文章目录
前言
一、硬件电路设计
1.开发板用户按键硬件电路
2.按键检测接法
3.按键检测电路考虑因素
二、软件设计
1.寄存器解析
1.1.端口数据寄存器
1.2.端口上拉电阻控制寄存器
2.GPIO输入按键检测实验（单个c文件）
2.1.头文件引用和路径设置
2.2.编写代码
3.流水灯实验（多个c文件）
3.1.工程需要用到的c文件
3.2.头文件引用和路径设置
3.3.编写代码
总结
前言
做完了GPIO点灯实验，成就感满满，不知道小白的我是不是入门了，哈哈！开始做下一个GPIO按键检测的实验。
一、硬件电路设计
1.开发板用户按键硬件电路
轻触按键又称轻触开关（下文简称按键），是电路中常用的一种开关元器件，也是一种常用的人机接口。广泛用于家电、数码产品、便携仪产品、电脑产品等电子设备中。STC8A8K64S4A12开发板上设计了4个用户按键KEY1、KEY2、KEY3、KEY4，当使用KEY1和KEY2时，可短接J26端子的P37
KEY1、P36
KEY2。程序中通过读取这些按键对应的GPIO的状态（高电平或低电平）可判断该按键是否按下，这种电路的形式称为高低电平接法，这种检测按键的方法称为按键高低电平检测。
图1：开发板按键检测电路及实物图
表1：用户按键引脚分配
轻触按键，顾名思义我们只需要施加很小的力量即可改变开关连接的状态。轻触按键在所需外力作用下（按下按键）触点导通，无外力作用时（释放按键）触点断开，如下图所示：
图2：轻触按键原理
2.按键检测接法
高低电平式接法是最常见的按键检测的接法，顾名思义，该接法就是需要单片机引脚具有高低电平的检测能力，也就是常见的GPIO引脚即可。高低电平式接法又可分为两种：独立式接法和行列式接法。行列式接法是利用单片机的GPIO口组成行与列，在行与列的每一个交点处连接按键。故也称为矩阵式按键，该接线方法最大的优势是可以使用较少的GPIO口实现较多按键的检测，这个在矩阵按键扫描实验中会详细介绍。独立式接法的含义就是使用单片机的一个GPIO引脚检测一个按键的状态，有多少按键需检测就需要多少个GPIO引脚，对每个按键的检测相互独立。独立式按键接法一般会用低电平有效的方式，即按键按下是GPIO输入为低电平，如下图所示。
图3：独立式接法
上图中的电阻R的作用是将GPIO输入端口不确定的信号通过该电阻钳位在高电平状态。我们知道数字电路有三种状态：高电平、低电平和高阻状态，有些应用场合并不希望出现高阻状态，这时加上拉电阻即可让GPIO输入端口保持确定的状态。按键释放时，因为上拉电阻R的关系，GPIO输入检测是高电平，按键闭合时，GPIO短接到GND，输入检测是低电平。这样，单片机根据GPIO的输入状态即可确定按键是否按下。
■按键检测知识扩展：ADC通过电阻分压检测多个按键按键检测除了高低电平检测的方法之外，还有一种方法是使用ADC通过电阻分压检测多个按键，这种按键检测的电路形式称为分压式接法。分压式接法，使用的单片机引脚必须具有ADC功能，根据检测口测得的不同的电压值来识别是哪个按键被按下。如下图所示，是分压式接法的原理示意图。这种方法最大的好处是节省IO资源，它只需一个具有ADC功能的IO即可实现多个按键的检测，它适用于IO资源紧张的场合，如一些电磁炉的按键使用的就是这种方法。相对于高低电平检测，这种方法在编程上要复杂一些，需要事先计算好分压的电压值，存储于“表”中，程序运行时，采样到电压值后查表即可获知是哪个按键按下。
图4：分压式接法原理
3.按键检测电路考虑因素
按键检测电路设计的时候，需要我们考虑两个方面：按键释放时GPIO口状态的确定和按键消抖。1)按键释放时GPIO口状态的确定按键检测电路中，当按键释放后要能保证GPIO口电平是确定的，即按键释放时GPIO口固定为高电平或低电平。开发板RN1排阻就是满足用户按键释放时，在单片机GPIO口上保持高电平。2)按键消抖对于按键硬件上的消抖，一般常用的方式是在按键上并接一个容值约0.1uF左右电容，利用电容两端的电压不能突变的特性，消除抖动时产生的毛刺电压。虽然电容可以起到消除抖动的作用，但是在考虑按键灵敏度的情况下，电容时无法完全消除抖动的，消除抖动还需要软件的配合。开发板上按键电路没有增加硬件消抖，开发板使用的是软件消抖，这对于一般的按键检测已经完全足够。
3)GPIO口保护开发板按键检测电路中还串有排阻RN12，该排阻阻值欧姆，串在单片机GPIO口和按键引脚中，起到保护GPIO口的目的。分析：如果GPIO口不小心误配置为输出模式，并且输出高电平，则分析下电路可知，此时如果没有排阻RN12，若按下用户按键，则单片机GPIO口（控制输出高电平）直接和GND相连，会损坏GPIO口。
二、软件设计
1.寄存器解析
1.1.端口数据寄存器
下图是对端口数据寄存器P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7的描述，端口数据寄存器各位代表对应端口的GPIO口，在完成对配置寄存器设置后，可直接读取端口引脚电平。
图5：端口数据寄存器
1.2.端口上拉电阻控制寄存器
下图是对端口上拉电阻控制寄存器P0PU、P1PU、P2PU、P3PU、P4PU、P5PU、P6PU、P7PU的描述，这些特殊功能寄存器不支持位寻址。端口上拉电阻控制寄存器各位代表对应端口的GPIO口是否使能其上拉电阻，在完成对该寄存器设置后，相应GPIO端口便在单片机内部有了上拉电阻。该功能使得GPIO口在硬件电路设计时具有了更多的灵活性。但务必知晓端口上拉电阻控制寄存器为扩展SFR，逻辑地址位于XDATA区域，访问前需先将P_SW2寄存器的最高位（EAXFR）置1。
图6：端口数据寄存器
2.GPIO输入按键检测实验（单个c文件）
2.1.头文件引用和路径设置
■需要宏定义部分及引用的头文件因为在“main.c”文件中使用了STC8的头文件“STC8.h”，所以需要引用下面的头文件。在头文件“STC8.h”中需要确定主时钟取值，所以宏定义主时钟值。
#defineMAIN_FoscL//定义主时钟#include"STC8.H"
在程序设计中会用到定义变量的类型，为了定义变量方便，将较为复杂的“unsignedint”和“unsignedchar”进行了宏定义。
#defineuint16unsignedint#defineuint8unsignedchar
这样，再定义变量时可直接使用“uint16”和“uint8”来取代“unsignedint”和“unsignedchar”即可。
■需要包含的头文件路径本例需要包含的头文件路径如下表：
表2：头文件包含路径
MDK中点击魔术棒，打开工程配置窗口，按照下图所示添加头文件包含路径。
图7：添加头文件包含路径
2.2.编写代码
首先根据开发板按键及指示灯GPIO分配，定义寄存器位变量，代码如下。
/**********************引脚别名定义***********************/sbitKEY=P0^7;//用户按键KEY3用IO口P07sbitLED_D3=P7^2;//用户指示灯D3用IO口P72
然后，在主函数中先对P7.2和P0.7口进行模式配置，后主循环中检测按键状态，确认按键按下控制蓝色指示灯D3亮。
intmain(void){P7M1=0xFB;P7M0=0xFB;//设置P7.2为准双向口P0M1=0x7F;P0M0=0x7F;//设置P0.7为准双向口//P0M1
=0x80;P0M0=0x7F;//设置P0.7为高阻输入while(1){if(KEY==0)//检测用户按键KEY3对应引脚P0.7是否是低电平(按键按下，引脚为低电平){delay_ms(10);//软件延时10ms，如果延时后按键KEY3的电平依然没有变化，说明按键确实被有效操作，简称按键消抖if(KEY==0)//检测用户按键KEY3对应引脚P0.7是否依然是低电平{LED_D3=0;//点亮用户指示灯D3while(KEY==0)//等待按键KEY3释放，即如果P0.7一直为低电平，会一直执行空命令{;//条件KEY==0成立，会执行这个空命令}LED_D3=1;//按键KEY3释放，熄灭用户指示灯D3}}}}
3.流水灯实验（多个c文件）
3.1.工程需要用到的c文件
本例需要用到的c文件如下表所示，工程需要添加下表中的c文件。
表3：实验需要用到的c文件
3.2.头文件引用和路径设置
■需要引用的头文件因为在“main.c”文件中使用了控制led的函数和延时函数（延时函数没有在main.c中定义），所以需要引用下面的头文件。
#include"led.h"#include"delay.h"#include"key.h"
■需要包含的头文件路径本例需要包含的头文件路径如下表：
表4：头文件包含路径
MDK中点击魔术棒，打开工程配置窗口，按照下图所示添加头文件包含路径。
图8：添加头文件包含路径
3.3.编写代码
首先在key.h中，宏定义4个用户按键，引用延时函数的头文件，声明按键检测函数供外部调用。代码如下。
#include"delay.h"#defineKEY_ON0#defineKEY_OFF1#defineKEYS_OFF0//没有按键按下#defineKEY1_ON1//按键KEY1按下#defineKEY2_ON2//按键KEY2按下#defineKEY3_ON3//按键KEY3按下#defineKEY4_ON4//按键KEY4按下/********************************************引脚别名定义*********************************************/sbitKEY_S1=P3^7;//用户按键KEY1用IO口P37sbitKEY_S2=P3^6;//用户按键KEY2用IO口P36sbitKEY_S3=P0^7;//用户按键KEY3用IO口P07sbitKEY_S4=P0^5;//用户按键KEY4用IO口P05externuint8Keys_Scan(uint8mode);
然后，在key.c文件中编写一个按键检测函数Keys_Scan，代码如下。
程序清单：延时函数
/**************************************************************************功能描述：检测开发板上的4个用户按键(KEY1、KEY2、KEY3、KEY4)入口参数：uint8mode是否支持连按返回值：按键编号*************************************************************************/uint8Keys_Scan(uint8mode){staticuint8Key_up=1;//标志变量if(mode==1)//支持连按{Key_up=1;//变量Key_up会被重新赋值为1}//检测按键KEY1、按键KEY2、按键KEY3、按键KEY4用IO口电平是否为低电平if(Key_up((KEY_S1==KEY_ON)
(KEY_S2==KEY_ON)
(KEY_S3==KEY_ON)
(KEY_S4==KEY_ON))){delay_ms(10);//软件延时10ms，去抖Key_up=0;//变量Key_up会被赋值为0if(KEY_S1==KEY_ON){returnKEY1_ON;}elseif(KEY_S2==KEY_ON){returnKEY2_ON;}elseif(KEY_S3==KEY_ON){returnKEY3_ON;}elseif(KEY_S4==KEY_ON){returnKEY4_ON;}}elseif((KEY_S1==KEY_OFF)(KEY_S2==KEY_OFF)(KEY_S3==KEY_OFF)(KEY_S4==KEY_OFF)){Key_up=1;//变量Key_up会被赋值为1}returnKEYS_OFF;}
因为按键检测函数Keys_Scan中使用了控制led的函数、有关KEY的宏定义和延时函数，所以需要在key.c文件中引用下面的头文件。
#include"led.h"#include"key.h"
最后，在主函数中先对4个用户指示灯和4个用户按键用到的GPIO口进行模式配置，后主循环中调用按键检测函数，可观察各用户按键按下后用户指示灯变化情况。
代码清单：主函数
intmain(void){uint8temp;P2M1=0x3F;P2M0=0x3F;//设置P2.6~P2.7为准双向口P7M1=0xF9;P7M0=0xF9;//设置P7.1~P7.2为准双向口P0M1=0x5F;P0M0=0x5F;//设置P0.5，P0.7为准双向口//P0M1
=0xA0;P0M0=0x5F;//设置P0.5，P0.7为高阻输入P3M1=0x3F;P3M0=0x3F;//设置P3.6~P3.7为准双向口//P3M1
=0xC0;P3M0=0x3F;//设置P3.6~P3.7为高阻输入//P_SW2
=0x80;//将EAXFR位置1，以访问在XDATA区域的扩展SFR//P0PU
=0xA0;//设置P0.5，P0.7口有上拉电阻//P3PU
=0xC0;//设置P3.6~P3.7口有上拉电阻//P_SW2=0x7F;//将EAXFR位置0，恢复访问XRAMwhile(1){temp=Keys_Scan(0);//获取开发板用户按键检测值，不支持连按if(temp==KEY1_ON)//如果按键KEY1被操作{led_toggle(LED_1);//控制用户指示灯D1翻转}elseif(temp==KEY2_ON)//如果按键KEY2被操作{led_toggle(LED_2);//控制用户指示灯D2翻转}elseif(temp==KEY3_ON)//如果按键KEY3被操作{led_toggle(LED_3);//控制用户指示灯D3翻转}elseif(temp==KEY4_ON)//如果按键KEY4被操作{led_toggle(LED_4);//控制用户指示灯D4翻转}}}
总结
以上就是今天要讲的内容，希望对你有所帮助！
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