（3）单片机：本设计选用51单片机作为控制核心，通过IO口与数码管显示模块和按键模块连接。
单片机根据按键输入信号的变化，对数码管进行动态显示。
3.设计过程（1）针对单片机的接线设计：将单片机的IO口分别与数码管显示模块和按键模块连接。
将数码管的共阳极接电源正极，数码管的各段(即a、b、c、d、e、f、g)接单片机的IO脚。
（2）针对单片机软件设计：设计单片机程序实现按键输入的检测和数码管动态显示的控制。
首先初始化IO口，设置按键引脚为输入端口，设置数码管引脚为输出端口。
然后循环检测按键的状态。
当检测到按键被按下时，根据按键的不同选择分别显示不同的数字。
4.功能要求（1）按下不同的按键，数码管能够显示相应的数字，实现动态显示。
（2）按键输入具有去抖功能，避免误触发。
（3）程序运行稳定，能够正确响应按键输入，显示正确的数字。
三、实验结果经过实验验证，本设计实现了按键控制LED数码管共阴极动态显示的功能要求。
按下不同的按键，数码管能够正确显示相应的数字，程序运行稳定，无误触发现象。
基于单片机的电梯控制系统设计
基于单片机的电梯控制系统设计随着现代社会的快速发展，电梯已成为人们日常生活中不可或缺的运输工具。
为了提高电梯的运行效率，保证其安全可靠性，设计一种基于单片机的电梯控制系统。
该系统以单片机为核心，结合传感器、按键、显示等模块，实现对电梯的运行状态、楼层信号、呼梯信号的实时监控与显示。
一、系统硬件设计1、单片机选择本设计选用AT89S52单片机作为主控芯片，该芯片具有低功耗、高性能的特点，内部集成了丰富的外围设备，方便开发与调试。
2、输入模块设计输入模块主要包括楼层传感器和呼梯按钮。
楼层传感器采用光电式传感器，安装在各楼层，用于检测电梯的运行状态和位置；呼梯按钮安装在电梯轿厢内，用于收集用户的呼梯信号。
3、输出模块设计输出模块主要包括显示模块和驱动模块。
显示模块采用LED数码管，用于实时显示电梯的运行状态、楼层位置等信息；驱动模块包括继电器和指示灯，用于控制电梯的运行和指示状态。
4、通信模块设计通信模块采用RS485总线，实现单片机与上位机之间的数据传输与通信。
二、系统软件设计1、主程序流程图主程序主要实现电梯控制系统的初始化、数据采集、处理与输出等功能。
主程序流程图如图1所示。
图1主程序流程图2、中断处理程序中断处理程序主要包括外部中断0和定时器0的中断处理。
外部中断0用于处理楼层传感器的信号，定时器0用于计时和速度控制。
三、系统调试与性能分析1、硬件调试首先对电路板进行常规检查，包括元器件的焊接、电源的稳定性等；然后分别调试输入、输出、通信等模块，确保各部分功能正常。
2、软件调试在硬件调试的基础上，对软件进行调试。
通过编写调试程序，检查各模块的功能是否正常；利用串口调试工具，对通信模块进行调试。
3、性能分析经过调试后的电梯控制系统，其性能稳定、运行可靠。
该系统能够实现对电梯运行状态、楼层信号、呼梯信号的实时监控与显示，并且具有速度快、安全可靠等特点。
该系统还具有成本低、易于维护等优点，适用于各种场合的电梯控制。
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点亮LED1
}
}
……;
} }
// 点亮
Proteus-Keil联合调试仿真
? 运行
任务2 键盘中断设计
任务描述：
项目组掌握独立式键盘设计后，现要求用 1个按键控制流水灯运行 样式，初始时8个LED 按从头到尾方式循环运行，当按下按键，首尾两灯 点亮向中间，到中间后返回首尾的循环运行，再次按下按键又转为从头到 尾循环运行…… ，即1 个按键交替切换流水灯的两种运行样式。
{
while(!P2_0); // 等待闭合释放
P1=led_light[0]; //
点亮LED0
}
}
if(P2_1==0)
// 判断key1 被按下
{
key_delay();// 去抖延时10ms
if(P2_1==0)
// 再次判断key1 按下
{
while(!P2_1); // 等待闭合释放
P1=led_light[1]; //
单元5 按键模块设计
回顾
1 ，数码管显示原理？ 2 ，静态数码管工作原理？ 3 ，动态数码管工作原理？ 4，AT89C51 有几个定时器？各是多少位的
？请简述定时器实现定时原理？
5，8051 单片机定时 / 计数器工作方式有多少种 ？
6，如何设置 8051 单片机工作在定时 / 计数模式 下？
7 ，如何启动定时器工作？
1,中断的概念
? 【例5-2】电路如5-10示，8个LED流水灯安装 在P1口，按键 K0安装在 P2.0 上，采用独立式按 键识别，实现任务描述中要求的功能。
if(P2_0==0)
// 再次判断
Y
{
N
闭合释放？
while(!P2_0); // 等待闭合释放
P1_0=0; // 点亮LED
Y
} }
P1.0=0 点亮 LED
if(P2_1==0)
// 判断 key1 被按下
{ key1 按下
key_delay();// 去抖延时 10ms
if(P2_1==0)
任务分析：
键盘实际上是一组开关的集合：当键按下时，两根导线接通；释放 时，两根导线不通。8 个按键的键盘电路可考虑在P2 口上设计，8个LED 电路仍然安装在单片机P1 口。8个按键分别对应控制8个LED ，按下按键 则点亮对应的灯。
独立式键盘工作原理及应用
? 独立式键盘的组成是由若干个按键与单片机的I/O口一一 的对应连接,然后通过读取单片机I/O的电平状态来确认哪 个对应的按键被按下,一般一个独立式按键对应一个功能, 可以通过按键的组合来实现多个功能。
N
key1按下?
N
key2按下?
N
key3按下?
N
key4按下?
N
key5按下?
N
key6按下?
N
key7按下?
N
Y 点亮LED0 Y 点亮LED1 Y 点亮LED2 Y 点亮LED3 Y 点亮LED4 Y 点亮LED5 Y 点亮LED6 Y 点亮LED7
? 主程序设计：
#includeAT89X51.H unsigned char code
任务分析：
此任务设计有两个主要功能模块，一是按键的判断，二是 LED 流水 灯的运行。通过前面单元的学习得知，这两个功能在主程序中无限循环判 断执行，正常人完成一次按键的时间需要 20ms ，而LED 流水灯运行频率 应小于50Hz （即应大于20ms 走一个灯，否则运行太快人眼无法识别）， 那么如果单片机CPU 在执行流水灯显示延时程序期间，正好发生按键， CPU 无法运行按键扫描程序而导致按键判断的丢失，如果 1s 或更长时间 走一个灯，那么丢失按键的现象将更加严重。由此可见普通的程序查询独 立式按键设计方法在此任务设计是无法胜任的。本任务将介绍单片机重要 的内部资源—中断系统，它将有效解决上述问题。
键按下
前沿抖动
闭合稳 定
后沿抖动
应用举例：例5-1
开始
#includeAT89X51.H void main()
P2.0=0?
N
{
Y
while(1)
{
软件延时 10ms
if(P2_0==0) // 判断key0 被按下
{ key_delay();// 去抖延时 10ms
P2.0=0?
N
key0 按下
P2.0
key0
P2.1
key1
.2
key2
P2.3
key3
P2.4
key4
P2.5
key5
key6
P2.6
key7
P2.7
? 抖动：当用手按下一个键时，往往出现按键在闭合和断开位置之 间来回跳动多次才能到闭合稳定状态的现象；在 释放一个键时， 也会出现类似的情况，这种情况就是抖动。按下一个键时产生前 沿抖动，释放一个键时产生后沿抖动。抖动的持续时间随键盘簧 片的材料和操作员而异，通常在5~10ms 。而5~10ms 已经对 程序进行多次循环扫描执行，显而易见，抖动问题不解决，就会 引起对闭合键的多次识别。 。
// 再次判断
{
P2.1=0?
N
Y
软件延时 10ms
while(!P2_1); // 等待闭合释放
P1_0=1; // 熄灭LED
P2.1=0?
N
}
}
Y
} }
N
闭合释放？
Y
P1.0=1 熄灭 LED
任务实施
? 1. Proteus电路设计 ? 2. Keil C51程序设计 ? 3. Proteus-Keil联合调试仿真
8，请简述DS1302 读取时间的编程过程？
本单元任务
? 任务1 独立式键盘设计 ? 任务2 键盘中断设计 ? 任务3 矩阵式键盘设计 ? 任务4 多个外部中断设计
任务1 独立式键盘设计
任务描述：
众多嵌入式单片机系统、嵌入式单片机产品设备中，键盘模块都是 必不可少的，比如手机及各种智能家电等。本任务通过按键控制点亮流水 灯（8个按键分别对应控制8个LED ），学习最简单的键盘—独立式按键 设计方法。
led_lig ht[]={0XFE,0XFD,0XFB,0XF7,0XEF,0X DF,0X BF,0X7 F};
LED对应的编码
void main() {
while(1)
{
if(P2_0==0) //判断key0 被按下
{
key_delay();//去抖延时10ms
if(P2_0==0)
// 再次判断key0 按下
硬件电路图
? （1）程序流程
由独立式键盘工作原理得知，按键 是否按下是通过读取按键对应的 IO的电平变化而判断的，在程序 设计上，即通过读取按键对应IO 口的电平是否为低（软件去抖）来 决定哪个按键被按下，当判断 key0被按下，则点亮LED0；当判 断key1被按下，则点亮LED1……
。
开始
key0按下?