蔡正科教學(xué)單元九情景五

1、 學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境教學(xué)單元八教學(xué)單元八制作行列式鍵盤制作行列式鍵盤21.能夠制作獨(dú)立鍵盤2.能夠制作矩陣鍵盤能力目標(biāo)1.掌握線反轉(zhuǎn)法比列掃描法線反轉(zhuǎn)法比列掃描法2.掌握選擇語(yǔ)句用法知識(shí)目標(biāo)鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力；樹立責(zé)任感和科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。素質(zhì)目標(biāo)教學(xué) 目標(biāo)重點(diǎn)、難點(diǎn)、教法 重點(diǎn)：掌握選擇語(yǔ)句用法 難點(diǎn)：線反轉(zhuǎn)法比列掃描法線反轉(zhuǎn)法比列掃描法 教法：“教、學(xué)、做”引探教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、課堂討論、動(dòng)畫演示分析討論： 鍵盤由一組規(guī)則排列的按鍵組成，一個(gè)按鍵實(shí)際上是一個(gè)開關(guān)元件，也就是說鍵盤是一組規(guī)則排列的開關(guān)。單片機(jī)使用的按鍵是一種常開型的開關(guān)，平時(shí)按鍵的兩個(gè)觸點(diǎn)處于斷開狀態(tài)，按下鍵時(shí)它們才閉合。

2、按 鍵 鍵盤輸入信息的主要過程如下：1）CPU判斷是否與鍵按下。2）確定按下的是哪一個(gè)鍵。3）把此鍵代表的信息翻譯成計(jì)算機(jī)所能識(shí)別的代碼，如ASCII或其他特征碼。 以上2）、 3）步主要由硬件完成，稱為編碼鍵盤；如果主要由軟件完成，則稱為非編碼鍵盤。 1 1、鍵盤的分類、鍵盤的分類 鍵盤分編碼鍵盤和非編碼鍵盤。 編碼鍵盤：鍵盤上閉合鍵的識(shí)別由專用的硬件編碼器實(shí)現(xiàn)，并產(chǎn)生鍵編碼號(hào)或鍵值的稱為編碼鍵盤，如BCD碼鍵盤、ASCLL碼鍵盤等。 非編碼鍵盤：靠軟件來識(shí)別的稱為非編碼鍵盤。在單片機(jī)組成的測(cè)控系統(tǒng)及智能化儀器中，用的最多的是非編碼鍵盤。 非編碼鍵盤有分為：獨(dú)立式非編碼鍵盤和行列式非編碼鍵盤

3、。獨(dú)立鍵盤檢測(cè) 如果系統(tǒng)只需幾個(gè)按鍵，可直接采用I/O線構(gòu)成單個(gè)按鍵電路，各個(gè)按鍵之間相互獨(dú)立，一根線上的按鍵狀態(tài)不會(huì)影響其他輸入線上的工作狀態(tài)，又稱獨(dú)立式鍵盤接口電路。這種電路每個(gè)按鍵需要占用一根I/O線，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，輸入口浪費(fèi)大且電路結(jié)構(gòu)很煩瑣，因此這種鍵盤接口電路只適用于按鍵較少或要求較高操作速度的場(chǎng)合。 檢測(cè)是否有鍵閉合，如有鍵閉合，則去除鍵抖動(dòng)，判斷鍵號(hào)并轉(zhuǎn)入相應(yīng)的按鍵處理。編寫單片機(jī)的鍵盤檢測(cè)程序時(shí)，一般在檢測(cè)按下時(shí)加入去抖延時(shí)，檢測(cè)松手時(shí)就不用加了。按鍵在閉合和斷開時(shí)，觸點(diǎn)會(huì)存在抖動(dòng)現(xiàn)象： 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)駕駛員操作命令 無(wú)操作右轉(zhuǎn)向操作左轉(zhuǎn)向操作故障緊急操作轉(zhuǎn)向燈狀態(tài)左轉(zhuǎn)燈滅滅閃

4、爍閃爍右轉(zhuǎn)燈滅閃爍滅閃爍工作任務(wù)采用單片機(jī)制作一個(gè)模擬汽車左右轉(zhuǎn)向燈的控采用單片機(jī)制作一個(gè)模擬汽車左右轉(zhuǎn)向燈的控制任務(wù)！制任務(wù)！任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)導(dǎo)入 汽車在不同位置都安裝有信號(hào)燈，它們是汽車駕駛員之間及駕駛員向行人傳遞汽車行駛狀況的表達(dá)工具，一般包括轉(zhuǎn)向燈、剎車燈、倒車燈、霧燈等，其中轉(zhuǎn)向燈包括左轉(zhuǎn)燈和右轉(zhuǎn)燈。本次任務(wù)是利用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)模擬汽車左右轉(zhuǎn)向燈的控制系統(tǒng)。任務(wù)二任務(wù)二 汽車轉(zhuǎn)向燈控制汽車轉(zhuǎn)向燈控制表2-10 汽車轉(zhuǎn)向燈顯示狀態(tài) 駕駛員命令駕駛員命令轉(zhuǎn)向燈顯示狀態(tài)轉(zhuǎn)向燈顯示狀態(tài)左轉(zhuǎn)向燈左轉(zhuǎn)向燈右轉(zhuǎn)向燈右轉(zhuǎn)向燈駕駛員未發(fā)出命令滅滅駕駛員發(fā)出左轉(zhuǎn)顯示命令閃爍滅駕駛員發(fā)出右轉(zhuǎn)顯示命令滅閃爍駕駛

5、員發(fā)出汽車故障顯示命令閃爍閃爍任務(wù)分析駕駛員操作命令 無(wú)操作右轉(zhuǎn)向操作左轉(zhuǎn)向操作故障緊急操作轉(zhuǎn)向燈狀態(tài)左轉(zhuǎn)燈滅滅閃爍閃爍右轉(zhuǎn)燈滅閃爍滅閃爍任務(wù)分析：控制電路任務(wù)分析任務(wù)分析任務(wù)二任務(wù)二 汽車轉(zhuǎn)向燈控制汽車轉(zhuǎn)向燈控制表2-11 用開關(guān)模擬汽車運(yùn)行狀態(tài)或顯示命令 駕駛員命令駕駛員命令開關(guān)狀態(tài)開關(guān)狀態(tài)S0（P3.0）S1（P3.1）駕駛員未發(fā)出命令00駕駛員發(fā)出左轉(zhuǎn)顯示命令10駕駛員發(fā)出右轉(zhuǎn)顯示命令01駕駛員發(fā)出汽車故障顯示命令11控制要求：開關(guān)P3.0接+5V電壓時(shí), 左轉(zhuǎn)向燈點(diǎn)亮, 開關(guān)P3.1接+5V電壓時(shí), 右轉(zhuǎn)向燈點(diǎn)亮, P3.0 、P3.1同時(shí)接+5V電壓時(shí)，左、右轉(zhuǎn)向燈同時(shí)點(diǎn)亮，P3.

6、0 、P3.1同時(shí)接地時(shí)，左、右轉(zhuǎn)向燈同時(shí)熄滅。 P1.0控制左轉(zhuǎn)向燈P1.1控制右轉(zhuǎn)向燈任務(wù)二任務(wù)二 汽車轉(zhuǎn)向燈控制汽車轉(zhuǎn)向燈控制表2-12 顯示狀態(tài)P1.0P1.1顯示方式顯示方式00全亮（故障）01左轉(zhuǎn)向燈亮右轉(zhuǎn)向燈滅10左轉(zhuǎn)向燈亮右轉(zhuǎn)向燈滅11左右轉(zhuǎn)向燈滅任務(wù)分析：程序流程模擬汽車轉(zhuǎn)向控制程序#include sbit P1_0=P10; /定義P1.0引腳位名稱為P1_0sbit P1_1=P11; /定義P1.1引腳位名稱為P1_1sbit P3_0=P30; /定義P3.0引腳位名稱為P3_0sbit P3_1=P31; /定義P3.1引腳位名稱為P3_1void delay(u

7、nsigned char i); 模擬汽車轉(zhuǎn)向控制程序void main() bit left,right;/定義位變量left、right表示左、右狀態(tài) while(1) left=P3_0;/讀取P3.0引腳的狀態(tài)并賦值給left right=P3_1;/讀取P3.1引腳的狀態(tài)并賦值給right P1_0=left;/將left的值送至P1.0引腳 P1_1=right;/將right的值送至P1.1引腳 delay(200); P1_0=1;/將P1.0引腳置1輸出(熄滅LED) P1_1=1;/將P1.1引腳置1輸出(熄滅LED) delay(200); 任務(wù)實(shí)施任務(wù)實(shí)施圖2-25 汽

8、車轉(zhuǎn)向燈控制流程圖 任務(wù)二任務(wù)二 汽車轉(zhuǎn)向燈控制汽車轉(zhuǎn)向燈控制選擇語(yǔ)句 基本if語(yǔ)句的格式如下：if (表達(dá)式) 語(yǔ)句組； if語(yǔ)句執(zhí)行過程：當(dāng)“表達(dá)式”的結(jié)果為“真”時(shí)，執(zhí)行其后的“語(yǔ)句組”，否則跳過該語(yǔ)句組，繼續(xù)執(zhí)行下面的語(yǔ)句。 選擇語(yǔ)句 pif語(yǔ)句中的“表達(dá)式”通常為邏輯表達(dá)式或關(guān)系表達(dá)式，也可以是任何其他的表達(dá)式或類型數(shù)據(jù)，只要表達(dá)式的值非0即為“真”。以下語(yǔ)句都是合法的： if(3) if(x=8) if(P3_0)p在if語(yǔ)句中，“表達(dá)式”必須用括號(hào)括起來。p在if語(yǔ)句中，花括號(hào)“ ”里面的語(yǔ)句組如果只有一條語(yǔ)句，可以省略花括號(hào)。如“if (P3_0=0) P1_0=0;”語(yǔ)句，但

9、是為了提高程序的可讀性和防止程序書寫錯(cuò)誤，建議讀者在任何情況下，都加上花括號(hào)。選擇語(yǔ)句 if-else語(yǔ)句的一般格式如下：if (表達(dá)式) 語(yǔ)句組1； else 語(yǔ)句組2； if-else語(yǔ)句執(zhí)行過程：當(dāng)“表達(dá)式”的結(jié)果為“真”時(shí)，執(zhí)行其后的“語(yǔ)句組1”，否則執(zhí)行“語(yǔ)句組2” 選擇語(yǔ)句 if-else-if語(yǔ)句是由 if else 語(yǔ)句組成的嵌套，用來實(shí)現(xiàn)多個(gè)條件分支的選擇，其一般格式如下：if (表達(dá)式1) 語(yǔ)句組1； else if (表達(dá)式2) 語(yǔ)句組2； else if (表達(dá)式n) 語(yǔ)句組n； else 語(yǔ)句組n+1； 選擇語(yǔ)句 選擇語(yǔ)句 多分支選擇的switch語(yǔ)句， 其一般形式如

10、下： switch(表達(dá)式) case常量表達(dá)式1: 語(yǔ)句組1;break; case常量表達(dá)式2: 語(yǔ)句組2;break; case常量表達(dá)式n: 語(yǔ)句組n;break; default : 語(yǔ)句組n+1; 該語(yǔ)句的執(zhí)行過程是：首先計(jì)算表達(dá)式的值，并逐個(gè)與case后的常量表達(dá)式的值相比較，當(dāng)表達(dá)式的值與某個(gè)常量表達(dá)式的值相等時(shí)，則執(zhí)行對(duì)應(yīng)該常量表達(dá)式后的語(yǔ)句組，再執(zhí)行break語(yǔ)句，跳出switch語(yǔ)句的執(zhí)行，繼續(xù)執(zhí)行下一條語(yǔ)句。如果表達(dá)式的值與所有case后的常量表達(dá)式均不相同，則執(zhí)行default后的語(yǔ)句組。31項(xiàng)目：獨(dú)立按鍵識(shí)別和控制獨(dú)立按鍵識(shí)別和控制LED點(diǎn)亮程序設(shè)計(jì)點(diǎn)亮程序設(shè)計(jì)任務(wù)

11、1：畫電路原理圖任務(wù)2：編程任務(wù)3：仿真調(diào)試要求開始時(shí)要求開始時(shí)LED均熄滅，隨后根據(jù)按鍵動(dòng)作點(diǎn)亮相應(yīng)均熄滅，隨后根據(jù)按鍵動(dòng)作點(diǎn)亮相應(yīng)LED，按鍵釋放后繼續(xù)保，按鍵釋放后繼續(xù)保持直至新的按鍵按下為止。持直至新的按鍵按下為止。要求開始時(shí)要求開始時(shí)LED均熄滅，隨后根據(jù)按鍵動(dòng)作點(diǎn)亮相應(yīng)均熄滅，隨后根據(jù)按鍵動(dòng)作點(diǎn)亮相應(yīng)LED，按鍵釋放后繼續(xù)保持直至新的按鍵按下為止。，按鍵釋放后繼續(xù)保持直至新的按鍵按下為止。電路如電路如下圖下圖由電路可知，接由電路可知，接于于P0.0-P0.3的任的任意一個(gè)按鍵按下意一個(gè)按鍵按下時(shí)，相應(yīng)端口的時(shí)，相應(yīng)端口的電平將由電平將由“1”狀狀態(tài)變?yōu)閼B(tài)變?yōu)椤?”狀態(tài)；狀態(tài)；而接于

12、而接于P2.0-P2.3的任意一個(gè)的任意一個(gè)LED在端口輸出在端口輸出“1” 時(shí)將被點(diǎn)亮。時(shí)將被點(diǎn)亮。 參考程序如下參考程序如下 #include / 定義定義 51寄存器頭文件包含到程序中寄存器頭文件包含到程序中void main(void) char key =0； /定義一個(gè)變量，初值為定義一個(gè)變量，初值為0 P2 = 0; /熄滅所有熄滅所有LEDP0 = 0 xff; / 向向P0寫寫“1”，使，使P0口可正確讀入按鍵狀態(tài)口可正確讀入按鍵狀態(tài) while(1) /循環(huán)循環(huán) key =P0 & 0 x0f ; /將將P0口讀入的按鍵狀態(tài)取反并口讀入的按鍵狀態(tài)取反并 /與與0f

13、H按位與，清高按位與，清高4位留低位留低4位位if (key ！= 0) P2 = key ; / key不為0有鍵按下則將有鍵按下則將key / 送送P2口控制相應(yīng)的口控制相應(yīng)的LED點(diǎn)亮點(diǎn)亮 /否則，再循環(huán)讀按鍵狀態(tài)否則，再循環(huán)讀按鍵狀態(tài) 例例2 ：鍵控流水燈：鍵控流水燈 在上例電路圖的基礎(chǔ)上，編寫可鍵控的流水燈程在上例電路圖的基礎(chǔ)上，編寫可鍵控的流水燈程序。要求實(shí)現(xiàn)功能為，當(dāng)序。要求實(shí)現(xiàn)功能為，當(dāng)K1 按下時(shí)，要求流水燈流按下時(shí)，要求流水燈流動(dòng)；動(dòng)；K2 按下時(shí)停止流動(dòng)，且全部燈滅；按下時(shí)停止流動(dòng)，且全部燈滅；K3按下時(shí)使按下時(shí)使燈由上往下流動(dòng)，燈由上往下流動(dòng)，K4 則使燈由下往上流動(dòng)。

14、則使燈由下往上流動(dòng)。 程序說明程序說明 判斷按鍵動(dòng)作，并根據(jù)按鍵的組合狀態(tài)控制流水燈判斷按鍵動(dòng)作，并根據(jù)按鍵的組合狀態(tài)控制流水燈狀態(tài)。流水燈控制碼事先存放在數(shù)組中。狀態(tài)。流水燈控制碼事先存放在數(shù)組中。 本例電路中本例電路中LED為低電平驅(qū)動(dòng)，故控制碼中輸為低電平驅(qū)動(dòng)，故控制碼中輸出出0電平對(duì)應(yīng)著燈亮，反之，電平對(duì)應(yīng)著燈亮，反之，1電平對(duì)應(yīng)著燈滅。流電平對(duì)應(yīng)著燈滅。流水速度可以根據(jù)需要調(diào)整延時(shí)數(shù)值了。水速度可以根據(jù)需要調(diào)整延時(shí)數(shù)值了。 參考程序如下參考程序如下 /定義數(shù)組，并將控制各位燈亮的碼作為定義數(shù)組，并將控制各位燈亮的碼作為/初值放入其中初值放入其中/定義定義delay延時(shí)函數(shù)（帶參數(shù)延時(shí)

15、函數(shù)（帶參數(shù)time）/定義內(nèi)循環(huán)控制變量定義內(nèi)循環(huán)控制變量j/定義按鍵掃描函數(shù)定義按鍵掃描函數(shù)/若無(wú)按鍵返回若無(wú)按鍵返回0，否則返回，否則返回/從從P0口讀入的按鍵狀態(tài)（高口讀入的按鍵狀態(tài)（高/ 4位被清位被清0。/定義兩個(gè)位變量定義兩個(gè)位變量dir,run，并賦初值，并賦初值/定義定義int型變量型變量i/根據(jù)根據(jù)key函數(shù)返回值決定如何控制函數(shù)返回值決定如何控制LED/若若K1按下按下run=1，跳出，跳出switch/若若K2按下按下run=0，跳出，跳出switch/若若K3按下按下dir=1，跳出，跳出switch/若若K4按下按下dir=0，跳出，跳出switch/若若ren=1

16、 (K1按下按下)，去判斷，去判斷dir的值的值/否則（否則（ren=0，K2按下按下),向向P2口輸出口輸出0，熄滅所有，熄滅所有LED/由由i控制順序取出控制碼控制順序取出控制碼/若若dir=1，控制，控制LED/調(diào)用延時(shí)函數(shù)調(diào)用延時(shí)函數(shù)/否則（否則（dir=0），控制），控制LED/由由i控制反序取出控制碼控制反序取出控制碼/送送P2/送送P2/調(diào)用延時(shí)函數(shù)調(diào)用延時(shí)函數(shù)第4章單片機(jī)的單片機(jī)的C51語(yǔ)言語(yǔ)言Keil項(xiàng)目和程序界面如下圖所示項(xiàng)目和程序界面如下圖所示 39項(xiàng)目：行列式鍵盤原理與編程行列式鍵盤原理與編程 任務(wù)1：畫電路原理圖任務(wù)2：編程任務(wù)3：仿真調(diào)試44行列式鍵盤電路原理圖如下

17、，要求按任意按鍵后，顯示出該按鍵對(duì)應(yīng)的數(shù)行列式鍵盤電路原理圖如下，要求按任意按鍵后，顯示出該按鍵對(duì)應(yīng)的數(shù)（0-F）。 例例6 行列式鍵盤應(yīng)用行列式鍵盤應(yīng)用 44行列式鍵盤電路原理圖如下，要求按任意按鍵后，行列式鍵盤電路原理圖如下，要求按任意按鍵后，顯示出該按鍵對(duì)應(yīng)的數(shù)（顯示出該按鍵對(duì)應(yīng)的數(shù)（0-F）。 第一行第一行第一列第一列若用若用8位位2進(jìn)制數(shù)用以下方式來表示鍵編碼：進(jìn)制數(shù)用以下方式來表示鍵編碼：高高4位對(duì)應(yīng)行、低位對(duì)應(yīng)行、低4位對(duì)應(yīng)列，每個(gè)鍵的編碼是，除其所在位對(duì)應(yīng)列，每個(gè)鍵的編碼是，除其所在行、列對(duì)應(yīng)位為行、列對(duì)應(yīng)位為1外，其余位為外，其余位為0，則有：，則有：1行行1列鍵編碼列鍵編碼

18、11H2行行1列鍵編碼列鍵編碼21H3行行1列鍵編碼列鍵編碼41H4行行1列鍵編碼列鍵編碼81H1行行2列鍵編碼列鍵編碼12H2行行2列鍵編碼列鍵編碼22H.3行行3列鍵編碼列鍵編碼44H4行行3列鍵編碼列鍵編碼84H.4行行4列鍵編碼列鍵編碼88H0124EFDC589BP2P3.7P3.0 前面例題中的按鍵都是每鍵分別接在一根前面例題中的按鍵都是每鍵分別接在一根IO口口線上，這稱為線上，這稱為獨(dú)立式鍵盤獨(dú)立式鍵盤。它的。它的電路簡(jiǎn)單電路簡(jiǎn)單，易于編易于編程程，但，但占用的占用的IO口線較多口線較多，當(dāng)需要較多按鍵時(shí)可能，當(dāng)需要較多按鍵時(shí)可能產(chǎn)生產(chǎn)生IO資源緊張問題，這時(shí)應(yīng)采用資源緊張問題，

19、這時(shí)應(yīng)采用行列式鍵盤行列式鍵盤。行列式鍵盤行列式鍵盤方案的一般做法是，將方案的一般做法是，將IO口分為行線和口分為行線和列線，列線，按鍵置于行線和列線交叉位置的上方按鍵置于行線和列線交叉位置的上方，行線行線則通過上拉電阻接正電源。則通過上拉電阻接正電源。按鍵壓下時(shí)，行線和列按鍵壓下時(shí)，行線和列線將發(fā)生短接，線將發(fā)生短接，利用軟件掃描技術(shù)可以判斷出閉合利用軟件掃描技術(shù)可以判斷出閉合狀態(tài)。狀態(tài)。44行列式鍵盤硬件電路圖行列式鍵盤硬件電路圖 行列式（矩陣）鍵盤識(shí)別的常用方法有兩種行列式（矩陣）鍵盤識(shí)別的常用方法有兩種： 列掃描法列掃描法 線反轉(zhuǎn)法線反轉(zhuǎn)法1) 列掃描法（逐列進(jìn)行）列掃描法（逐列進(jìn)行）

20、 向某列線發(fā)出低電平向某列線發(fā)出低電平信號(hào)信號(hào), 如該如該列線上所設(shè)置的列線上所設(shè)置的鍵沒有任何一個(gè)按下鍵沒有任何一個(gè)按下的話的話, 則則行線端口讀回的是全行線端口讀回的是全“1”信號(hào)信號(hào), 否則，得到非全否則，得到非全“1”信號(hào)，且為信號(hào)，且為“0”位的位的位置對(duì)應(yīng)按鍵所在行的位置。位置對(duì)應(yīng)按鍵所在行的位置。 找到閉合鍵后找到閉合鍵后, 獲取其鍵值獲取其鍵值, 據(jù)此轉(zhuǎn)至該鍵對(duì)應(yīng)的功能程據(jù)此轉(zhuǎn)至該鍵對(duì)應(yīng)的功能程序。序。 為防止多鍵同時(shí)按下為防止多鍵同時(shí)按下, 往往從第往往從第 0 列一直掃描列一直掃描到最后到最后 1 列列, 若只發(fā)現(xiàn)若只發(fā)現(xiàn) 1 個(gè)閉合鍵個(gè)閉合鍵, 則為有效按鍵則為有效按鍵,

21、 否則，全部作廢。否則，全部作廢。 行和列是人為認(rèn)定的，為此認(rèn)定：通過上拉電阻接電源的口線對(duì)應(yīng)的是行線。 按鍵在閉合和斷開瞬間會(huì)因彈簧開關(guān)的變形而產(chǎn)生電壓按鍵在閉合和斷開瞬間會(huì)因彈簧開關(guān)的變形而產(chǎn)生電壓波動(dòng)現(xiàn)象，其按鍵抖動(dòng)波形如圖波動(dòng)現(xiàn)象，其按鍵抖動(dòng)波形如圖 按鍵抖動(dòng)會(huì)造成一次按鍵對(duì)應(yīng)多次響應(yīng)的問題，需要采按鍵抖動(dòng)會(huì)造成一次按鍵對(duì)應(yīng)多次響應(yīng)的問題，需要采用措施消除抖動(dòng)影響。單片機(jī)常用用措施消除抖動(dòng)影響。單片機(jī)常用軟件延時(shí)軟件延時(shí)10ms的辦法來的辦法來消除抖動(dòng)的影響。當(dāng)檢測(cè)到有鍵按下時(shí)，先延時(shí)消除抖動(dòng)的影響。當(dāng)檢測(cè)到有鍵按下時(shí)，先延時(shí)10ms，然，然后再檢測(cè)按鍵的狀態(tài)，若仍是閉合狀態(tài)，則認(rèn)為真

22、正有鍵按后再檢測(cè)按鍵的狀態(tài)，若仍是閉合狀態(tài)，則認(rèn)為真正有鍵按下。當(dāng)需要檢測(cè)到按鍵釋放時(shí)，也需做同樣的處理。下。當(dāng)需要檢測(cè)到按鍵釋放時(shí)，也需做同樣的處理。 a.a.先檢查是否鍵按下先檢查是否鍵按下。向列線端口送全列掃描碼（列線全送向列線端口送全列掃描碼（列線全送“0”0”）, ,行線端口行線端口做輸入（行線全送做輸入（行線全送“1”1”）, ,然后然后, ,讀入行線端口的狀態(tài)，讀入行線端口的狀態(tài)，若行線中有為若行線中有為0 0位（即非全位（即非全“1”1”），則有鍵按下。），則有鍵按下。c.c.判斷按鍵位置判斷按鍵位置。 進(jìn)行逐列掃描，被掃描列送進(jìn)行逐列掃描，被掃描列送0 0，其余列送，其余列送

23、“1”1”，每次，每次均讀入行線端口狀態(tài)，看哪條行線為均讀入行線端口狀態(tài)，看哪條行線為“0 0” 。由行、列。由行、列線的狀態(tài)可判斷是哪個(gè)鍵被按下線的狀態(tài)可判斷是哪個(gè)鍵被按下( (為為“0 0”的的行、列交叉行、列交叉處處) ) d.d.計(jì)算確定按鍵的鍵號(hào)計(jì)算確定按鍵的鍵號(hào) N N N=N=為為0 0行的行首鍵號(hào)行的行首鍵號(hào)+ +（發(fā)現(xiàn)按鍵時(shí)正掃描的）列號(hào)（發(fā)現(xiàn)按鍵時(shí)正掃描的）列號(hào) 具體實(shí)現(xiàn)步驟具體實(shí)現(xiàn)步驟b.有鍵按下則延時(shí)除抖動(dòng)有鍵按下則延時(shí)除抖動(dòng)。即延時(shí)即延時(shí)20mS20mS左右，再次讀行線端口看是否仍為有鍵按左右，再次讀行線端口看是否仍為有鍵按下下, ,若有若有, ,則確認(rèn)為一次有效按鍵

24、。則確認(rèn)為一次有效按鍵。4行行X4列矩陣鍵盤控制如圖列矩陣鍵盤控制如圖P1.4 - P1.7控制控制行線行線P1.0 - P1.3控制控制列線列線列掃描法匯編程序設(shè)計(jì)列掃描法匯編程序設(shè)計(jì)行置行置1 2) 線反轉(zhuǎn)法線反轉(zhuǎn)法 線反轉(zhuǎn)法比列掃描法速度快線反轉(zhuǎn)法比列掃描法速度快, 但但在硬件上要求行在硬件上要求行線與列線外接上拉電阻。方法如下線與列線外接上拉電阻。方法如下: 先將行線作為輸出先將行線作為輸出, 列線作為輸入列線作為輸入,行線輸出全行線輸出全“0”、列線全、列線全“1”, 接著讀入列線的值接著讀入列線的值; 然后然后,再將行線作為輸入再將行線作為輸入,列線作為輸出列線作為輸出, 并將剛才

25、并將剛才讀到的列線值從列線所接的端口輸出讀到的列線值從列線所接的端口輸出, 再讀取行線的再讀取行線的輸入值。輸入值。那么在閉合鍵所在的行線上值必為那么在閉合鍵所在的行線上值必為 0。 這樣這樣, 當(dāng)一個(gè)鍵被按下時(shí)當(dāng)一個(gè)鍵被按下時(shí), 必定可讀到一對(duì)唯一必定可讀到一對(duì)唯一的只有的只有1位為位為0的行、列值。的行、列值。 根據(jù)上兩步的結(jié)果根據(jù)上兩步的結(jié)果,可確可確定按鍵所在行和列。定按鍵所在行和列。 a. 先將先將行線編程為輸入行線編程為輸入,列線輸出列線輸出全全0列信號(hào)列信號(hào),讀入行線狀讀入行線狀態(tài)態(tài)，若非全若非全1則有鍵按下則有鍵按下,此時(shí)此時(shí),為為0位對(duì)應(yīng)行為按鍵所在行位對(duì)應(yīng)行為按鍵所在行線反

26、轉(zhuǎn)法具體實(shí)現(xiàn)步驟線反轉(zhuǎn)法具體實(shí)現(xiàn)步驟 b. 再再將將行線編程為輸出行線編程為輸出,列線做輸入列線做輸入,行線行線輸出全輸出全0行信行信號(hào)，讀入列線狀態(tài)號(hào)，讀入列線狀態(tài)，此時(shí)此時(shí)為為0位對(duì)應(yīng)列為按鍵所在列。位對(duì)應(yīng)列為按鍵所在列。 c .計(jì)算該按鍵的鍵號(hào)計(jì)算該按鍵的鍵號(hào) N=行首鍵號(hào)行首鍵號(hào)+列號(hào)列號(hào)線反轉(zhuǎn)法鍵盤掃描流程線反轉(zhuǎn)法鍵盤掃描流程與寫入的相等否與寫入的相等否與寫入的相等否與寫入的相等否參考程序參考程序 0-F16個(gè)數(shù)符的共陰七段碼依次放入個(gè)數(shù)符的共陰七段碼依次放入led_mod數(shù)組數(shù)組0-F16個(gè)鍵對(duì)應(yīng)的編碼依次放入個(gè)鍵對(duì)應(yīng)的編碼依次放入key_buf數(shù)組數(shù)組/ 說明掃描鍵盤返回鍵值函數(shù)

27、說明掃描鍵盤返回鍵值函數(shù) 本程序有鍵盤掃描和軟件延本程序有鍵盤掃描和軟件延時(shí)兩個(gè)子程序函數(shù)，主函數(shù)調(diào)時(shí)兩個(gè)子程序函數(shù)，主函數(shù)調(diào)用鍵盤掃描子程序用鍵盤掃描子程序,獲取用戶按獲取用戶按鍵對(duì)應(yīng)值年，完成靜態(tài)顯示。鍵對(duì)應(yīng)值年，完成靜態(tài)顯示。/ 帶參延時(shí)函數(shù)帶參延時(shí)函數(shù)線反轉(zhuǎn)法線反轉(zhuǎn)法掃描鍵盤返回鍵值掃描鍵盤返回鍵值(該數(shù)對(duì)應(yīng)段碼在該數(shù)對(duì)應(yīng)段碼在led_mod中的位置中的位置)k1存首次發(fā)現(xiàn)有鍵按下時(shí)的鍵盤狀態(tài)，存首次發(fā)現(xiàn)有鍵按下時(shí)的鍵盤狀態(tài)，k2存按鍵碼存按鍵碼送全列掃描碼：行線高電平、列線低電平送全列掃描碼：行線高電平、列線低電平/調(diào)用調(diào)用鍵盤掃描函數(shù)，返回鍵值送鍵盤掃描函數(shù)，返回鍵值送key保存保

28、存/key用來存放按鍵對(duì)應(yīng)值用來存放按鍵對(duì)應(yīng)值/00H送送P2口，滅數(shù)碼管口，滅數(shù)碼管/有鍵按下則據(jù)鍵值從有鍵按下則據(jù)鍵值從led_mod中中/取對(duì)應(yīng)段碼送取對(duì)應(yīng)段碼送P2口顯示口顯示/延時(shí)一段時(shí)間延時(shí)一段時(shí)間/讀回讀回P3的值不等于的值不等于f0H則則有鍵按下，否則無(wú)按鍵有鍵按下，否則無(wú)按鍵/有鍵按下則讀回有鍵按下則讀回P3的狀態(tài)存的狀態(tài)存k1，/若鍵盤狀態(tài)與前鍵盤狀態(tài)若鍵盤狀態(tài)與前鍵盤狀態(tài)k1相同則確有鍵按下相同則確有鍵按下/送全行掃描碼，行線全送全行掃描碼，行線全0，列線全，列線全1/全行、列掃描讀回值相或后取反，得鍵編碼全行、列掃描讀回值相或后取反，得鍵編碼/據(jù)據(jù)鍵編碼在鍵編碼在key

29、_buf 中搜索，中搜索，k2=(P3k1);/無(wú)鍵按下則返回?zé)o鍵按下則返回 -1/延時(shí)延時(shí)(4) (4) 并行并行I/OI/O口綜合應(yīng)用：步進(jìn)電機(jī)的控制與編程口綜合應(yīng)用：步進(jìn)電機(jī)的控制與編程 步進(jìn)電機(jī)是一個(gè)數(shù)字角度轉(zhuǎn)換器，也是一個(gè)串步進(jìn)電機(jī)是一個(gè)數(shù)字角度轉(zhuǎn)換器，也是一個(gè)串行的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，它是用電脈沖控制轉(zhuǎn)動(dòng)速度和轉(zhuǎn)行的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，它是用電脈沖控制轉(zhuǎn)動(dòng)速度和轉(zhuǎn)角的電磁機(jī)械裝置。角的電磁機(jī)械裝置。 步進(jìn)電機(jī)最大的應(yīng)用是在數(shù)控機(jī)床的制造中，因步進(jìn)電機(jī)最大的應(yīng)用是在數(shù)控機(jī)床的制造中，因?yàn)槠洳恍枰獮槠洳恍枰狝/D轉(zhuǎn)換，能直接將數(shù)字脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)換，能直接將數(shù)字脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化成角位移，所以角位移，所以,

30、是理想的數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行元件。如是理想的數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行元件。如:步步進(jìn)電機(jī)用作數(shù)控銑床進(jìn)給伺服機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)電機(jī)用作數(shù)控銑床進(jìn)給伺服機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) 。 步進(jìn)電機(jī)還可用在其他機(jī)械上，如：作為自動(dòng)送步進(jìn)電機(jī)還可用在其他機(jī)械上，如：作為自動(dòng)送料機(jī)和軟盤驅(qū)動(dòng)器的馬達(dá)，也可應(yīng)用在打印機(jī)和繪圖料機(jī)和軟盤驅(qū)動(dòng)器的馬達(dá)，也可應(yīng)用在打印機(jī)和繪圖儀中。儀中。 步進(jìn)電機(jī)是過程控制及儀表中的主要控制元件，步進(jìn)電機(jī)是過程控制及儀表中的主要控制元件，廣泛用于定位系統(tǒng)。廣泛用于定位系統(tǒng)。步進(jìn)電機(jī)的工作、控制原理步進(jìn)電機(jī)的工作、控制原理 磁極上有磁極上有5個(gè)均勻分個(gè)均勻分布的矩形小齒，轉(zhuǎn)子上布的矩形小齒，轉(zhuǎn)子上沒有繞組，

31、而有沒有繞組，而有40個(gè)小個(gè)小齒均勻分布在其圓周上，齒均勻分布在其圓周上，且相鄰兩個(gè)齒之間的夾且相鄰兩個(gè)齒之間的夾角為角為9。 步進(jìn)電機(jī)上的定子有步進(jìn)電機(jī)上的定子有6個(gè)等間距的磁極，兩個(gè)相鄰個(gè)等間距的磁極，兩個(gè)相鄰磁極之間的夾角為磁極之間的夾角為60，線圈繞過相對(duì)的兩個(gè)磁極，線圈繞過相對(duì)的兩個(gè)磁極，構(gòu)成一相（構(gòu)成一相（A-A，B-B，C-C）。）。 這使定子上相鄰兩磁極這使定子上相鄰兩磁極間對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子上的小齒數(shù)為間對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子上的小齒數(shù)為 6 個(gè)，出現(xiàn)了錯(cuò)齒現(xiàn)象。個(gè)，出現(xiàn)了錯(cuò)齒現(xiàn)象。23 給某組繞組通電時(shí)，相應(yīng)的兩個(gè)磁極就形成給某組繞組通電時(shí)，相應(yīng)的兩個(gè)磁極就形成N-SN-S極，極，產(chǎn)生磁場(chǎng)，并與轉(zhuǎn)

32、子形成磁路。若這時(shí)定子的小齒與產(chǎn)生磁場(chǎng)，并與轉(zhuǎn)子形成磁路。若這時(shí)定子的小齒與轉(zhuǎn)子沒有對(duì)齊，則在磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)動(dòng)一定的轉(zhuǎn)子沒有對(duì)齊，則在磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，使轉(zhuǎn)子齒與定子齒對(duì)齊，從而使步進(jìn)電機(jī)向前角度，使轉(zhuǎn)子齒與定子齒對(duì)齊，從而使步進(jìn)電機(jī)向前“走走”一步，轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的步距（進(jìn)）角度一步，轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的步距（進(jìn)）角度。 通電一周，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距通電一周，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距角，一個(gè)齒距角分角，一個(gè)齒距角分N N步（拍）走完。步（拍）走完。若以若以A-B-CA-B-C次序?qū)θ嗤?，次序?qū)θ嗤?，每相通電轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)每相通電轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng) 個(gè)齒個(gè)齒, ,即步進(jìn)角為即步進(jìn)角為3 3，這樣，

33、轉(zhuǎn)子，這樣，轉(zhuǎn)子就以每相就以每相3 3的速度正轉(zhuǎn)，反的速度正轉(zhuǎn)，反次序通電則次序通電則反轉(zhuǎn)。反轉(zhuǎn)。此此通電方式通電方式稱為三相三拍方式。稱為三相三拍方式。13 若以若以A-AB-B-BC-C-CA-AA-AB-B-BC-C-CA-A的順序?qū)Υ艠O的順序?qū)Υ艠O繞組繞組通電，通電，完成完成一個(gè)循環(huán)一個(gè)循環(huán)為為6 6拍，拍，稱為稱為三相三相六六拍拍方式方式, ,每拍每拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)1.51.5, ,可使電機(jī)定位精度提高一倍，同時(shí)可使電機(jī)定位精度提高一倍，同時(shí), ,轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)變得更平穩(wěn)。變得更平穩(wěn)。 用單片機(jī)控制脈沖發(fā)生器產(chǎn)生脈沖信號(hào)用單片機(jī)控制脈沖發(fā)生器產(chǎn)生脈沖信號(hào), ,按一按一定規(guī)律輸出給驅(qū)動(dòng)器定規(guī)律

34、輸出給驅(qū)動(dòng)器, ,即可控制步進(jìn)電機(jī)按要求轉(zhuǎn)即可控制步進(jìn)電機(jī)按要求轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)的角度大小與施加的脈沖個(gè)數(shù)成正比，轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)的角度大小與施加的脈沖個(gè)數(shù)成正比，轉(zhuǎn)動(dòng)的速度與脈沖頻率成正比。動(dòng)的速度與脈沖頻率成正比。 三相三拍三相三拍方式方式下，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)下，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)1 1周（周（360360）需需120120步步, ,三相三相六六拍拍方式方式轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)1 1周則需周則需240240步。因此步。因此, ,在同樣的運(yùn)行在同樣的運(yùn)行角度與速度下，角度與速度下，三相三相六六拍拍方式方式的驅(qū)動(dòng)脈沖的頻率要的驅(qū)動(dòng)脈沖的頻率要提高一倍，對(duì)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的開關(guān)特性要求較高。提高一倍，對(duì)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的開關(guān)特性要求較高。步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的

35、組成步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的組成 步進(jìn)控制器步進(jìn)控制器 現(xiàn)在，一般用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，由軟件代替步進(jìn)控制現(xiàn)在，一般用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，由軟件代替步進(jìn)控制器。器。 優(yōu)點(diǎn)：線路簡(jiǎn)化，成本降低，可靠性提高。優(yōu)點(diǎn)：線路簡(jiǎn)化，成本降低，可靠性提高。 可靈活改變步進(jìn)電機(jī)的控制方案，使用起來很方便。可靈活改變步進(jìn)電機(jī)的控制方案，使用起來很方便。 功率放大器功率放大器 脈沖放大，以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。脈沖放大，以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)原理系統(tǒng)圖用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)原理系統(tǒng)圖 用單片機(jī)代替步進(jìn)控制器，把并行二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換用單片機(jī)代替步進(jìn)控制器，把并行二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成串行脈沖序列，并實(shí)現(xiàn)方向控制。成串行脈沖序列，

36、并實(shí)現(xiàn)方向控制。 只要負(fù)載是在步進(jìn)電機(jī)允許的范圍之內(nèi)，每個(gè)脈只要負(fù)載是在步進(jìn)電機(jī)允許的范圍之內(nèi)，每個(gè)脈沖均使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的步距角度。沖均使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的步距角度。 根據(jù)步距角的大小及實(shí)際走的步數(shù)，只要知道初根據(jù)步距角的大小及實(shí)際走的步數(shù)，只要知道初始位置，便可知道步進(jìn)電機(jī)的最終位置。始位置，便可知道步進(jìn)電機(jī)的最終位置。步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)主要解決如下幾個(gè)問題：步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)主要解決如下幾個(gè)問題： 用軟件的方法實(shí)現(xiàn)脈沖序列；用軟件的方法實(shí)現(xiàn)脈沖序列； 步進(jìn)電機(jī)的方向控制；步進(jìn)電機(jī)的方向控制； 步進(jìn)電機(jī)控制電路及程序的設(shè)計(jì)。步進(jìn)電機(jī)控制電路及程序的設(shè)計(jì)。1）脈沖序列的生成）脈沖序列的生成脈沖幅值脈沖

37、幅值 由數(shù)字元件電平由數(shù)字元件電平?jīng)Q定。決定。 TTL 0 5V CMOS 0 10V 接通和斷開時(shí)間可用延時(shí)的接通和斷開時(shí)間可用延時(shí)的辦法控制。辦法控制。要求：確保步進(jìn)到位要求：確保步進(jìn)到位。2）方向控制）方向控制 步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與內(nèi)部繞組的通電順序相關(guān)。步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與內(nèi)部繞組的通電順序相關(guān)。 三相步進(jìn)電機(jī)三相步進(jìn)電機(jī)共有三種電流脈沖施加方式共有三種電流脈沖施加方式： （1）三相單三拍三相單三拍 （2）三相雙三拍三相雙三拍 （3）三相六拍三相六拍 改變通電順序可以改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向改變通電順序可以改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向 3）單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)的接口電路和程序設(shè)計(jì)）單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)

38、的接口電路和程序設(shè)計(jì) 接口電路接口電路（1）步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流較大，故單片機(jī)與）步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流較大，故單片機(jī)與 步進(jìn)電機(jī)的連接需要專門的接口及驅(qū)動(dòng)電路。步進(jìn)電機(jī)的連接需要專門的接口及驅(qū)動(dòng)電路。 接口電路可以是鎖存器，也可以是可編程接口芯接口電路可以是鎖存器，也可以是可編程接口芯片，片，如如 8255、8155等。等。 驅(qū)動(dòng)器可用大功率復(fù)合管，也可以是專門的驅(qū)驅(qū)動(dòng)器可用大功率復(fù)合管，也可以是專門的驅(qū)動(dòng)器。動(dòng)器。 步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)功率較大，為防強(qiáng)功率的干擾步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)功率較大，為防強(qiáng)功率的干擾信號(hào)反串進(jìn)主控系統(tǒng)，應(yīng)在單片機(jī)與驅(qū)動(dòng)器之間增信號(hào)反串進(jìn)主控系統(tǒng)，應(yīng)在單片機(jī)與驅(qū)動(dòng)器之間增加一級(jí)光電隔離

39、器。加一級(jí)光電隔離器。步進(jìn)電機(jī)與單片機(jī)接口電路步進(jìn)電機(jī)與單片機(jī)接口電路1 10 00 01 10 00 0 1 10 00 0為防止電機(jī)過流和改善驅(qū)動(dòng)特性，需加限流電阻。由于步進(jìn)電機(jī)為防止電機(jī)過流和改善驅(qū)動(dòng)特性，需加限流電阻。由于步進(jìn)電機(jī)鎖步時(shí)，限流電阻要消耗大量的功率，故限流電阻要有較大的功鎖步時(shí)，限流電阻要消耗大量的功率，故限流電阻要有較大的功率容量，開關(guān)管也要有較高的負(fù)載能力。率容量，開關(guān)管也要有較高的負(fù)載能力。二極管為繞組提供續(xù)流回路二極管為繞組提供續(xù)流回路,防防止過高的反向電壓擊穿驅(qū)動(dòng)管止過高的反向電壓擊穿驅(qū)動(dòng)管只要按一定的順序只要按一定的順序 改變改變 P1.0P1.2 三位通電的

40、狀況，三位通電的狀況，即可控制步進(jìn)電機(jī)依選定方向即可控制步進(jìn)電機(jī)依選定方向步進(jìn)步進(jìn)增加光電隔離的步進(jìn)電機(jī)與單片機(jī)接口電路增加光電隔離的步進(jìn)電機(jī)與單片機(jī)接口電路0 00 01 10 01 11 11 10 00 0光電隔離器的作用：一是抗干擾，二是電隔離，光電隔離器的作用：一是抗干擾，二是電隔離，步進(jìn)電機(jī)程序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是：步進(jìn)電機(jī)程序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是： （1）判斷旋轉(zhuǎn)方向）判斷旋轉(zhuǎn)方向 （2）按相序確定控制字）按相序確定控制字 （3）按順序輸入控制字）按順序輸入控制字 （4）控制步數(shù)，判斷所要求的控制步數(shù)是否傳送）控制步數(shù)，判斷所要求的控制步數(shù)是否傳送完畢完畢例例7 7 單片機(jī)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)單片機(jī)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng) 系統(tǒng)功能系統(tǒng)功能: : 通過按鍵設(shè)定電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向以及啟動(dòng)、停止通過按鍵設(shè)定電機(jī)的轉(zhuǎn)速、