第五节：键盘驱动

指提供一些函数给任务调用，获取按键信息，或读取按键值。
定义一个头文档 <KEY.H>，描述可用函数，如下：
#ifndef _KEY_H_ //防止重复引用该文档，如果没有定义过符号 _KEY_H_，则编译下面语句
#define _KEY_H_ //只要引用过一次，即 #include <key.h>，则定义符号 _KEY_H_
unsigned char keyHit( void ); //如果按键，则返回非０，否则返回０
unsigned char keyGet( void ); //读取按键值，如果没有按键则等待到按键为止
void keyPut( unsigned char ucKeyVal ); //保存按键值ucKeyVal到按键缓冲队列末
void keyBack( unsigned char ucKeyVal ); //退回键值ucKeyVal到按键缓冲队列首
#endif

定义函数体文档 KEY.C，如下：
＃include “key.h”
#define KeyBufSize 16 //定义按键缓冲队列字节数
unsigned char KeyBuf[ KeyBufSize ]; //定义一个无符号字符数组作为按键缓冲队列。该队列为先进
//先出，循环存取，下标从０到 KeyBufSize-1
unsigned char KeyBufWp=0; //作为数组下标变量，记录存入位置
unsigned char KeyBufRp=0; //作为数组下标变量，记录读出位置
//如果存入位置与读出位置相同，则表明队列中无按键数据
unsigned char keyHit( void )
{ if( KeyBufWp == KeyBufRp ) return( 0 ); else return( 1 ); }

unsigned char keyGet( void )
{ unsigned char retVal; //暂存读出键值
while( keyHit()==0 ); //等待按键，因为函数keyHit()的返回值为 0 表示无按键
retVal = KeyBuf[ KeyBufRp ]; //从数组中读出键值
if( ++KeyBufRp >= KeyBufSize ) KeyBufRp=0; //读位置加１，超出队列则循环回初始位置
return( retVal );
}

void keyPut( unsigned char ucKeyVal )
{ KeyBuf[ KeyBufWp ] = ucKeyVal; //键值存入数组
if( ++KeyBufWp >= KeyBufSize ) KeyBufWp=0; //存入位置加１，超出队列则循环回初始位置
}
/***********************************************************
由于某种原因，读出的按键，没有用，但其它任务要用该按键，但传送又不方便。此时可以退回按键队列。就如取错了信件，有必要退回一样
***********************************************************/
void keyBack( unsigned char ucKeyVal )
{
/*
如果KeyBufRp=0; 减1后则为FFH，大于KeyBufSize，即从数组头退回到数组尾。或者由于干扰使得KeyBufRp超出队列位置，也要调整回到正常位置，
*/
if( --KeyBufRp >= KeyBufSize ) KeyBufRp=KeyBufSize-1; 
KeyBuf[ KeyBufRp ] = ucKeyVal; //回存键值
}
下面渐进讲解键盘物理层的驱动。
电路共同点：P2端口接一共阴数码管，共阴极接GND，P2.0接a段、P2.1接b段、…、P2.7接h段。
软件共同点：code unsigned char Seg7Code[10] 是七段数码管共阴编码表。
Code unsigned char Seg7Code[16]=
// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A b C d E F
{0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c, 0x39, 0x5e, 0x79, 0x71};

例一：P1.0接一按键到GND，键编号为‘６’，显示按键。
#include <at89x52.h>
#include “KEY.H”
void main( void )
{ P1_0 = 1; //作为输入引脚，必须先输出高电平
while( 1 ) //永远为真，即死循环
{ if( P1_0 == 0 ) //如果按键，则为低电平
{ keyPut( 6 ); //保存按键编号值为按键队列
while( P1_0 == 0 ); //如果一直按着键，则不停地执行该循环，实际是等待松键
}
if( keyHit() != 0 ) //如果队列中有按键
P2=Seg7Code[ keyGet() ]; //从队列中取出按键值，并显示在数码管上
}
}
例二：在例一中考虑按键20ms抖动问题。
#include <at89x52.h>
#include “KEY.H”
void main( void )
{ P1_0 = 1; //作为输入引脚，必须先输出高电平
while( 1 ) //永远为真，即死循环
{ if( P1_0 == 0 ) //如果按键，则为低电平
{ delay20ms(); //延时20ms，跳过接下抖动
keyPut( 6 ); //保存按键编号值为按键队列
while( P1_0 == 0 ); //如果一直按着键，则不停地执行该循环，实际是等待松键
delay20ms(); //延时20ms，跳过松开抖动
}
if( keyHit() != 0 ) //如果队列中有按键
P2=Seg7Code[ keyGet() ]; //从队列中取出按键值，并显示在数码管上
}
}
例三：在例二中考虑干扰问题。即小于20ms的负脉冲干扰。
#include <at89x52.h>
#include “KEY.H”
void main( void )
{ P1_0 = 1; //作为输入引脚，必须先输出高电平
while( 1 ) //永远为真，即死循环
{ if( P1_0 == 0 ) //如果按键，则为低电平
{ delay20ms(); //延时20ms，跳过接下抖动
if( P1_0 == 1 ) continue; //假按键
keyPut( 6 ); //保存按键编号值为按键队列
while( P1_0 == 0 ); //如果一直按着键，则不停地执行该循环，实际是等待松键
delay20ms(); //延时20ms，跳过松开抖动
}
if( keyHit() != 0 ) //如果队列中有按键
P2=Seg7Code[ keyGet() ]; //从队列中取出按键值，并显示在数码管上
}
}
例四：状态图编程法。通过20ms周期中断，扫描按键。
/**********************************************************
采用晶体为12KHz时，指令周期为1ms（即主频为1KHz），这样T0工作在定时器方式2，8位自动重载。计数值为20，即可产生20ms的周期性中断，在中断服务程序中实现按键扫描
**********************************************************/
#include <at89x52.h>
#include “KEY.H”
void main( void )
{ 
TMOD = （TMOD & 0xf0 ） | 0x02; //不改变T1的工作方式，T0为定时器方式2
TH0 = -20; //计数周期为20个主频脉，即20ms
TL0=TH0; //先软加载一次计数值
TR0=1; //允许T0开始计数
ET0=1; //允许T0计数溢出时产生中断请求
EA=1; //允许CPU响应中断请求
while( 1 ) //永远为真，即死循环
{
if( keyHit() != 0 ) //如果队列中有按键
P2=Seg7Code[ keyGet() ]; //从队列中取出按键值，并显示在数码管上
}
}
void timer0int( void ) interrupt 1 //20ms；T0的中断号为1
{ static unsigned char sts=0;
P1_0 = 1; //作为输入引脚，必须先输出高电平
switch( sts )
{
case 0: if( P1_0==0 ) sts=1; break; //按键则转入状态1
case 1:
if( P1_0==1 ) sts=0; //假按错，或干扰，回状态0
else{ sts=2; keyPut( 6 ); } //确实按键，键值入队列，并转状态2
break;
case 2: if( P1_0==1 ) sts=3; break; //如果松键，则转状态3
case 3:
if( P1_0==0 ) sts=2; //假松键，回状态2
else sts=0; //真松键，回状态0，等待下一次按键过程 
}
} 
例五：状态图编程法。
/**********************************************************
如果采用晶体为12MHz时，指令周期为1us（即主频为1MHz），要产生20ms左右的计时，则计数值达到20000，T0工作必须为定时器方式1，16位非自动重载，即可产生20ms的周期性中断，在中断服务程序中实现按键扫描
*********************************************************/
#include <at89x52.h>
#include “KEY.H”
void main( void )
{ 
TMOD = （TMOD & 0xf0 ） | 0x01; //不改变T1的工作方式，T0为定时器方式1
TL0 = -20000; //计数周期为20000个主频脉，自动取低8位
TH0 = (-20000)>>8; //右移8位，实际上是取高8位
TR0=1; //允许T0开始计数
ET0=1; //允许T0计数溢出时产生中断请求
EA=1; //允许CPU响应中断请求
while( 1 ) //永远为真，即死循环
{
if( keyHit() != 0 ) //如果队列中有按键
P2=Seg7Code[ keyGet() ]; //从队列中取出按键值，并显示在数码管上
}
}
void timer0int( void ) interrupt 1 //20ms；T0的中断号为1
{ static unsigned char sts=0;
TL0 = -20000; //方式1为软件重载
TH0 = (-20000)>>8; //右移8位，实际上是取高8位
P1_0 = 1; //作为输入引脚，必须先输出高电平
switch( sts )
{
case 0: if( P1_0==0 ) sts=1; break; //按键则转入状态1
case 1: if( P1_0==1 ) sts=0; //假按错，或干扰，回状态0
else{ sts=2; keyPut( 6 ); } //确实按键，键值入队列，并转状态2
break;
case 2: if( P1_0==1 ) sts=3; break; //如果松键，则转状态3
case 3: if( P1_0==0 ) sts=2; //假松键，回状态2
else sts=0; //真松键，回状态0，等待下一次按键过程 
}
} 
例六：4X4按键。
/***********************************************************
由P1端口的高4位和低4位构成4X4的矩阵键盘，本程序只认为单键操作为合法，同时按多键时无效。
这样下面的X，Y的合法值为0x7, 0xb, 0xd, 0xe, 0xf，通过表keyCode影射变换可得按键值
********************************************************/
#include <at89x52.h>
#include “KEY.H”
unsigned char keyScan( void ) //返回0表示无按键，或无效按键，其它值为按键编码值
{ code unsigned char keyCode[16]=
/0x0, 0x1, 0x2, 0x3, 0x4, 0x5, 0x6, 0x7, 0x8, 0x9, 0xA, 0xB, 0xC, 0xD, 0xE, 0xF
{ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 2, 0, 3, 4, 0 }; 
unsigned char x, y, retVal;
P1=0x0f; //低四位输入，高四位输出0
x=P1&0x0f; //P1输入后，清高四位，作为X值
P1=0xf0; //高四位输入，低四位输出0
y=(P1 >> 4) & 0x0f; //P1输入后移位到低四位，并清高四位，作为Y值
retVal = keyCode[x]*4 + keyCode[y]; //根据本公式倒算按键编码
if( retVal==0 ) return(0); else return( retVal-4 ); 
}
//比如按键‘1’，得X=0x7，Y=0x7，算得retVal= 5，所以返回函数值1。
//双如按键‘7’，得X=0xb，Y=0xd，算得retVal=11，所以返回函数值7。
void main( void )
{ 
TMOD = （TMOD & 0xf0 ） | 0x01; //不改变T1的工作方式，T0为定时器方式1
TL0 = -20000; //计数周期为20000个主频脉，自动取低8位
TH0 = (-20000)>>8; //右移8位，实际上是取高8位
TR0=1; //允许T0开始计数
ET0=1; //允许T0计数溢出时产生中断请求
EA=1; //允许CPU响应中断请求
while( 1 ) //永远为真，即死循环
{
if( keyHit() != 0 ) //如果队列中有按键
P2=Seg7Code[ keyGet() ]; //从队列中取出按键值，并显示在数码管上
}
}
void timer0int( void ) interrupt 1 //20ms；T0的中断号为1
{ static unsigned char sts=0;
TL0 = -20000; //方式1为软件重载
TH0 = (-20000)>>8; //右移8位，实际上是取高8位
P1_0 = 1; //作为输入引脚，必须先输出高电平
switch( sts )
{
case 0: if( keyScan()!=0 ) sts=1; break; //按键则转入状态1
case 1:
if( keyScan()==0 ) sts=0; //假按错，或干扰，回状态0
else{ sts=2; keyPut( keyScan() ); } //确实按键，键值入队列，并转状态2
break;
case 2: if(keyScan()==0 ) sts=3; break; //如果松键，则转状态3
case 3:
if( keyScan()!=0 ) sts=2; //假松键，回状态2
else sts=0; //真松键，回状态0，等待下一次按键过程 
}
} 

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