如何實現基于單片機的鍵盤檢測

鍵盤是單片機與用戶交互設備之一，用戶通過鍵盤輸入數據或命令到單片機。最簡單的鍵盤僅有一個按鍵，復雜一些的鍵盤有多個按鍵。在單片機的外圍電路中，通常用到的按鍵都是機械彈性開關，當用戶按下按鍵時，按鍵閉合，用戶松開按鍵后，按鍵斷開，單片機如何檢測到按鍵被按下或釋放呢？

按鍵一般與單片機的I/O口連接，按鍵的一端連接I/O口，另一端接地，與按鍵連接的I/O端口會被賦值為高電平，單片機鍵盤檢測程序會持續檢測該I/O端口的電平，若檢測到該端口由高電平變為低電平，說明與該端口連接的按鍵被按下，因為按鍵閉合后，相當于I/O端口通過按鍵與地直接連接，導致該I/O端口變為低電平。

按鍵的連接非常簡單，如下圖所示，按鍵的一端與任一I/O端口相連，另一端與地連接。

機械按鍵被按下后，會發生抖動現象，導致電平在按下階段和釋放階段不會立即變為低電平，而是呈現鋸齒狀。下圖是按鍵按下時的電壓變化。

機械按鍵被按下或釋放后，抖動時間大約為5~10ms，此時電壓不穩定，呈鋸齒形，檢測程序無法檢測按鍵是否被按下，因此編寫按鍵檢測程序時，需要進行抖動延時處理。按鍵檢測流程如下圖所示：

檢測程序持續檢測與鍵盤連接的I/O端口，當檢測到I/O端口電壓出現波動時，延時10ms，然后再次檢測I/O端口，若I/O端口為低電平，說明按鍵被按下，同時還要檢測按鍵是否被釋放，檢測按鍵是否被釋放時，就不需要對抖動進行延遲處理了。

按鍵檢測應用案例：應用兩個按鍵分別控制發光二極管D1和D2的通斷，按鍵1與單片機P2.0連接，按鍵2與P2.1端口連接，D1和D2分別與單片機P1.0、P1.1口連接，按下按鍵1，D1狀態反轉，按下按鍵2，D2狀態反轉。

下圖是按鍵檢測案例電路設計圖：

在P2.0和P2.1端口分別接入兩個按鍵，按鍵的另一端接地。D1和D2發光二極管分別連接到單片機的P1.0和P1.1端口。

單片機內運行的完整C程序如下：

#include < reg51.h >
#include < stdio.h >
sbit  key_one = P2^0;
sbit  key_two = P2^1;
sbit  led_one = P1^0;
sbit  led_two = P1^1;


void delay(unsigned int millisecond)
{
       unsigned int i,j;
       for(i=millisecond;i >0;i--)
              for(j=120;j >0;j--);
}


void key_scan()
{
         if( key_one == 0 )
             {
                       delay(10);
                            if( key_one == 0 )
                            {
                                   while(!key_one);
                                   led_one = !led_one;
                            }
              }              
         if( key_two == 0 )
              {
                       delay(10);
                            if( key_two == 0 )
                            {
                                   while(!key_two);
                                   led_two = !led_two;
                            }
              }                     


 }


void main(void)
{ 
   unsigned int i;
        led_one = 1;
        led_two = 1;
        while(1)
        {
               key_scan();
        }
 }

位變量key_one和key_two為單片機P2.0端口和P2.1端口，用于檢測按鍵狀態。位變量led_one和led_two為單片機P1.0和P1.1端口，用于控制D1和D2的狀態。函數delay()是延遲函數，參數millisecond用于設置延遲的毫秒數。

key_scan是按鍵檢測函數，分別檢測P2.0端口和P2.1端口電平變化，若檢測到端口電平為低電平時，延時10ms后，若該端口依然是低電平，則確認與該端口連接的按鍵被按下，然后使用while循環等待按鍵的釋放，循環條件是端口變換為高電平，最后取反led_one或led_two的電平。

main()函數主要完成按鍵的循環檢測，具體實現方法是在函數內部實現一個無限循環結構，在循環結構內調用key_scan()函數。