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(共18张PPT)
第七模块 单片机综合应用项目实训
项目15 数码电子钟设计
项目16 简易电子琴设计
项目15 数码电子钟设计
任务7-15 设计独立式键盘调时的数码电子钟
任务7-15 设计独立式键盘调时的数码电子钟
一、独立键盘扫描程序
对于应用多个独立按键进行控制的单片机程序，为了便于集中控制，常常将多个独立按键看作一个整体性的由独立按键构成的独立键盘，通常独立键盘中的独立按键数是四个。如图所示为一种常用的独立键盘扫描接口电路。
CPU按程序编写的指令顺序执行程序，通常情况下执行到键盘扫描子程序时，才开始键盘扫描。也就是说，只有在CPU空闲时才能去扫描键盘。这常常导致因为按键时CPU忙而按键无效。为了克服这一缺陷，提高按键的灵敏度与有效性，就必须在足够短的时间里对键盘进行定期重复扫描。通常的做法是将键盘扫描子程序放置在定时器中断服务程序中，搭载定时器中断服务程序运行键盘扫描子程序，以保证很好地实现按键控制功能。
任务7-15 设计独立式键盘调时的数码电子钟
一、独立键盘扫描程序
是否有键按下的判断方法如下：
先将4个独立按键的接口P1口的高4位（P1.4～P1.7）均置高电平“1”（P1=0xf0）。此时如果有某一按键按下，则按键连接的相应位会被强制出“0”。然后再读取这4位的电平，就会有一位不为“1”，P1口的状态将不再为“0xf0”，说明有键按下。用C语言的编程语句可表示如下：
P1=0xf0;
// P1=1111 0000B，P1.4～P1.7均置高电平1
if((P1&0xf0)!= 0xf0);
//条件判断 ：P1跟0xf0（1111 0000B）按位“与”运算后的结果是否为0xf0
任务7-15 设计独立式键盘调时的数码电子钟
一、独立键盘扫描程序
上述条件语句中的表达式，在无键按下时为“假”，不需进行键盘扫描，结束本次键盘扫描子程序的运行；上述条件语句中的表达式，在有键按下时为“真”，需要继续进行键盘扫描检测，确认到底是哪一个按键被按下。
上述条件语句中的表达式为“真”时，说明有键被按下，在继续进行键盘扫描检测前，为防止按键抖动的干扰，需要接着进行软件消抖。
软件消抖之后就要进行按键（键值）的确认。按键确认可采用逐位扫描的方法。
任务7-15 设计独立式键盘调时的数码电子钟
一、独立键盘扫描程序
综上所述，独立键盘扫描程序可用如下结构表达：
/******************************************************************
键盘扫描函数
********************************************************************/
void key_scan(void)
{
P1=0xf0; // P1=1111 0000B，P1.4～P1.7均置高电平1
if((P1&0xf0)!= 0xf0); //条件判断 ：P1跟0xf0（1111 0000B）按位“与”运算后的结果是否为0xf0
{
delay (); //软件消抖，延时后再检测
if((P1&0xf0)!=0xf0) //确认有键按下，以下进行键盘扫描
{
if(SA==0) //如果是SA键按下
keyval=1; //设置按键值（也可以是直接的控制语句）
if(SB==0) //如果是SB键按下
keyval=2; //设置按键值（也可以是直接的控制语句） if(SC==0) //如果是SC键按下
keyval=3; //设置按键值（也可以是直接的控制语句） if(SD==0) //如果是SD键按下
keyval=4; //设置按键值（也可以是直接的控制语句）
}
}
}
二、硬件电路设计
三、软件程序设计
任务7-15 设计独立式键盘调时的数码电子钟
项目16 简易电子琴设计
任务7-16 设计简易电子琴
任务7-16 设计简易电子琴
一、矩阵键盘工作原理
1． 接口电路
在键盘应用中按键的数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式。如图所示为矩阵键盘接口电路。
任务7-16 设计简易电子琴
一、矩阵键盘工作原理
对于图中由16个按键组成的矩阵键盘，采用4×4矩阵方式连接。在4根行线和4根列线的交叉点处设置16个键位。4根行线接P1口的低4位I/O口线，4根列线接P1口的高4位I/O口线，共需8根I/O口线。这种接法只用了一个I/O口的8根I/O口线，就能控制16个按键，其I/O口的利用效率是独立按键键盘的两倍，有效节省了I/O口资源。
任务7-16 设计简易电子琴
二、电子琴设计说明
电子琴设计的关键是让每个按键对应于发出一个特定的音调。因此，首先要给4×4矩阵键盘上的16个按键分配要发出的音符。
1．音符在矩阵键盘上的排列分布设计
在后面的示例程序中，音符的在矩阵键盘上的排列分布如图所示。
2．键盘编码
为了让单片机认识每一个按键，需要对S1～S16这16个按键进行编码，给每一个按键分配一个按键值。这样在键盘扫描程序扫描到有按键被按下时，单片机能够根据按键值控制蜂鸣器发出事先规定的音调。为简便起见，将S1～S16这16个按键的按键值依次规定为1～16。
3．音符的音调频率与节拍
4．键盘扫描控制
键盘扫描控制由4×4矩阵键盘扫描程序实现。矩阵键盘扫描程序的反复运行由定时器T1的中断控制。
5．音频播放控制
音频播放由音频输出函数控制定时器T0实现，音频方波由定时器T0的中断控制产生。
任务7-16 设计简易电子琴
一、矩阵键盘工作原理
2．工作原理
使用矩阵键盘的关键在于如何判断键值。根据矩阵键盘接口电路分析，如果已知P1.0引脚置为低电平“0”，那么当S1键被按下时，可以肯定P1.4引脚的信号必定变成低电平“0”。反之，如果预先将P1.0引脚置为低电平“0”，将P1.1引脚、P1.2引脚、P1.3引脚置为高电平“1”，而单片机扫描到P1.4引脚为低电平“0”，则可以肯定S1键被按下。
任务7-16 设计简易电子琴
一、矩阵键盘工作原理
单片机识别按键的基本过程如下：
（1）首先判断是否有键被按下
将全部行线（P1.0引脚、P1.1引脚、P1.2引脚、P1.3引脚）均置低电平“0”，将
全部列线（P1.4引脚、P1.5引脚、P1.6引脚、P1.7引脚）均置高电平“1”，然后检
测列线状态。
（2）其次做按键消抖处理
（3）最后做按键识别
当确认键盘中有键被按下时，转入逐行扫描的方法来确定到底是哪一个键被按下。
任务7-16 设计简易电子琴
二、电子琴设计说明
电子琴设计的关键是让每个按键对应于发出一个特定的音调。因此，首先要给4×4矩阵键
盘上的16个按键分配要发出的音符。
1．音符在矩阵键盘上的排列分布设计
在后面的示例程序中，音符的在矩阵键盘上的排列分布如图所示。
2．键盘编码
为了让单片机认识每一个按键，需要对S1～S16这16个按键
进行编码，给每一个按键分配一个按键值。这样在键盘扫描
程序扫描到有按键被按下时，单片机能够根据按键值控制蜂
鸣器发出事先规定的音调。为简便起见，将S1～S16这16个
按键的按键值依次规定为1～16。
任务7-16 设计简易电子琴
二、电子琴设计说明
3．音符的音调频率与节拍
4．键盘扫描控制
键盘扫描控制由4×4矩阵键盘扫描程序实现。矩阵键盘扫描
程序的反复运行由定时器T1的中断控制。
5．音频播放控制
音频播放由音频输出函数控制定时器T0实现，音频方波由定
时器T0的中断控制产生。
三、硬件电路设计
四、软件程序设计
任务7-16 设计简易电子琴

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