单片机长短按键的应用

在单片机系统中应用按键的时候，如果只需要按下一次按键加 1 或减 1，那用第 8 章学到的知识就可以完成了，但如果想连续加很多数字的时候，要一次次按下这个按键确实有点不方便，这时我们会希望一直按住按键，数字就自动持续增加或减小，这就是所谓的长短按键应用。

当检测到一个按键产生按下动作后，马上执行一次相应的操作，同时在程序里记录按键按下的持续时间，该时间超过 1 秒后（主要是为了区别短按和长按这两个动作，因短按的时间通常都达到几百 ms），每隔 200ms（如果你需要更快那就用更短的时间，反之亦然）就自动再执行一次该按键对应的操作，这就是一个典型的长按键效果。

对此，我们做了一个模拟定时炸弹效果的实例，提供给大家作为参考。打开开关后，数码管显示数字 0，按向上的按键数字加 1，按向下的按键数字减 1，长按向上按键 1 秒后，数字会持续增加，长按向下按键 1 秒后，数字会持续减小。设定好数字后，按下回车按键，时间就会进行倒计时，当倒计时到 0 的时候，用蜂鸣器和板子上的 8 个 LED 小灯做炸弹效果，蜂鸣器持续响，LED 小灯全亮。

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#include

sbit BUZZ = P1^6;

sbit ADDR3 = P1^3;

sbit ENLED = P1^4;

sbit KEY_IN_1 = P2^4;

sbit KEY_IN_2 = P2^5;

sbit KEY_IN_3 = P2^6;

sbit KEY_IN_4 = P2^7;

sbit KEY_OUT_1 = P2^3;

sbit KEY_OUT_2 = P2^2;

sbit KEY_OUT_3 = P2^1;

sbit KEY_OUT_4 = P2^0;

unsigned char code LedChar[] = { //数码管显示字符转换表

    0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8,

    0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xC6, 0xA1, 0x86, 0x8E

};

unsigned char LedBuff[7] = { //数码管+独立 LED 显示缓冲区

    0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF

};

unsigned char code KeyCodeMap[4][4] = { //矩阵按键编号到标准键盘键码的映射表

    { 0x31, 0x32, 0x33, 0x26 }, //数字键 1、数字键 2、数字键 3、向上键

    { 0x34, 0x35, 0x36, 0x25 }, //数字键 4、数字键 5、数字键 6、向左键

    { 0x37, 0x38, 0x39, 0x28 }, //数字键 7、数字键 8、数字键 9、向下键

    { 0x30, 0x1B, 0x0D, 0x27 } //数字键 0、ESC 键、 回车键、 向右键

};

unsigned char KeySta[4][4] = { //全部矩阵按键的当前状态

    {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}

};

unsigned long pdata KeyDownTime[4][4] = { //每个按键按下的持续时间，单位 ms

    {0, 0, 0, 0}, {0, 0, 0, 0}, {0, 0, 0, 0}, {0, 0, 0, 0}

};

bit enBuzz = 0; //蜂鸣器使能标志

bit flag1s = 0; //1 秒定时标志

bit flagStart = 0; //倒计时启动标志

unsigned char T0RH = 0; //T0 重载值的高字节

unsigned char T0RL = 0; //T0 重载值的低字节

unsigned int CountDown = 0; //倒计时计数器

void ConfigTimer0(unsigned int ms);

void ShowNumber(unsigned long num);

void KeyDriver();

void main(){

    EA = 1; //使能总中断

    ENLED = 0; //选择数码管和独立 LED

    ADDR3 = 1;

    ConfigTimer0(1); //配置 T0 定时 1ms

    ShowNumber(0); //上电显示 0

    while (1){

        KeyDriver(); //调用按键驱动函数

        if (flagStart && flag1s){ //倒计时启动且 1 秒定时到达时，处理倒计时

            flag1s = 0;

            if (CountDown > 0){ //倒计时未到 0 时，计数器递减

                CountDown--;

                ShowNumber(CountDown); //刷新倒计时数显示

                if (CountDown == 0){ //减到 0 时，执行声光报警

                    enBuzz = 1;

                    //启动蜂鸣器发声

                    LedBuff[6] = 0x00; //点亮独立 LED

                }

            }

        }

    }

}

/* 配置并启动 T0，ms-T0 定时时间 */

void ConfigTimer0(unsigned int ms){

    unsigned long tmp; //临时变量

    tmp = 11059200 / 12; //定时器计数频率

    tmp = (tmp * ms) / 1000; //计算所需的计数值

    tmp = 65536 - tmp; //计算定时器重载值

    tmp = tmp + 28; //补偿中断响应延时造成的误差

    T0RH = (unsigned char)(tmp>>8); //定时器重载值拆分为高低字节

    T0RL = (unsigned char)tmp;

    TMOD &= 0xF0; //清零 T0 的控制位

    TMOD |= 0x01; //配置 T0 为模式 1

    TH0 = T0RH; //加载 T0 重载值

    TL0 = T0RL;

    ET0 = 1; //使能 T0 中断

    TR0 = 1; //启动 T0

}

    /* 将一个无符号长整型的数字显示到数码管上，num-待显示数字 */

void ShowNumber(unsigned long num){

    signed char i;

    unsigned char buf[6];

    for (i=0; i<6; i++){ //把长整型数转换为 6 位十进制的数组

        buf[i] = num % 10;

        num = num / 10;

    }

    for (i=5; i>=1; i--){ //从最高位起，遇到 0 转换为空格，遇到非 0 则退出循环

        if (buf[i] == 0){

            LedBuff[i] = 0xFF;

        }else{

            break;

        }

    }

    for ( ; i>=0; i--){ //剩余低位都如实转换为数码管显示字符

        LedBuff[i] = LedChar[buf[i]];

    }

}

/* 按键动作函数，根据键码执行相应的操作，keycode-按键键码 */

void KeyAction(unsigned char keycode){ //按键动作函数，根据键码执行相应动作

    if (keycode == 0x26){ //向上键，倒计时设定值递增

        if (CountDown < 9999){ //最大计时 9999 秒

            CountDown++;

            ShowNumber(CountDown);

        }

    }else if (keycode == 0x28){ //向下键，倒计时设定值递减

        if (CountDown > 1){ //最小计时 1 秒

            CountDown--;

            ShowNumber(CountDown);

        }

    }else if (keycode == 0x0D){ //回车键，启动倒计时

        flagStart = 1; //启动倒计时

    }else if (keycode == 0x1B){ //Esc 键，取消倒计时

        enBuzz = 0; //关闭蜂鸣器

        LedBuff[6] = 0xFF; //关闭独立 LED

        flagStart = 0; //停止倒计时

        CountDown = 0; //倒计时数归零

        ShowNumber(CountDown);

    }

}

/* 按键驱动函数，检测按键动作，调度相应动作函数，需在主循环中调用 */

void KeyDriver(){

    unsigned char i, j;

    static unsigned char pdata backup[4][4] = { //按键值备份，保存前一次的值

        {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}

    };

    static unsigned long pdata TimeThr[4][4] = { //快速输入执行的时间阈值

        {1000, 1000, 1000, 1000}, {1000, 1000, 1000, 1000},

        {1000, 1000, 1000, 1000}, {1000, 1000, 1000, 1000}

    };

    for (i=0; i<4; i++){ //循环扫描 4*4 的矩阵按键

        for (j=0; j<4; j++){

            if (backup[i][j] != KeySta[i][j]){ //检测按键动作

                if (backup[i][j] != 0){ //按键按下时执行动作

                    KeyAction(KeyCodeMap[i][j]); //调用按键动作函数

                }

            }

            backup[i][j] = KeySta[i][j];

            if (KeyDownTime[i][j] > 0){

                if (KeyDownTime[i][j] >= TimeThr[i][j]){ //达到阈值时执行一次动作

                    KeyAction(KeyCodeMap[i][j]); //调用按键动作函数

                    TimeThr[i][j] += 200; //时间阈值增加 200ms，以准备下次执行

                }

            }else{ //按键弹起时复位阈值时间

                TimeThr[i][j] = 1000; //恢复 1s 的初始阈值时间

            }

        }

    }

}

/* 按键扫描函数，需在定时中断中调用 */

void KeyScan(){

    unsigned char i;

    static unsigned char keyout = 0; //矩阵按键扫描输出索引

    static unsigned char keybuf[4][4] = { //矩阵按键扫描缓冲区

        {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF},

        {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}

    };

    //将一行的 4 个按键值移入缓冲区

    keybuf[keyout][0] = (keybuf[keyout][0] << 1) | KEY_IN_1;

    keybuf[keyout][1] = (keybuf[keyout][1] << 1) | KEY_IN_2;

    keybuf[keyout][2] = (keybuf[keyout][2] << 1) | KEY_IN_3;

    keybuf[keyout][3] = (keybuf[keyout][3] << 1) | KEY_IN_4;

    //消抖后更新按键状态

    for (i=0; i<4; i++){ //每行 4 个按键，所以循环 4 次

        //连续 4 次扫描值为 0，即 4*4ms 内都是按下状态时，可认为按键已稳定的按下

        if ((keybuf[keyout][i] & 0x0F) == 0x00){

            KeySta[keyout][i] = 0;

            KeyDownTime[keyout][i] += 4; //按下的持续时间累加

        //连续 4 次扫描值为 1，即 4*4ms 内都是弹起状态时，可认为按键已稳定的弹起

        }else if ((keybuf[keyout][i] & 0x0F) == 0x0F){

            KeySta[keyout][i] = 1;

        }

    }

    KeyDownTime[keyout][i] = 0; //按下的持续时间清零

    //执行下一次的扫描输出

    keyout++; //输出索引递增

    keyout &= 0x03; //索引值加到 4 即归零

    switch (keyout){ //根据索引，释放当前输出引脚，拉低下次的输出引脚

        case 0: KEY_OUT_4 = 1; KEY_OUT_1 = 0; break;

        case 1: KEY_OUT_1 = 1; KEY_OUT_2 = 0; break;

        case 2: KEY_OUT_2 = 1; KEY_OUT_3 = 0; break;

        case 3: KEY_OUT_3 = 1; KEY_OUT_4 = 0; break;

        default: break;

    }

}

/* LED 动态扫描刷新函数，需在定时中断中调用 */

void LedScan(){

    static unsigned char i = 0; //动态扫描索引

    P0 = 0xFF; //关闭所有段选位，显示消隐

    P1 = (P1 & 0xF8) | i; //位选索引值赋值到 P1 口低 3 位

    P0 = LedBuff[i]; //缓冲区中索引位置的数据送到 P0 口

    if (i < 6){ //索引递增循环，遍历整个缓冲区

        i++;

    }else{

        i = 0;

    }

}

/* T0 中断服务函数，完成数码管、按键扫描与秒定时 */

void InterruptTimer0() interrupt 1{

    static unsigned int tmr1s = 0; //1 秒定时器

    TH0 = T0RH; //重新加载重载值

    TL0 = T0RL;

    if (enBuzz){ //蜂鸣器发声处理

        BUZZ = ~BUZZ; //驱动蜂鸣器发声

    }else{

        BUZZ = 1; //关闭蜂鸣器

    }

    LedScan(); //LED 扫描显示

    KeyScan(); //按键扫描

    if (flagStart){ //倒计时启动时处理 1 秒定时

        tmr1s++;

        if (tmr1s >= 1000){

            tmr1s = 0;

            flag1s = 1;

        }

    }else{ //倒计时未启动时 1 秒定时器始终归零

        tmr1s = 0;

    }

}

长按键功能实现的重点有两个：第一，是在原来的矩阵按键扫描函数 KeyScan 内，当检测到按键按下后，持续的对一个时间变量进行累加，其目的是用这个时间变量来记录按键按下的时间；第二，是在按键驱动函数 KeyDriver 里，除了原来的检测到按键按下这个动作时执行按键动作函数 KeyAction 外，还监测表示按键按下时间的变量，根据它的值来完成长按时的连续快速按键动作功能。