第七模塊第七模塊 單片機(jī)綜合應(yīng)用項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)單片機(jī)綜合應(yīng)用項(xiàng)目實(shí)訓(xùn) 項(xiàng)目項(xiàng)目15 數(shù)碼電子鐘設(shè)計(jì)數(shù)碼電子鐘設(shè)計(jì) 項(xiàng)目項(xiàng)目16 簡易電子琴設(shè)計(jì)簡易電子琴設(shè)計(jì)項(xiàng)目項(xiàng)目15 15 數(shù)碼電子鐘設(shè)計(jì)數(shù)碼電子鐘設(shè)計(jì)l任務(wù)任務(wù)7-15 設(shè)計(jì)獨(dú)立式鍵盤調(diào)時(shí)的數(shù)碼電子鐘設(shè)計(jì)獨(dú)立式鍵盤調(diào)時(shí)的數(shù)碼電子鐘任務(wù)任務(wù)7-15 設(shè)計(jì)獨(dú)立式鍵盤調(diào)時(shí)的數(shù)碼電子鐘設(shè)計(jì)獨(dú)立式鍵盤調(diào)時(shí)的數(shù)碼電子鐘一、一、獨(dú)立鍵盤掃描程序獨(dú)立鍵盤掃描程序 對于應(yīng)用多個(gè)獨(dú)立按鍵進(jìn)行控制的單片機(jī)程序，為了便于集中控制，常常將多對于應(yīng)用多個(gè)獨(dú)立按鍵進(jìn)行控制的單片機(jī)程序，為了便于集中控制，常常將多個(gè)獨(dú)立按鍵看作一個(gè)整體性的由獨(dú)立按鍵構(gòu)成的獨(dú)立鍵盤，通常獨(dú)立鍵盤中的獨(dú)立按個(gè)獨(dú)立按鍵看作一個(gè)整體性的由獨(dú)立按鍵構(gòu)成的獨(dú)立鍵盤，通常獨(dú)立鍵盤中的獨(dú)立按鍵數(shù)是四個(gè)。如圖所示為一種常用的獨(dú)立鍵盤掃描接口電路鍵數(shù)是四個(gè)。如圖所示為一種常用的獨(dú)立鍵盤掃描接口電路。CPU按程序編寫的指令順序按程序編寫的指令順序執(zhí)行程序，通常情況下執(zhí)行到鍵盤執(zhí)行程序，通常情況下執(zhí)行到鍵盤掃描子程序時(shí)，才開始鍵盤掃描。掃描子程序時(shí)，才開始鍵盤掃描。也就是說，只有在也就是說，只有在CPU空閑時(shí)才能空閑時(shí)才能去掃描鍵盤。這常常導(dǎo)致因?yàn)榘存I去掃描鍵盤。這常常導(dǎo)致因?yàn)榘存I時(shí)時(shí)CPU忙而按鍵無效。為了克服這忙而按鍵無效。為了克服這一缺陷，提高按鍵的靈敏度與有效一缺陷，提高按鍵的靈敏度與有效性，就必須在足夠短的時(shí)間里對鍵性，就必須在足夠短的時(shí)間里對鍵盤進(jìn)行定期重復(fù)掃描。通常的做法盤進(jìn)行定期重復(fù)掃描。通常的做法是將鍵盤掃描子程序放置在定時(shí)器是將鍵盤掃描子程序放置在定時(shí)器中斷服務(wù)程序中，搭載定時(shí)器中斷中斷服務(wù)程序中，搭載定時(shí)器中斷服務(wù)程序運(yùn)行鍵盤掃描子程序，以服務(wù)程序運(yùn)行鍵盤掃描子程序，以保證很好地實(shí)現(xiàn)按鍵控制功能。保證很好地實(shí)現(xiàn)按鍵控制功能。任務(wù)任務(wù)7-15 設(shè)計(jì)獨(dú)立式鍵盤調(diào)時(shí)的數(shù)碼電子鐘設(shè)計(jì)獨(dú)立式鍵盤調(diào)時(shí)的數(shù)碼電子鐘一、一、獨(dú)立鍵盤掃描程序獨(dú)立鍵盤掃描程序是否有鍵按下的判斷方法如下是否有鍵按下的判斷方法如下：先將先將4個(gè)獨(dú)立按鍵的接口個(gè)獨(dú)立按鍵的接口P1口的高口的高4位（位（P1.4P1.7）均置高電平）均置高電平“1”（P1=0 xf0）。）。此時(shí)如果有某一按鍵按下，則按鍵連接的相應(yīng)位會(huì)被強(qiáng)制出此時(shí)如果有某一按鍵按下，則按鍵連接的相應(yīng)位會(huì)被強(qiáng)制出“0”。然后再讀取這。然后再讀取這4位的電位的電平，就會(huì)有一位不為平，就會(huì)有一位不為“1”，P1口的狀態(tài)將不再為口的狀態(tài)將不再為“0 xf0”，說明有鍵按下。用，說明有鍵按下。用C語言的編語言的編程語句可表示如下：程語句可表示如下：P1=0 xf0;/P1=1111 0000B，P1.4P1.7均置高電平均置高電平1if(P1&0 xf0)!=0 xf0);/條件判斷條件判斷：P1跟跟0 xf0（1111 0000B）按位）按位“與與”運(yùn)運(yùn)算后的結(jié)果是否為算后的結(jié)果是否為0 xf0上述條件語句中的表達(dá)式，在無鍵按下時(shí)為上述條件語句中的表達(dá)式，在無鍵按下時(shí)為“假假”，不需進(jìn)行鍵盤掃描，結(jié)束本次，不需進(jìn)行鍵盤掃描，結(jié)束本次鍵盤掃描子程序的運(yùn)行；上述條件語句中的表達(dá)式，在有鍵按下時(shí)為鍵盤掃描子程序的運(yùn)行；上述條件語句中的表達(dá)式，在有鍵按下時(shí)為“真真”，需要繼續(xù)進(jìn)，需要繼續(xù)進(jìn)行鍵盤掃描檢測，確認(rèn)到底是哪一個(gè)按鍵被按下行鍵盤掃描檢測，確認(rèn)到底是哪一個(gè)按鍵被按下。上述條件語句中的表達(dá)式為上述條件語句中的表達(dá)式為“真真”時(shí)，說明有鍵被按下，在繼續(xù)進(jìn)行鍵盤掃描檢測時(shí)，說明有鍵被按下，在繼續(xù)進(jìn)行鍵盤掃描檢測前，為防止按鍵抖動(dòng)的干擾，需要接著進(jìn)行軟件消抖前，為防止按鍵抖動(dòng)的干擾，需要接著進(jìn)行軟件消抖。軟件消抖之后就要進(jìn)行按鍵（鍵值）的確認(rèn)。按鍵確認(rèn)可采用逐位掃描的方法軟件消抖之后就要進(jìn)行按鍵（鍵值）的確認(rèn)。按鍵確認(rèn)可采用逐位掃描的方法。任務(wù)任務(wù)7-15 設(shè)計(jì)獨(dú)立式鍵盤調(diào)時(shí)的數(shù)碼電子鐘設(shè)計(jì)獨(dú)立式鍵盤調(diào)時(shí)的數(shù)碼電子鐘一、一、獨(dú)立鍵盤掃描程序獨(dú)立鍵盤掃描程序綜上所述，獨(dú)立鍵盤掃描程序可用如下結(jié)構(gòu)表達(dá)：綜上所述，獨(dú)立鍵盤掃描程序可用如下結(jié)構(gòu)表達(dá)：/*鍵盤掃描函數(shù)鍵盤掃描函數(shù)*/void key_scan(void)P1=0 xf0;/P1=1111 0000B，P1.4P1.7均置高電平均置高電平1if(P1&0 xf0)!=0 xf0);/條件判斷條件判斷：P1跟跟0 xf0（1111 0000B）按位）按位“與與”運(yùn)算后的結(jié)果是否為運(yùn)算后的結(jié)果是否為0 xf0 delay();/軟件消抖，延時(shí)后再檢測軟件消抖，延時(shí)后再檢測 if(P1&0 xf0)!=0 xf0)/確認(rèn)有鍵按下，以下進(jìn)行鍵盤掃描確認(rèn)有鍵按下，以下進(jìn)行鍵盤掃描 if(SA=0)/如果是如果是SA鍵按下鍵按下 keyval=1;/設(shè)置按鍵值（也可以是直接的控制語句）設(shè)置按鍵值（也可以是直接的控制語句）if(SB=0)/如果是如果是SB鍵按下鍵按下 keyval=2;/設(shè)置按鍵值（也可以是直接的控制語句）設(shè)置按鍵值（也可以是直接的控制語句）if(SC=0)/如果是如果是SC鍵按下鍵按下 keyval=3;/設(shè)置按鍵值（也可以是直接的控制語句）設(shè)置按鍵值（也可以是直接的控制語句）if(SD=0)/如果是如果是SD鍵按下鍵按下 keyval=4;/設(shè)置按鍵值（也可以是直接的控制語句）設(shè)置按鍵值（也可以是直接的控制語句）二、二、硬件電路設(shè)計(jì)硬件電路設(shè)計(jì)三、三、軟件程序設(shè)計(jì)軟件程序設(shè)計(jì)任務(wù)任務(wù)7-15 設(shè)計(jì)獨(dú)立式鍵盤調(diào)時(shí)的數(shù)碼電子鐘設(shè)計(jì)獨(dú)立式鍵盤調(diào)時(shí)的數(shù)碼電子鐘項(xiàng)目項(xiàng)目16 16 簡易電子琴設(shè)計(jì)簡易電子琴設(shè)計(jì)l任務(wù)任務(wù)7-16 設(shè)計(jì)簡易電子琴設(shè)計(jì)簡易電子琴任務(wù)任務(wù)7-16 設(shè)計(jì)簡易電子琴設(shè)計(jì)簡易電子琴一、一、矩陣鍵盤工作原理矩陣鍵盤工作原理 1 接口電路接口電路在鍵盤應(yīng)用中按鍵的數(shù)量較多時(shí)，為了減少在鍵盤應(yīng)用中按鍵的數(shù)量較多時(shí)，為了減少I/O口的占用，通常將按鍵排列成矩口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。如圖所示為矩陣鍵盤接口電路。陣形式。如圖所示為矩陣鍵盤接口電路。對于圖中由對于圖中由16個(gè)按鍵個(gè)按鍵組成的矩陣鍵盤，采用組成的矩陣鍵盤，采用44矩矩陣方式連接。在陣方式連接。在4根行線和根行線和4根列線的交叉點(diǎn)處設(shè)置根列線的交叉點(diǎn)處設(shè)置16個(gè)個(gè)鍵位。鍵位。4根行線接根行線接P1口的低口的低4位位I/O口線，口線，4根列線接根列線接P1口口的高的高4位位I/O口線，共需口線，共需8根根I/O口線。這種接法只用了一口線。這種接法只用了一個(gè)個(gè)I/O口的口的8根根I/O口線，就能口線，就能控制控制16個(gè)按鍵，其個(gè)按鍵，其I/O口的利口的利用效率是獨(dú)立按鍵鍵盤的兩用效率是獨(dú)立按鍵鍵盤的兩倍，有效節(jié)省了倍，有效節(jié)省了I/O口資源。口資源。任務(wù)任務(wù)7-16 設(shè)計(jì)簡易電子琴設(shè)計(jì)簡易電子琴一、一、矩陣鍵盤工作原理矩陣鍵盤工作原理 2工作原理工作原理使用矩陣鍵盤的關(guān)鍵在于如何判斷鍵值。根據(jù)使用矩陣鍵盤的關(guān)鍵在于如何判斷鍵值。根據(jù)矩陣鍵盤接口矩陣鍵盤接口電路分析，如果已知電路分析，如果已知P1.0引腳置為低電平引腳置為低電平“0”，那么當(dāng)，那么當(dāng)S1鍵被按下時(shí)，可以肯定鍵被按下時(shí)，可以肯定P1.4引腳的信號必定變成引腳的信號必定變成低電平低電平“0”。反之，如果預(yù)先將。反之，如果預(yù)先將P1.0引腳置為低電平引腳置為低電平“0”，將，將P1.1引腳、引腳、P1.2引腳、引腳、P1.3引腳置為高電平引腳置為高電平“1”，而單片機(jī)掃描到，而單片機(jī)掃描到P1.4引腳為低電平引腳為低電平“0”，則可以肯定，則可以肯定S1鍵被按下。鍵被按下。單片機(jī)識(shí)別按鍵的基本過程如下單片機(jī)識(shí)別按鍵的基本過程如下：（1）首先判斷是否有鍵被按下）首先判斷是否有鍵被按下將全部行線（將全部行線（P1.0引腳、引腳、P1.1引腳、引腳、P1.2引腳、引腳、P1.3引腳）均置低電平引腳）均置低電平“0”，將全部列線（將全部列線（P1.4引腳、引腳、P1.5引腳、引腳、P1.6引腳、引腳、P1.7引腳）均置高電平引腳）均置高電平“1”，然后，然后檢測列線狀態(tài)。檢測列線狀態(tài)。（2）其次做按鍵消抖處理）其次做按鍵消抖處理（3）最后做按鍵識(shí)別）最后做按鍵識(shí)別當(dāng)確認(rèn)鍵盤中有鍵被按下時(shí)，轉(zhuǎn)入逐行掃描的方法來確定到底是哪一個(gè)鍵被按當(dāng)確認(rèn)鍵盤中有鍵被按下時(shí)，轉(zhuǎn)入逐行掃描的方法來確定到底是哪一個(gè)鍵被按下下。任務(wù)任務(wù)7-16 設(shè)計(jì)簡易電子琴設(shè)計(jì)簡易電子琴二、二、電子琴設(shè)計(jì)說明電子琴設(shè)計(jì)說明 電子琴設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是讓每個(gè)按鍵對應(yīng)于發(fā)出一個(gè)特定的音調(diào)。因此，首先要給電子琴設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是讓每個(gè)按鍵對應(yīng)于發(fā)出一個(gè)特定的音調(diào)。因此，首先要給44矩陣鍵盤上的矩陣鍵盤上的16個(gè)按鍵分配要發(fā)出的音符。個(gè)按鍵分配要發(fā)出的音符。1音符在矩陣鍵盤上的排列分布設(shè)計(jì)音符在矩陣鍵盤上的排列分布設(shè)計(jì)在后面的示例程序中，音符的在矩陣鍵盤上的排列分布如圖所示在后面的示例程序中，音符的在矩陣鍵盤上的排列分布如圖所示。2鍵盤編碼鍵盤編碼為了讓單片機(jī)認(rèn)識(shí)每一個(gè)按鍵，需要對為了讓單片機(jī)認(rèn)識(shí)每一個(gè)按鍵，需要對S1S16這這16個(gè)按鍵進(jìn)行編碼，給每一個(gè)按鍵分配一個(gè)按鍵值。這樣個(gè)按鍵進(jìn)行編碼，給每一個(gè)按鍵分配一個(gè)按鍵值。這樣在鍵盤掃描程序掃描到有按鍵被按下時(shí)，單片機(jī)能夠根據(jù)在鍵盤掃描程序掃描到有按鍵被按下時(shí)，單片機(jī)能夠根據(jù)按鍵值控制蜂鳴器發(fā)出事先規(guī)定的音調(diào)。為簡便起見，將按鍵值控制蜂鳴器發(fā)出事先規(guī)定的音調(diào)。為簡便起見，將S1S16這這16個(gè)按鍵的按鍵值依次規(guī)定為個(gè)按鍵的按鍵值依次規(guī)定為116。3音符的音調(diào)頻率與節(jié)拍音符的音調(diào)頻率與節(jié)拍4鍵盤掃描控制鍵盤掃描控制鍵盤掃描控制由鍵盤掃描控制由44矩陣鍵盤掃描程序?qū)崿F(xiàn)。矩陣矩陣鍵盤掃描程序?qū)崿F(xiàn)。矩陣鍵盤掃描程序的反復(fù)運(yùn)行由定時(shí)器鍵盤掃描程序的反復(fù)運(yùn)行由定時(shí)器T1的中斷控制。的中斷控制。5音頻播放控制音頻播放控制音頻播放由音頻輸出函數(shù)控制定時(shí)器音頻播放由音頻輸出函數(shù)控制定時(shí)器T0實(shí)現(xiàn)，音頻實(shí)現(xiàn)，音頻方波由定時(shí)器方波由定時(shí)器T0的中斷控制產(chǎn)生。的中斷控制產(chǎn)生。三、三、硬件電路設(shè)計(jì)硬件電路設(shè)計(jì)四、四、軟件程序設(shè)計(jì)軟件程序設(shè)計(jì)任務(wù)任務(wù)7-16 設(shè)計(jì)簡易電子琴設(shè)計(jì)簡易電子琴