基于51單片機的按鍵識別實驗內(nèi)容設(shè)計

曹曉龍

【摘要】討論了一種用于單片機實驗教學(xué)中有關(guān)矩陣式按鍵識別實驗內(nèi)容的設(shè)計。通過設(shè)置從簡單到復(fù)雜的按鍵識別內(nèi)容，加深了學(xué)生對這一技術(shù)的理解。

【關(guān)鍵詞】單片機? 按鍵識別? 實驗教學(xué)

【中圖分類號】G42 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）19-0223-01

單片機的應(yīng)用早已滲透到了我們社會生產(chǎn)、生活的方方面面。例如在航海[1]、醫(yī)療[2]、智能家居[3]等方面都有其應(yīng)用。因此，了解單片機的原理并能掌握單片機系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)一直是電子信息類及其相關(guān)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的終極目標(biāo)[4]。

一、實驗內(nèi)容的現(xiàn)狀

單片機是一門實踐性很強的課程。其主要內(nèi)容是在了解單片機主要構(gòu)成的基礎(chǔ)上，能夠結(jié)合其他外圍電路構(gòu)建控制系統(tǒng)。為了加強學(xué)生對單片機設(shè)計技術(shù)的掌握，實驗環(huán)節(jié)在整個教學(xué)中占據(jù)了一定的比重。實驗主要分為驗證性及設(shè)計性兩種類型。驗證性有具體的電路及程序，無需學(xué)生自行設(shè)計。而設(shè)計性需要學(xué)生在理解所學(xué)的內(nèi)容基礎(chǔ)上，設(shè)計電路并寫出驅(qū)動程序。驗證性實驗的設(shè)置是否得當(dāng)，必將對學(xué)生的理解以及后期的設(shè)計產(chǎn)生很大影響。為此本文以單片機中“按鍵識別”的實驗內(nèi)容設(shè)計為基礎(chǔ)，討論一種可加深學(xué)生理解并掌握其實現(xiàn)原理的實驗內(nèi)容設(shè)計。

二、按鍵識別當(dāng)前的實驗內(nèi)容

單片機的按鍵識別原理實驗的主要內(nèi)容是讓學(xué)生了解單片機與4×4矩陣式按鍵的電路原理圖以及程序設(shè)計的思想。大致需要學(xué)生了解的信息是：1）4×4的矩陣按鍵通過單片機的某個并口接入，并口的四位為一組，分別接入矩陣按鍵中的行和列。2）為了能夠識別按下的鍵，依次從第一行開始為低電平，檢測在這一行上是否存在某一列也為低電平，依行數(shù)與列數(shù)即可確定被按下的鍵。3）按鍵識別的消除抖動及鍵釋放問題。

實驗中按鍵數(shù)量多，電路相對復(fù)雜，而用于識別的程序代碼也過長，對初次接觸單片機及匯編語言的學(xué)生而言，在理解整個過程及原理上存在一定的困難。多數(shù)都是在沒有搞清楚的情況下，為了完成實驗內(nèi)容，直接畫出電路輸入代碼，觀看結(jié)果后，結(jié)束。缺乏自我分析及設(shè)計的能力。

三、按鍵識別實驗內(nèi)容的設(shè)計

為了讓學(xué)生能夠充分理解實驗原理中的每一個關(guān)鍵點，可以按照如下的方法逐步引導(dǎo)學(xué)生理解并掌握這項技術(shù)。

1.單個按鍵識別

如圖1所示，第一個實驗內(nèi)容是讓學(xué)生掌握識別是否有鍵按下，需要經(jīng)過的幾個步驟：1）將P2.0、P2.4分別設(shè)置為低、高電平。2）不斷對P2.4進(jìn)行檢測，為低則表示有鍵按下，否則繼續(xù)等待。3）消除抖動。4）識別按鍵并在數(shù)碼管上顯示。5）等待按鍵釋放。

可設(shè)置思考題讓學(xué)生進(jìn)行思考，本實驗的原理圖及程序相對簡單容易理解，學(xué)生較容易掌握。

MAIN： MOV A，#0

MOV P1，A

D1：? ? ? CLR? ? P2.0

SETB? P2.4? ? ?;按鍵識別的準(zhǔn)備

JB? ? ? ?P2.4，S? ;等待鍵按下

ACALL DELAY;去除抖動

JB? ?P2.4，D1

ADD? A，#1

DA? ?A

MOV? P1，A? ;按鍵處理

JNB? P2.4，S? ;等待釋放

SJMP D1

DELAY：? ? ? ?MOV R0，#20

MOV R1，#248

D2：? ? ? ? ? ? ?DJNZ R1，S

DJNZ R0，D2

RET

END

2.單行兩列兩個按鍵識別

接下來的實驗內(nèi)容可安排單行兩列兩個按鍵的識別。相比上一個實驗內(nèi)容，有了行和列的概念，除了要判定是否有鍵按下外，還要對具體的按鍵進(jìn)行識別。是理解矩陣式按鍵的基礎(chǔ)。此處的關(guān)鍵是將P2.0設(shè)置為低，檢測P2.4、P2.5的值了。并根據(jù)具體是哪一位確定鍵值。

3.兩行兩列四個按鍵識別

實驗內(nèi)容的第三步可以讓學(xué)生自行設(shè)計2行2列的按鍵識別系統(tǒng)。由此將驗證性的實驗過渡到了設(shè)計性的實驗，基于對前兩個實驗的理解，學(xué)生已具備可以自行設(shè)計2×2矩陣式按鍵識別系統(tǒng)的能力。

四、結(jié)束語

本文討論一種在單片機教學(xué)中如何設(shè)置按鍵識別實驗內(nèi)容的方法，為了使學(xué)生更好地掌握按鍵識別的原理及技術(shù)。在原有實驗內(nèi)容的基礎(chǔ)上增加了從單個按鍵識別到多個按鍵識別的內(nèi)容。所設(shè)置的內(nèi)容簡單、易于理解和實現(xiàn)。從而提高了學(xué)生對這一技術(shù)的掌握程度。從實際的教學(xué)來看，取得了較好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]高淑芝，郎丹.基于 AT89C51 單片機的船舶柴油機冷卻水溫控制系統(tǒng)[J].沈陽化工大學(xué)學(xué)報.2018（32）：182～186.

[2]沙益夫. 基于AT89C51單片機控制的動態(tài)血壓監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J].中國醫(yī)學(xué)裝備.2018（15）：7～10

[3]鄧睿，楊夢遙，季蕾，華爽，張欣，姚袁夢，曹艷.基于 AT89C51 單片機的宿舍智能化多路控制開關(guān)設(shè)計[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用.2018（18）：33～34.

[4]唐宏偉，唐杰，林立.地方本科院校“單片機課程設(shè)計”教學(xué)改革探索[J].福建電腦.2017（07）：82～83