第8章-IO口的C語言編程

1、23MCS-51單片機(jī)的輸出口有4個(gè)，分別為P0、P1、P2、P3，其中，P1，P2和P3口是準(zhǔn)雙向口，P0口為雙向三態(tài)口。 。4 1P0口 P0口一個(gè)引腳的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖8-1所示。從圖8-1中可以看出，電路中包含一個(gè)數(shù)據(jù)輸出鎖存器、兩個(gè)三態(tài)數(shù)據(jù)輸入緩沖器和一個(gè)數(shù)據(jù)輸出的驅(qū)動(dòng)電路。P0.x可以是P0.0到P0.7中的任何一位，即P0口是由8個(gè)與圖8-1相同的電路構(gòu)成。多路開關(guān)MUX與 相連接時(shí)，P0口作為普通的I/O口使用；多路開關(guān)MUX和與門相連接時(shí)，P0口作為數(shù)據(jù)/地址總線使用。P0口作為I/O口使用時(shí)，由于其內(nèi)部沒有上拉電阻，因而需要外接上拉電阻。5圖8-1 P0口內(nèi)部結(jié)構(gòu) 2P1口 P

2、1口為8位準(zhǔn)雙向口，這8位均可單獨(dú)定義為輸入或輸出口，每一位的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如圖8-2所示。 P1.x輸出數(shù)據(jù)時(shí)，把1寫入鎖存器時(shí)， =0，T2截止，內(nèi)上拉電阻將電位拉至1，此時(shí)該口輸出為1；把0寫入鎖存器時(shí)， =1，T2導(dǎo)通，輸出為0。 準(zhǔn)雙向口P1作為輸入口時(shí)，應(yīng)先將鎖存器置1，這樣 =0，T2截止，此時(shí)該位既可以由外部電路拉成低電平，也可由內(nèi)部上拉電阻拉成高電平。6圖8-2 P1口內(nèi)部結(jié)構(gòu)雙向口與準(zhǔn)雙向口的區(qū)別是準(zhǔn)雙向I/O口用于數(shù)據(jù)輸入時(shí)需要先對(duì)其置1，否則，若前一位輸入低電平，后一位輸入高電平時(shí)將導(dǎo)致數(shù)據(jù)出錯(cuò)；而雙向口則不需要提前置1操作，因?yàn)殡p向口有懸浮態(tài)。 7需要說明的是，P1作為

3、輸入口使用時(shí)，輸入方式有兩種情況： （1）先讀鎖存器的內(nèi)容，處理后再寫入到鎖存器，這種操作即“讀修改寫”操作，JBC（邏輯判斷）、CPL（取反）、INC（遞增）、DEC（遞減）、ANL（與邏輯）和ORL（邏輯或）指令均屬于這類操作。 （2）打開三態(tài)門G2，將P1口的外部狀態(tài)讀入CPU。 3P2口 P2口不僅可以用作輸入/輸出口，也可以和P0口一起用作外部存儲(chǔ)器的地址總線。8由于單片機(jī)沒有專用的地址總線和數(shù)據(jù)總線，在向外擴(kuò)展存儲(chǔ)器和接口時(shí)，P2口和P0口充當(dāng)?shù)刂房偩€和數(shù)據(jù)總線，P2口輸出地址的高8位（A8A15），P0口輸出地址的低8位（A0A7）。P2口結(jié)構(gòu)如圖8-3所示。圖8-3 P2口內(nèi)部

4、結(jié)構(gòu) 4P3口9 P3口的第一功能和P1口一樣，既可作為輸入/輸出端口，又能夠進(jìn)行字節(jié)操作和位操作。在位操作模式下，每位引腳可以單獨(dú)定義為輸入或輸出引腳。 在實(shí)際應(yīng)用中，P3口第二功能的作用更為突出。為適應(yīng)第二功能的需要，每位引腳內(nèi)部都增加了第二功能控制邏輯，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖8-4所示。圖8-4 P3口內(nèi)部結(jié)構(gòu) 下面著重討論P(yáng)3口的第二功能，P3口用于第二功能的各引腳定義如下：10 P3.0：串行輸入口（RXD）。 P3.1：串行輸出口（TXD）。 P3.2：外部中斷0（INT0）。 P3.3：外部中斷1（INT1）。 P3.4：定時(shí)/計(jì)數(shù)器0的外部輸入口（T0）。 P3.5：定時(shí)/計(jì)數(shù)器1的外

5、部輸入口（T1）。 P3.6：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通（WR）。 P3.7：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通（RD）。 P3作為輸出端口使用時(shí)，第二功能信號(hào)線保持高電平，與非門開通，從鎖存器到輸出口的通路暢通無阻，數(shù)據(jù)能夠正常輸出。P3口使用第二功能輸出時(shí)，鎖存器置為高電平，與非門對(duì)第二功能信號(hào)的輸出是暢通的，從而實(shí)現(xiàn)第二功能信號(hào)的輸出。 使用第二功能輸入時(shí)，引腳的第二功能控制邏輯在輸入通路上增設(shè)了一個(gè)緩沖器，輸入的第二功能信號(hào)可從這個(gè)緩沖器的輸出端取得。而作為I/O口時(shí)，輸入信號(hào)取自三態(tài)緩沖器的輸出端。不管是作為第一功能的輸入端口使用還是第二功能信號(hào)輸入，輸出電路中的鎖存器輸出和第二功能輸出信號(hào)線均應(yīng)置1。

6、 新型的51系列單片機(jī)，除了有傳統(tǒng)的P0P3口之外，還有P4口，各端口地址及數(shù)據(jù)位如表8-1所示。11表8-1 新型51單片機(jī)I/O端口助記符地址名字76543210復(fù)位值P080H8位P0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.011111111P190H8位P1P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.011111111P2A0H8位P2P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.011111111P3B0H8位P3P3.7P3.6P3.5P3.4P3.3P3.2P3.1P3.011111111P4E8H4位P4-P4.3P4.2

7、P4.1P4.0*1111 P4口可以像普通的P1，P2，P3口一樣進(jìn)行操作，在使用C語言編程時(shí)，需要在程序的開頭進(jìn)行聲明。 sfr P4 = 0 xe8;/C語言中聲明P4口特殊功能寄存器地址 在匯編語言編程時(shí)，可以進(jìn)行如下操作。 P4 DATA 0E8H;或P4 EQU 0E8H MOV A, P4;讀取P4口的狀態(tài)到累加器中 MOV P4, #0AH;向P4口輸出數(shù)據(jù)“#0AH” SETB P4.0;P4.0=1 CLR P4.0 ;P4.0=01213148.2.1驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管8.2.2驅(qū)動(dòng)蜂鳴器8.2.3驅(qū)動(dòng)繼電器8.2.4驅(qū)動(dòng)7段LED數(shù)碼管15【例8-1】如圖8-5所示，P2驅(qū)

8、動(dòng)8個(gè)LED燈。當(dāng)每位引腳輸出為0時(shí)，LED燈被點(diǎn)亮；引腳輸出為1時(shí)，LED燈不亮。在此結(jié)構(gòu)圖基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一個(gè)霹靂燈程序，使得任何時(shí)候只有一個(gè)LED燈亮。圖8-5 霹靂燈電路連接16 每次只點(diǎn)亮一個(gè)LED，即P2端口在輸出時(shí)只能有一位為0，其他位為1。設(shè)計(jì)程序時(shí)，可以先使P2端口的值左移7次，左移可采用“LED=1;”實(shí)現(xiàn)右移1位，移動(dòng)后在最高位補(bǔ)1；如此循環(huán)即可實(shí)現(xiàn)其功能。霹靂燈程序流程如圖8-6所示。【例8-1】如圖8-5所示，P2驅(qū)動(dòng)8個(gè)LED燈。當(dāng)每位引腳輸出為0時(shí)，LED燈被點(diǎn)亮；引腳輸出為1時(shí)，LED燈不亮。在此結(jié)構(gòu)圖基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一個(gè)霹靂燈程序，使得任何時(shí)候只有一個(gè)LED燈亮。圖8-6

9、 霹靂燈程序流程圖17 【參考代碼】/*/此程序?qū)崿F(xiàn)LED燈先向左移動(dòng)，后向右移動(dòng)，即為霹靂燈/*#include/*程序聲明*#define LED P2/將P2口定義為LEDvoid delay(int);/*主程序*main()【例8-1】如圖8-5所示，P2驅(qū)動(dòng)8個(gè)LED燈。當(dāng)每位引腳輸出為0時(shí)，LED燈被點(diǎn)亮；引腳輸出為1時(shí)，LED燈不亮。在此結(jié)構(gòu)圖基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一個(gè)霹靂燈程序，使得任何時(shí)候只有一個(gè)LED燈亮。18 unsigned char i; LED=0 xfe; while(1) for(i=0;i7;i+)/向左移動(dòng)7次 delay(100); LED=(LED1)|0 x01

10、;/向左移動(dòng)，每移動(dòng)1次在最低位補(bǔ)1for(i=0;i1)|0 x80;/向右移動(dòng)，每移動(dòng)1次在最高位補(bǔ)1 /*延時(shí)x0.5ms子函數(shù)*void delay(int x) int i,j; for(i=0;ix;i+)for(j=0;j=60;j+);【例8-1】如圖8-5所示，P2驅(qū)動(dòng)8個(gè)LED燈。當(dāng)每位引腳輸出為0時(shí)，LED燈被點(diǎn)亮；引腳輸出為1時(shí)，LED燈不亮。在此結(jié)構(gòu)圖基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一個(gè)霹靂燈程序，使得任何時(shí)候只有一個(gè)LED燈亮。蜂鳴器（buzzer）是一種發(fā)聲裝置，可分為無源蜂鳴器與有源蜂鳴器，如圖8-7所示。20圖8-7 有源（左）與無源（右）蜂鳴器 蜂鳴器的“源”不是指電源，而是指震

11、蕩源。有源蜂鳴器內(nèi)部帶有震蕩源，只要通電就可以鳴叫，所以通常用作報(bào)警提示，其優(yōu)點(diǎn)是程序控制方便。 無源蜂鳴器內(nèi)部不帶震蕩源，所以直流信號(hào)無法令其鳴叫，必須使用1K5K的方波才能驅(qū)動(dòng)它。無源蜂鳴器的優(yōu)點(diǎn)是聲音頻率可控，并可做出類似“哆來咪發(fā)嗦拉西”的效果。在一些特例中，無源蜂鳴器可以和LED復(fù)用一個(gè)控制口。 蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)電路如圖8-8所示，該電路中三極管基極直接與P1，P2，P3相連，P0與三極管的基極相連時(shí)可以在基極接上上拉電阻。21 蜂鳴器本質(zhì)上是一個(gè)感性元件，其電流不能瞬變，因此必須有一個(gè)續(xù)流二極管提供續(xù)流，否則在蜂鳴器兩端會(huì)產(chǎn)生幾十伏的尖峰電壓，可能損壞三極管，并干擾整個(gè)電路系統(tǒng)的其他部

12、分。 圖8-8 蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路22 使無源蜂鳴器鳴叫的關(guān)鍵是設(shè)置合適的方波。方波即先設(shè)置一定時(shí)間的高電平，再設(shè)置同樣時(shí)長的低電平，這里通過pulse_BZ()函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。 【參考代碼】/*/此實(shí)驗(yàn)用的蜂鳴器為可編程控制的無源蜂鳴器，應(yīng)要考慮蜂鳴器的工作頻率/頻率不能過低，過低不會(huì)蜂鳴，過高即表現(xiàn)為噪音，頻率不同聲音效果不同/*聲明*#includesbit buzzer=P10;void delay(int);void pulse_BZ(int,int,int);【例8-2】編程實(shí)現(xiàn)無源蜂鳴器的鳴叫。23 /*主程序*main() while(1) pulse_BZ(100,10,10);/蜂

13、鳴器發(fā)聲100(5+5)ms=0.5Sdelay(10000);/延時(shí)100000.5ms=5S 【例8-2】編程實(shí)現(xiàn)無源蜂鳴器的鳴叫。24/*延時(shí)子函數(shù)*/*延時(shí)函數(shù)開始，延時(shí)x0.05ms */void delay(int x) int i,j; for(i=0;ix;i+) for(j=1;j=6;j+);【例8-2】編程實(shí)現(xiàn)無源蜂鳴器的鳴叫。25/*蜂鳴器蜂鳴子函數(shù)*/*蜂鳴器發(fā)聲函數(shù)，count=計(jì)數(shù)次數(shù)，TH=高電平時(shí)間，TL=低電平時(shí)間 */void pulse_BZ(int count,int TH,int TL) int i; for(i=0;icount;i+) buzze

14、r=1;/輸出高電平delay(TH);/延遲TH0.05msbuzzer=0;/輸出低電平delay(TL);/延遲TL0.05ms 【例8-2】編程實(shí)現(xiàn)無源蜂鳴器的鳴叫。26【例8-3】使用單片機(jī)控制繼電器，P1.1控制所連接的繼電器，每1S開關(guān)一次，開關(guān)8次后，蜂鳴器發(fā)出兩聲鳴叫“嗶嗶”，然后再從頭開始執(zhí)行上述操作。電路連線如圖8-9所示。圖8-9 繼電器與蜂鳴器實(shí)驗(yàn)電路27【例8-3】使用單片機(jī)控制繼電器，P1.1控制所連接的繼電器，每1S開關(guān)一次，開關(guān)8次后，蜂鳴器發(fā)出兩聲鳴叫“嗶嗶”，然后再從頭開始執(zhí)行上述操作。 程序流程如圖8-10所示。聲明變量和函數(shù)后，先給P1.1引腳高電平0

15、.5秒，使繼電器閉合從而形成通路點(diǎn)亮燈泡；然后給P1.1引腳低電平，熄滅燈泡，持續(xù)時(shí)間也是0.5秒。如此點(diǎn)亮燈泡8次后，使蜂鳴器鳴叫2次。以上操作不斷重復(fù)執(zhí)行即可實(shí)現(xiàn)指定的功能。圖8-10 繼電器程序執(zhí)行流程28【例8-3】使用單片機(jī)控制繼電器，P1.1控制所連接的繼電器，每1S開關(guān)一次，開關(guān)8次后，蜂鳴器發(fā)出兩聲鳴叫“嗶嗶”，然后再從頭開始執(zhí)行上述操作。 【參考代碼】/*/繼電器驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)/*#includesbit buzzer=P10;/聲明蜂鳴器接到P1.0引腳sbit relay=P11;/聲明繼電器接到P1.1引腳void delay(int);/聲明延時(shí)函數(shù)void pulse_B

16、Z(int,int,int);/聲明蜂鳴器函數(shù)void pulse_RL(int,int,int);/聲明繼電器函數(shù)29【例8-3】使用單片機(jī)控制繼電器，P1.1控制所連接的繼電器，每1S開關(guān)一次，開關(guān)8次后，蜂鳴器發(fā)出兩聲鳴叫“嗶嗶”，然后再從頭開始執(zhí)行上述操作。main() while(1) pulse_RL(8,1000,1000);/繼電器使燈亮滅各8次，每次10000.5ms=0.5spulse_BZ(100,1,1);/蜂鳴器發(fā)第1聲delay(200); /延時(shí)2000.5ms=100mspulse_BZ(100,1,1);/蜂鳴器發(fā)第2聲delay(200); 30【例8-3】

17、使用單片機(jī)控制繼電器，P1.1控制所連接的繼電器，每1S開關(guān)一次，開關(guān)8次后，蜂鳴器發(fā)出兩聲鳴叫“嗶嗶”，然后再從頭開始執(zhí)行上述操作。/*延時(shí)0.5ms子函數(shù)*void delay(int x) int i,j; for(i=0;ix;i+) for(j=1;j=60;j+);31【例8-3】使用單片機(jī)控制繼電器，P1.1控制所連接的繼電器，每1S開關(guān)一次，開關(guān)8次后，蜂鳴器發(fā)出兩聲鳴叫“嗶嗶”，然后再從頭開始執(zhí)行上述操作。/*蜂鳴器發(fā)聲函數(shù)*void pulse_BZ(int count ,int TH,int TL) int i; for(i=0;icount;i+) buzzer=1;/

18、輸出高電平 delay(TH);/延時(shí)TH時(shí)間buzzer=0;/輸出低電平delay(TL);/延時(shí)TL時(shí)間 32【例8-3】使用單片機(jī)控制繼電器，P1.1控制所連接的繼電器，每1S開關(guān)一次，開關(guān)8次后，蜂鳴器發(fā)出兩聲鳴叫“嗶嗶”，然后再從頭開始執(zhí)行上述操作。/*繼電器子函數(shù)*void pulse_RL(int count ,int TH,int TL) int i; for(i=0;i=count;i+) relay=1;/輸出高電平，繼電器勵(lì)磁（燈亮） delay(TH);relay=0;/輸出低電平，繼電器消磁（燈滅）delay(TL); 33【例8-4】編寫程序，驅(qū)動(dòng)共陽極7段數(shù)碼管

19、依次顯示數(shù)字09。 這里使用單片機(jī)的P0口驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，數(shù)碼管與單片機(jī)的連接見圖8-11，程序流程如圖8-12所示。圖8-11 7段數(shù)碼管實(shí)驗(yàn)圖 圖8-12 程序流程圖34【例8-4】編寫程序，驅(qū)動(dòng)共陽極7段數(shù)碼管依次顯示數(shù)字09。 將數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)放置在數(shù)組TAB10中，每取出一個(gè)數(shù)據(jù)，就通過P0口進(jìn)行輸出，這樣就能在數(shù)碼管顯示出對(duì)應(yīng)的數(shù)字了。 【參考代碼】/*/驅(qū)動(dòng)7段數(shù)碼管依次顯示數(shù)字09/*#include#define SEG P0/*聲明7段數(shù)碼管09驅(qū)動(dòng)信號(hào)（共陽）*char TAB10=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x83,0 xf

20、8,0 x80,0 x98;void delay(int);35【例8-4】編寫程序，驅(qū)動(dòng)共陽極7段數(shù)碼管依次顯示數(shù)字09。/*主函數(shù)*main() unsigned char i; while(1) for(i=0;i10;i+) SEG=TABi; delay(500); 36【例8-4】編寫程序，驅(qū)動(dòng)共陽極7段數(shù)碼管依次顯示數(shù)字09。/*延時(shí)函數(shù)*void delay(int x) int i,j; for(i=0;ix;i+)for(j=1;j=150;j+);378.3.1輸入設(shè)備8.3.2輸入電路設(shè)計(jì)8.3.3抖動(dòng)與防抖動(dòng)8.3.4輸入設(shè)備編程應(yīng)用38單片機(jī)的I/O口既可以輸出數(shù)據(jù)

21、，也可以輸入數(shù)據(jù)。P0口用于輸出時(shí)，需要外接10K的上拉電阻，以確保輸出數(shù)據(jù)的可靠性；若用于輸入，則使用時(shí)需要先向該口賦值1。39對(duì)于數(shù)字電子電路而言，最基本的輸入設(shè)備是開關(guān)。開關(guān)按其結(jié)構(gòu)可以分為按鈕開關(guān)和閘刀開關(guān)兩類。按鈕開關(guān)通常用于產(chǎn)生邊緣觸發(fā)的場合，每按一次產(chǎn)生一個(gè)脈沖；而閘刀開關(guān)主要用于電平觸發(fā)的場合。 。 1按鈕開關(guān)（Button） 按鈕開關(guān)的特點(diǎn)是具有自動(dòng)恢復(fù)（回彈）功能。常見的按鈕開關(guān)是輕觸開關(guān)，如圖8-13（a）所示。按下按鈕時(shí)開關(guān)接通，放開按鈕時(shí)開關(guān)斷開，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖8-13（b）所示。40 如圖8-13所示，按鈕開關(guān)有4個(gè)引腳，引腳1與引腳4連通、引腳2與引腳3連通。按鈕

22、按下時(shí)，內(nèi)部開關(guān)a接通；松開按鈕，a自動(dòng)彈起，開關(guān)斷開。電子電路或微型計(jì)算機(jī)所使用的按鈕開關(guān)有6mm，8mm，10mm，12mm等尺寸。（a）輕觸開關(guān)實(shí)物（b）輕觸開關(guān)內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖8-13 輕觸開關(guān)實(shí)物及其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu) 2閘刀開關(guān)（Knife Switch） 這類開關(guān)具有保持功能，將開關(guān)撥動(dòng)到ON時(shí)，內(nèi)部的開關(guān)接通形成通路，若要斷開通路，則需要再次撥動(dòng)開關(guān)。比較典型的閘刀開關(guān)是指撥開關(guān)（DIP switch），如圖8-14所示。指撥開關(guān)內(nèi)部相當(dāng)于含有若干個(gè)獨(dú)立的開關(guān)。 當(dāng)電路板上不需要經(jīng)常切換狀態(tài)時(shí)可以利用短路帽進(jìn)行替代。說 明41（a）指撥開關(guān)實(shí)物 （b）指撥/閘刀開關(guān)電路符號(hào)圖8-14

23、指撥開關(guān)實(shí)物與電路符號(hào)設(shè)計(jì)數(shù)字電路或含有微控制器的輸入電路時(shí)，輸入端不能含有不確定的狀態(tài)，即輸入端不可留空，否則除了會(huì)產(chǎn)生不確定的狀態(tài)外，還可能感染噪聲，使電路產(chǎn)生誤動(dòng)作。 1按鈕開關(guān)的輸入電路設(shè)計(jì)將按鈕開關(guān)接入輸入端時(shí)，需要連接一個(gè)電阻再接到VCC或GND上，如圖8-15所示。42圖8-15 按鈕開關(guān)作為輸入元件 P0.7引腳連接的按鈕開關(guān)初始狀態(tài)為開路狀態(tài)，該開關(guān)與一個(gè)10KW的電阻串聯(lián)后連接到VCC上，此時(shí)輸入引腳保持為高電平。按下按鈕開關(guān)時(shí)，輸入引腳變?yōu)榈碗娖?；放開開關(guān)時(shí)，輸入引腳恢復(fù)為高電平，這樣就產(chǎn)生了一個(gè)負(fù)脈沖。設(shè)計(jì)數(shù)字電路或含有微控制器的輸入電路時(shí)，輸入端不能含有不確定的狀態(tài)，

24、即輸入端不可留空，否則除了會(huì)產(chǎn)生不確定的狀態(tài)外，還可能感染噪聲，使電路產(chǎn)生誤動(dòng)作。 1按鈕開關(guān)的輸入電路設(shè)計(jì)將按鈕開關(guān)接入輸入端時(shí)，需要連接一個(gè)電阻再接到VCC或GND上，如圖8-15所示。43圖8-15 按鈕開關(guān)作為輸入元件 P0.5引腳連接的按鈕開關(guān)初始狀態(tài)為開路狀態(tài)，開關(guān)與一個(gè)470W的電阻相接后接地，此時(shí)輸入引腳為低電平。按下按鈕開關(guān)時(shí)，引腳經(jīng)開關(guān)連接上VCC，輸入引腳變?yōu)楦唠娖?；放開開關(guān)時(shí)，輸入引腳將恢復(fù)為低電平，這樣就產(chǎn)生了一個(gè)正脈沖。 2閘刀開關(guān)的輸入電路設(shè)計(jì) 將閘刀開關(guān)接到輸入端時(shí)，通常也會(huì)接一個(gè)上拉電阻到VCC或接一個(gè)下拉電阻到GND，如圖8-16所示。 閘刀開關(guān)作為輸入設(shè)備

25、使用時(shí)，其工作原理類似于按鈕開關(guān)。但閘刀開關(guān)兩種狀態(tài)的切換需要手動(dòng)完成，即撥動(dòng)開關(guān)一次能夠完成一次切換，再次撥動(dòng)才能恢復(fù)開關(guān)原狀。44圖8-16 閘刀開關(guān)作為輸入元件不管是按鈕開關(guān)還是閘刀開關(guān)，在操作時(shí)，信號(hào)的高低電平切換并不如想象中的理想。實(shí)際應(yīng)用中，開關(guān)操作在很多情況下會(huì)產(chǎn)生不確定狀態(tài)，這種狀態(tài)將產(chǎn)生噪聲信號(hào)，因而需要及時(shí)進(jìn)行去干擾處理。 1抖動(dòng)現(xiàn)象如圖8-17所示，圖的上半部分為開關(guān)按下和松開時(shí)的實(shí)際狀態(tài)，下半部分為理想狀態(tài)。在實(shí)際應(yīng)用中，按鍵按下和松開都將產(chǎn)生抖動(dòng)，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生干擾信號(hào)，這種干擾信號(hào)對(duì)數(shù)字電路的影響很大，往往會(huì)導(dǎo)致計(jì)數(shù)的錯(cuò)誤。451020ms抖動(dòng)1020ms抖動(dòng)理想狀態(tài)

26、實(shí)際狀態(tài)圖8-17 開關(guān)的實(shí)際狀態(tài)與理想狀態(tài) 2硬件防抖動(dòng)要避免按鍵抖動(dòng)，可以用一個(gè)切換開關(guān)及互鎖電路組成一個(gè)防抖動(dòng)電路（debouncer），如圖8-18所示。這個(gè)電路雖然可以降低抖動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲，但它所需要的元件較多，且將占用電路的PCB板空間，這樣就增加了成本與電路的復(fù)雜程度。46圖8-18 互鎖防抖動(dòng)電路 除了上述電路外，也可以利用RC元件來設(shè)計(jì)一個(gè)防抖動(dòng)的濾波電路，如圖8-19所示。放開按鈕開關(guān)時(shí)，開關(guān)通路被斷開，電容開始充電；而開關(guān)被按下時(shí)，電容被短路，此時(shí)電容開始放電。電容在開關(guān)抖動(dòng)期間處于充電或放電狀態(tài)，這期間電容始終保持為低電平，并不隨抖動(dòng)而發(fā)生變化；抖動(dòng)過后，電容兩端的電壓

27、才穩(wěn)定上升，這樣就避開了抖動(dòng)的時(shí)間段。這種電路結(jié)構(gòu)簡單，是一種常用的防抖動(dòng)電路。47圖8-19 RC防抖動(dòng)電路 3軟件防抖動(dòng) 利用硬件防抖動(dòng)電路會(huì)增加硬件設(shè)計(jì)的成本與復(fù)雜度，故有時(shí)也利用軟件來防抖動(dòng)。只要避開按鍵按下時(shí)產(chǎn)生抖動(dòng)的20ms，即可達(dá)到防抖動(dòng)的目的。 因而在按下按鈕開關(guān)的瞬間，立刻執(zhí)行debouncer()防抖動(dòng)函數(shù)，這樣就避開了產(chǎn)生抖動(dòng)的時(shí)間段。而debouncer()防抖動(dòng)函數(shù)只是一個(gè)延時(shí)函數(shù)（總延時(shí)為20ms），其代碼如下所示。 void debouncer(void) int i;/聲明變量 for(i=0;i2400;i+);/計(jì)數(shù)2400次來達(dá)到延時(shí)目的 48【例8-5】

28、如圖8-20所示，編程實(shí)現(xiàn)以下功能：若P0.0所連接的LED不亮，按一下PB1，則LED亮；再按一下PB1，則LED不亮，如此循環(huán)。49圖8-20 按鈕切換式控制實(shí)驗(yàn) 實(shí)現(xiàn)該功能的程序流程如圖8-21所示。初始化時(shí)先關(guān)閉LED，然后判斷PB1是否按下，如果按下，則先調(diào)用防抖動(dòng)函數(shù)，再切換LED的狀態(tài)?！纠?-5】如圖8-20所示，編程實(shí)現(xiàn)以下功能：若P0.0所連接的LED不亮，按一下PB1，則LED亮；再按一下PB1，則LED不亮，如此循環(huán)。50圖8-21 按鈕切換式控制程序流程 【參考代碼】/*/按鈕切換式控制實(shí)驗(yàn)：若原本P0.0所連接的LED不亮，按一下PB1/則LED燈亮，再按一下PB1

29、，則LED不亮，依次循環(huán)工作/*#includesbit PB1=P20; /聲明PB1接到P2.0引腳sbit LED=P00; /聲明LED接到P0.0引腳void debouncer(void);/聲明防抖動(dòng)函數(shù)/=主程序=【例8-5】如圖8-20所示，編程實(shí)現(xiàn)以下功能：若P0.0所連接的LED不亮，按一下PB1，則LED亮；再按一下PB1，則LED不亮，如此循環(huán)。51main() LED=1;/關(guān)閉LED P2=0 xff;/將P2口設(shè)置為輸入口 while(1) if(PB1=0)/判斷按鍵是否按下 debouncer();/進(jìn)行按鍵防抖動(dòng) LED=!LED;/切換LED為反相 【例

30、8-5】如圖8-20所示，編程實(shí)現(xiàn)以下功能：若P0.0所連接的LED不亮，按一下PB1，則LED亮；再按一下PB1，則LED不亮，如此循環(huán)。52/=延時(shí)20ms防抖動(dòng)子程序=/*防抖動(dòng)函數(shù)，延時(shí)約20ms */void debouncer(void) int i;/聲明整數(shù)變量i for(i=0;i2400;i+);【例8-5】如圖8-20所示，編程實(shí)現(xiàn)以下功能：若P0.0所連接的LED不亮，按一下PB1，則LED亮；再按一下PB1，則LED不亮，如此循環(huán)。53Q【思考題】 在上述過程中，改變debouncer()函數(shù)的時(shí)間長短會(huì)有什么影響？若按住PB1不放會(huì)怎么樣？如何改善？54 如圖8-2

31、2（下頁）所示，P0口通過限流電阻連接至共陽極7段LED數(shù)碼管，P2.0連接按鈕開關(guān)PB1，PB2.1連接PB2，其中PB1具有增數(shù)功能，PB2具有減數(shù)功能。編程實(shí)現(xiàn)如下功能：7段LED數(shù)碼管最初顯示為0，按一下PB1后，數(shù)碼管顯示1；再按一下PB1，數(shù)碼管顯示2數(shù)碼管顯示9時(shí)，再按下PB1，重新顯示數(shù)字0。若7段LED數(shù)碼管顯示數(shù)字n（n9），按一下PB2，數(shù)碼管顯示n1；再按一次PB2，數(shù)碼管顯示n2依此類推。 先將09這10個(gè)數(shù)字的驅(qū)動(dòng)信號(hào)放入字符數(shù)組中，然后判斷PB1是否為0，若PB1被按下，則顯示下一個(gè)數(shù)字，若顯示數(shù)字9，按下PB1則重新顯示數(shù)字0；如果按下PB2，則顯示上一個(gè)數(shù)字，

32、若當(dāng)前顯示的是數(shù)字0，按下PB2后重新顯示數(shù)字9。程序流程如圖8-23（下下頁）所示?！纠?-6】55【例8-6】56圖8-22 按鍵控制7段LED數(shù)碼顯示【例8-6】57圖8-23 按鈕開關(guān)控制7段LED數(shù)碼管 【參考代碼】/*/ 兩個(gè)按鈕開關(guān)控制7段LED數(shù)碼管進(jìn)行加減數(shù)顯示/ 功能：P2.0連接PB1,P2.1連接PB2，PB1具有增數(shù)功能，PB2具有減數(shù)功能/*#include#define SEG P0/將P0口連接至7段LED數(shù)碼管/* 聲明7段LED數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)信號(hào)數(shù)組（共陽極）*/char TAB10=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x

33、83,0 xf8,0 x80,0 x98 ;/ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9void debouncer(void);/聲明防抖動(dòng)函數(shù)sbit PB1=P20;/聲明按鈕1與P2.0相連sbit PB2=P21;/聲明按鈕2與P2.1相連【例8-6】58 /=主程序=main() unsigned char i=0; PB1=PB2=1; /設(shè)置為輸入口 while(1) SEG=TABi;/輸出數(shù)字到7段LED數(shù)碼管if(PB1=0)/判斷PB1是否按下 debouncer();/調(diào)用防抖動(dòng)函數(shù) i=(i9)?i+1:0;/若i=9清除為0 【例8-6】59 if(PB2=0)/判

34、斷PB2是否按下 debouncer();/調(diào)用防抖動(dòng)函數(shù) i=(i0)?i-1:9;/若i0則i=i-1，i=0則從9開始繼續(xù)顯示 /=延時(shí)防抖動(dòng)子程序=void debouncer(void) int i; for(i=0;i2400;i+);/單片機(jī)晶振12MHz，計(jì)數(shù)2400次，延時(shí)20ms【例8-6】60 如圖8-24所示，P0口經(jīng)限流電阻連接8個(gè)LED燈，P2口的低四位各連接一個(gè)開關(guān)，每個(gè)輸入/輸出端口上都連接了一個(gè)10K的上拉電阻使其保持高電平?！纠?-7】61圖8-24 多重按鈕開關(guān)實(shí)驗(yàn)電路按一下PB1按鈕，前4個(gè)LED（D1D4）和后4個(gè)LED（D5D8）交互點(diǎn)亮3次（即前4

35、個(gè)LED亮、后4個(gè)LED不亮；0.5s后，切換為前4個(gè)LED不亮、后4個(gè)LED亮；如此循環(huán)3次），然后8個(gè)LED閃爍3次（每閃爍一次為全亮0.5s、全暗0.5s）。按一下PB2按鈕，單燈左移（先點(diǎn)亮最右側(cè)LED，點(diǎn)亮的LED逐步向左移動(dòng)一位，直至點(diǎn)亮最左側(cè)的LED，這個(gè)過程為1圈）3圈，然后8個(gè)LED閃爍3次。按一下PB3按鈕，單燈右移（先點(diǎn)亮最左側(cè)LED，點(diǎn)亮的LED逐步向右移動(dòng)一位，直至點(diǎn)亮最右側(cè)的LED，這個(gè)過程為1圈）3圈，然后8個(gè)LED閃爍3次。按一下PB4按鈕，點(diǎn)亮霹靂燈（單燈先左移1圈，再右移1圈）3圈，然后8個(gè)LED閃爍3次。【例8-7】編程實(shí)現(xiàn)如下功能：62 根據(jù)功能需求，對(duì)

36、不同的功能編寫不同的函數(shù)，如防抖動(dòng)函數(shù)、交互閃爍函數(shù)、單燈左移函數(shù)、單燈右移函數(shù)、霹靂燈函數(shù)、閃爍函數(shù)及延遲函數(shù)等。利用條件判斷語句來判斷PB1，PB2，PB3，PB4按鈕是否被按下，再根據(jù)按鈕的不同狀態(tài)，調(diào)用不同的函數(shù)，以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。由于函數(shù)較多，且大都在前面的操作過程中使用過，在此將所有函數(shù)放在頭文件myio.h中，這樣整個(gè)程序的結(jié)構(gòu)比較清楚。 本例將分別用if-else結(jié)構(gòu)和switch結(jié)構(gòu)來說明按鈕的優(yōu)先等級(jí)問題。【例8-7】63 （1）采用if-else結(jié)構(gòu)，程序流程如圖8-25所示。依次判斷各開關(guān)的狀態(tài)，選擇執(zhí)行不同的操作?！纠?-7】64圖8-25 if-else結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多重

37、按鈕開關(guān)流程 【參考代碼】 myio.h頭文件。/*/此頭文件包含：防抖動(dòng)函數(shù)、交互閃爍函數(shù)、單燈左移函數(shù)、單燈右移函數(shù)/霹靂函數(shù)、閃爍函數(shù)、延時(shí)函數(shù)/*#define LED P0 /將LED連接到P0口void debouncer(void);/聲明防抖動(dòng)函數(shù)void delay10ms(int); /聲明10ms延遲函數(shù)void alter(int);/聲明交互閃爍函數(shù)void left(int);/聲明單燈左移函數(shù)void right(int);/聲明單燈右移函數(shù)void pili(int);/聲明霹靂燈函數(shù)void flash(int);/聲明閃爍函數(shù)【例8-7】 （1）采用if-e

38、lse結(jié)構(gòu)65 /=防抖動(dòng)函數(shù)，延遲約20ms =void debouncer(void) int i; for(i=0;i2400;i+);/計(jì)數(shù)2400次，延遲約20ms/=延遲10*x ms函數(shù)=void delay10ms(int x) int i,j; for(i=0;ix;i+) for(j=1;j=1200;j+);/計(jì)數(shù)1200次，延遲約10ms【例8-7】 （1）采用if-else結(jié)構(gòu)66 /=高低位交互閃爍函數(shù)，執(zhí)行x次=void alter(int x) int i; LED=0 x0f;/初始化狀態(tài)（高位亮，低位滅） for(i=0;i2*x-1;i+)/i變量for循

39、環(huán)執(zhí)行2x-1次 delay10ms(50);/延遲5010ms=0.5s LED=LED;/LED反相輸出 delay10ms(50);【例8-7】 （1）采用if-else結(jié)構(gòu)67/=全燈閃爍函數(shù)，執(zhí)行x次=void flash(int x) int i;/聲明變量i LED=0 x00;/初始化狀態(tài)（全亮） for(i=0;i2*x-1;i+)/i變量for循環(huán)執(zhí)行2x-1次 delay10ms(50); LED=LED;/P0口反相輸出 delay10ms(50);【例8-7】 （1）采用if-else結(jié)構(gòu)68/=單燈左移函數(shù)，執(zhí)行x圈=void left(int x) int i,j

40、; for(i=0;ix;i+)/i循環(huán)，執(zhí)行x圈 LED=0 xfe;/初始化狀態(tài)=1111 1110 for(j=0;j7;j+)/j循環(huán)，左移7次 delay10ms(25);/延遲2510ms=0.25sLED=(LED1)|0 x01; /左移1位后，LSB設(shè)為1 delay10ms(25);/延遲0.25s 【例8-7】 （1）采用if-else結(jié)構(gòu)69/=單燈右移函數(shù)，執(zhí)行x圈=void right(int x) int i,j;/聲明變量i,j for(i=0;ix;i+)/i循環(huán)，執(zhí)行x圈 LED=0 x7f;/初始化狀態(tài)=0111 1111 for(j=0;j1)|0 x80;/左移1位后，MSB設(shè)為1 delay10ms(25);/延遲2510ms=0.25ms 【例8-7】 （1）采用if-else結(jié)構(gòu)70/=霹靂燈函數(shù)，執(zhí)行x圈=void pili(int x)/霹靂燈函數(shù)開始 int i;/聲明變量i for(i=0;ix;i+)/i循環(huán)，執(zhí)行x圈 left(1);/單燈左移一圈 right(1);/單燈右移一圈 【例8-7】 （1）采用if-else結(jié)構(gòu)71 主程序main.c文件。/=聲明=#include#include myio.hsbit PB1=P20 ; /聲