單片機(jī)原理與c51編程課件7第七章電子密碼鎖控制系統(tǒng)

1、,第七章 電子密碼鎖控制系統(tǒng),課程目標(biāo)、課程重點(diǎn)及難點(diǎn),課程目標(biāo)： 了解微機(jī)控制系統(tǒng)鍵盤的構(gòu)建及工作原理；認(rèn)識(shí)微機(jī)控制系統(tǒng)的鍵盤設(shè)計(jì)，掌握單片機(jī)鍵盤的應(yīng)用。 課程重點(diǎn)及難點(diǎn) 獨(dú)立式鍵盤及其接口電路；矩陣式鍵盤及其接口電路；按鍵掃描驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)。,7.1電子密碼鎖控制系統(tǒng)任務(wù)分析,一、 電子密碼鎖實(shí)物圖：,二、任務(wù)分析 （1）狀態(tài)1：開(kāi)機(jī)復(fù)位，等待輸入，輸入四位密碼，按Enter鍵結(jié)束。 （2）狀態(tài)2：若密碼輸入正確，則數(shù)碼管顯示“god”。驅(qū)動(dòng)繼電器，使小馬達(dá)運(yùn)行。延時(shí)五秒返回重新輸入。 （3）狀態(tài)3：若密碼輸入不正確，則數(shù)碼管第一位顯示輸入次數(shù)，后二位顯示“ER”，延時(shí)三秒后返回重新輸入。

2、 （4）狀態(tài)4：當(dāng)錯(cuò)誤輸入次數(shù)滿三次時(shí)，起動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。延時(shí)五秒返回重新輸入。,7.1電子密碼鎖控制系統(tǒng)任務(wù)分析,三、硬件控制線路,7.1電子密碼鎖控制系統(tǒng)任務(wù)分析,7.1電子密碼鎖控制系統(tǒng),7.1電子密碼鎖控制系統(tǒng),四、項(xiàng)目所需元器件 （1）實(shí)驗(yàn)控制板。 （2）4個(gè)共陽(yáng)極LED數(shù)碼管、11個(gè)按鈕。 （3）繼電器、電動(dòng)小馬達(dá)、三極管、喇叭等 （4）晶振12M，啟振電容30pf2個(gè)，復(fù)位電容22uf,電阻若干。 五、項(xiàng)目所涉及的知識(shí)內(nèi)容 （1）鍵盤的構(gòu)成、掃描及編碼。 （2）鍵盤的編程。,7.1電子密碼鎖控制系統(tǒng),7.2 鍵盤及其接口電路,一、鍵盤的基本概念 鍵盤是一組開(kāi)關(guān)的集合，是最常用的輸入

3、設(shè)備之一。組成鍵盤的按鍵有觸點(diǎn)式和非觸點(diǎn)式兩種。 觸點(diǎn)式按鍵通常是機(jī)械觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，它利用了機(jī)械觸點(diǎn)的通、斷特性完成信息的輸入。 非觸點(diǎn)式按鈕主要指利用電子器件的通、斷來(lái)完成信息的輸入，如工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)的三極管、電力電子器件IGBT等。 在單片機(jī)控制系統(tǒng)中常用觸點(diǎn)式開(kāi)關(guān)來(lái)組成鍵盤。,7.2 鍵盤及其接口電路,在實(shí)際鍵盤接口設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮以下一些問(wèn)題： 按鍵開(kāi)關(guān)的消抖問(wèn)題 重鍵 連擊 （1）按鍵開(kāi)關(guān)的抖動(dòng)問(wèn)題 由于按鍵的結(jié)構(gòu)為機(jī)械彈性開(kāi)關(guān)，因此按鍵從最初按下到接觸穩(wěn)定需數(shù)毫秒的彈跳時(shí)間，這樣的抖動(dòng)時(shí)間一般在510ms，松開(kāi)鍵時(shí)也有同樣的問(wèn)題。,7.2 鍵盤及其接口電路,鍵盤消抖動(dòng)的方法有兩種。 硬

4、件消抖動(dòng)：利用雙穩(wěn)態(tài)電 路、單穩(wěn)態(tài)電路及RC積分電 路去抖。 軟件消抖動(dòng)：利用延時(shí)子程 序來(lái)完成，既在第一次檢測(cè) 到按下按鍵后，經(jīng)過(guò)一定抖 動(dòng)時(shí)間后再次檢測(cè)按鍵是否 按下，從而消除抖動(dòng)的影響。,延時(shí)的選擇非常重要，太快了，起不到消除抖動(dòng)的效果，太慢了又讓鍵盤太不靈活，錯(cuò)過(guò)的按鍵信號(hào),7.2 鍵盤及其接口電路,（2）重鍵：是指無(wú)意同時(shí)或先后按下兩個(gè)以上的鍵。 （3）連擊：是指一次按鍵產(chǎn)生多次擊鍵的結(jié)果。 通常在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，對(duì)于重鍵或連擊現(xiàn)象，也多利用軟件來(lái)進(jìn)行控制，如采取單鍵按下有效、多個(gè)鍵按下無(wú)效，并且在某個(gè)鍵被按下時(shí)，CPU等待此鍵釋放的過(guò)程中不響應(yīng)其它按鍵等策略來(lái)解決。,7.2 鍵盤

5、及其接口電路,二、鍵盤的結(jié)構(gòu)方式 鍵盤有兩種基本類型：編碼鍵盤和非編碼鍵盤。 編碼鍵盤采用硬件線路來(lái)產(chǎn)生鍵碼，每按下一個(gè)鍵，鍵盤 能自動(dòng)生成按鍵代碼。 非編碼鍵盤是靠軟件來(lái)識(shí)別鍵盤上的閉合鍵，并由軟件編 成來(lái)確定按鍵代碼。非編碼鍵盤具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜 等特點(diǎn)，因此在單片機(jī)系統(tǒng)中普遍采用非編碼鍵盤。 非編碼鍵盤按結(jié)構(gòu)方式劃分，有獨(dú)立式鍵盤和矩陣式鍵盤 兩大類。,7.2 鍵盤及其接口電路,1、獨(dú)立式鍵盤及其接口 獨(dú)立式鍵盤，是一種最簡(jiǎn)單的鍵盤構(gòu)成方法，它將每個(gè)按鍵的一端接到單片機(jī)的I/O口，另一端接地，如圖所示。 主要特點(diǎn)是各個(gè)鍵相互獨(dú)立，每一個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)一根輸入口線。鍵盤軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但當(dāng)鍵盤

6、數(shù)目較多時(shí)，需占用大量的輸入口線，所以在使用上受到了很大的限制。,7.2 鍵盤及其接口電路,獨(dú)立式鍵盤接口原理圖 矩陣式鍵盤接口原理圖,7.2 鍵盤及其接口電路,2、矩陣式鍵盤及其接口 在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少I/O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。 在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過(guò)一個(gè)按鍵加以連接，如圖所示。這樣，一個(gè)端口（如P1口）就可以構(gòu)成4*4=16個(gè)按鍵，比獨(dú)立式鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，如再多加一條線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一個(gè)鍵（9鍵）。,7.2 鍵盤及其接口電路,（1）矩陣式鍵盤的按鍵識(shí)別方法 逐行

7、掃描法： 掃描法是一種逐行或逐列判斷是否有鍵按下的方法。掃描法又稱為逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識(shí)別方法。利用行掃描法判斷矩陣鍵盤中被按下的鍵時(shí)主要經(jīng)過(guò)以下步驟： 第一步，識(shí)別有無(wú)鍵按下 讓所有的行線均置為0電平，即P1.4P1.7均輸出低電平，讀取列線P1.0P1.3的值，若P1.0P1.3均為高電平，則表示無(wú)鍵按下；若不全為高電平，則表示有鍵按下。,7.2 鍵盤及其接口電路,第二步，若有鍵被按下，識(shí)別出具體的按鍵 方法是采用逐行掃描的辦法，即逐行置零電平，檢查各列線的電平。如首先置第一行為0，其余行為1，也就是讓P1.4P1.7輸出0111，讀取列線P1.0P1.3的值；若不

8、全為1，則根據(jù)讀取的列值即可判斷出按鍵在第一行第幾列上，從而識(shí)別出按鍵的位置；若全為1，表示第一行無(wú)鍵按下，那么就再置第二行為0，其余行為1，即P1.4P1.7輸出1011，再讀取列值，根據(jù)列值結(jié)果，判斷第二行上有無(wú)鍵被按下，依此類推，識(shí)別出按鍵的鍵值。,7.2 鍵盤及其接口電路,掃描法在判斷鍵值時(shí)，是采用的逐行掃描法，當(dāng)被按下的鍵在最后一行時(shí)，需經(jīng)多次掃描才能獲得被按下鍵所在的行、列值。 反線法： 反線法的特點(diǎn)是無(wú)論被按下的鍵處于第一行或最后一行，均只需經(jīng)過(guò)兩步便能獲得此按鍵所在的行列值。,7.2 鍵盤及其接口電路,其操作步驟如下： 第一步：將行線編程為輸入線，列線編程為輸出線，并使輸出線輸

9、出為全零電平，則行線中電平由高到低所在行為按鍵所在行。 第二步：同第一步完全相反，將行線編程為輸出線，列線編程為輸入線，并使輸出線輸出為全零電平，則列線中電平由高到低所在列為按鍵所在列。 綜合一二兩步的結(jié)果，可確定按鍵所在行和列，從而識(shí)別 出所按的鍵。,7.2 鍵盤及其接口電路,假設(shè)3號(hào)鍵被按下，那么第一步即在P1.0P1.3輸出全0，然后，讀入P1.4P1.7位，結(jié)果P1.4=0，而P1.5、P1.6和P1.7均為1，因此，第一行出現(xiàn)電平的變化，說(shuō)明第一行有鍵按下；,第二步讓P1.4P1.7輸出全0，然后，讀入P1.0P1.3位，結(jié)果P1.0=0，而P1.1、P1.2和P1.3均為1，因此第

10、4列出現(xiàn)電平的變化，說(shuō)明第4列有鍵按下，從而可以得知按鍵在第一行第四列，即3號(hào)鍵被按下，如圖所示。,7.2 鍵盤及其接口電路,（2）鍵盤的編碼 對(duì)于矩陣式鍵盤，按鍵的位置由行號(hào)和列號(hào)確定，所以分別對(duì)行號(hào)和列號(hào)進(jìn)行二進(jìn)制編碼，然后將兩值合成一個(gè)字節(jié)，高4位是行號(hào)，低4位是列號(hào)，非常直觀 。如：3號(hào)鍵的編碼11100111，寫(xiě)成十六進(jìn)制為E7H。 無(wú)論以何種方式編碼，均應(yīng)以處理問(wèn)題方便為原則。按鍵所處的位置（即行號(hào)和列號(hào)）是各種編碼之間相互轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)。,7.3 鍵盤程序設(shè)計(jì),一、鍵盤掃描程序的工作方式 鍵盤掃描程序的工作方式通常有三種，即編程掃描、定時(shí)掃描和中斷掃描。 編程掃描：采用程序不斷掃描控

11、制方式。當(dāng)進(jìn)入鍵掃描狀態(tài)，就反復(fù)地掃描鍵盤，等待用戶從鍵盤上輸入命令或數(shù)據(jù)，在執(zhí)行鍵入命令或處理鍵入數(shù)據(jù)過(guò)程中，CPU將不再響應(yīng)鍵入要求，直到CPU返回重新掃描鍵盤為止。,7.3 鍵盤程序設(shè)計(jì),定時(shí)掃描：利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器產(chǎn)生定時(shí)中斷來(lái)進(jìn)行鍵盤的掃描，當(dāng)有鍵按下時(shí)，識(shí)別出該鍵的鍵值并執(zhí)行相應(yīng)的鍵功能程序。 中斷掃描：當(dāng)有鍵被按下時(shí)，鍵盤接口電路就向CPU申請(qǐng)中斷，若CPU響應(yīng)中斷，就執(zhí)行判鍵程序得到鍵值，從而去執(zhí)行相應(yīng)的鍵功能程序。,7.3 鍵盤程序設(shè)計(jì),二、鍵盤掃描程序 1、逐行掃描法,7.3 鍵盤程序設(shè)計(jì),#include reg51.h #define uchar unsigned

12、char； #define uint unsigned int； void dlms (void)； uchar kbscan(void)； /* 函數(shù)說(shuō)明 */ void main (void) uchar key； while (1) key=kbscan()； /*調(diào)鍵掃描函數(shù)，返回鍵碼送key保存*/ dlms()； ,7.3 鍵盤程序設(shè)計(jì),void dlms (void) /* 延時(shí) */ uchar i； for (i=200；i0；i- -)； uchar kbscan (void) /* 鍵盤掃描函數(shù)，逐行掃描 */ uchar sccode, recode； P1=0 xf0; /* P1.0P1.3放全0， P1.4P1.7輸入 */ if(P1 /* P1.0P1.3放全0， P1