基于51單片機的按鍵識別實驗內容設計

曹曉龍

【摘要】討論了一種用于單片機實驗教學中有關矩陣式按鍵識別實驗內容的設計。通過設置從簡單到復雜的按鍵識別內容，加深了學生對這一技術的理解。

【關鍵詞】單片機? 按鍵識別? 實驗教學

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

單片機的應用早已滲透到了我們社會生產、生活的方方面面。例如在航海[1]、醫療[2]、智能家居[3]等方面都有其應用。因此，了解單片機的原理并能掌握單片機系統的設計、開發一直是電子信息類及其相關專業學生學習的終極目標[4]。

一、實驗內容的現狀

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

二、按鍵識別當前的實驗內容

單片機的按鍵識別原理實驗的主要內容是讓學生了解單片機與4×4矩陣式按鍵的電路原理圖以及程序設計的思想。大致需要學生了解的信息是：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，依行數與列數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。

實驗中按鍵數量多，電路相對復雜，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生而言，在理解整個過程及原理上存在一定的困難。多數都是在沒有搞清楚的情況下，為了完成實驗內容，直接畫出電路輸入代碼，觀看結果后，結束。缺乏自我分析及設計的能力。

三、按鍵識別實驗內容的設計

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

1.單個按鍵識別

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

可設置思考題讓學生進行思考，本實驗的原理圖及程序相對簡單容易理解，學生較容易掌握。

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

接下來的實驗內容可安排單行兩列兩個按鍵的識別。相比上一個實驗內容，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行識別。是理解矩陣式按鍵的基礎。此處的關鍵是將P2.0設置為低，檢測P2.4、P2.5的值了。并根據具體是哪一位確定鍵值。

3.兩行兩列四個按鍵識別

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

四、結束語

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

參考文獻：

[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[J].沈陽化工大學學報.2018（32）：182～186.

[2]沙益夫. 基于AT89C51單片機控制的動態血壓監測系統設計[J].中國醫學裝備.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設計[J].科技創新與應用.2018（18）：33～34.

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