从业将近十年!手把手教你单片机程序框架(连载)

2020-01-12 17:08发布

本帖最后由 吴坚鸿 于 2014-3-10 20:36 编辑

      第一次听到阿莫的大名,是在聊天时听一个朋友提起的,他说阿莫好牛,有家公司出资100万要收购阿莫论坛,被阿莫直接拒绝了,也不知道这个事情是不是真的。后来在做项目中,遇到问题在网上查资料时,也经常能在阿莫论坛中找到答案,从此之后,在我心中的阿莫就跟周立功一样,都是我非常崇拜的牛人。
    先自我介绍一下,我叫吴坚鸿,从事单片机开发行业将近十年,今天买了一个阿莫论坛的ID号,准备把我这些年做项目的程序框架分享给大家,我打算每个星期写一两节,直到我江郎才尽为止,初步估计不会低于100节内容,因为感觉我要整理和分享的技术资料实在是太多了。第一次在阿莫论坛发帖,希望各位版主和管理员多多包涵,如果发现我不对的地方请及时告诉我,我会马上改正,也可以直接帮我更改不对的地方。有不同见解的欢迎提出来交流,意见不同的请心平气和地交流,君子和而不同,不要太较真。


第一节:吴坚鸿谈初学单片机的误区。

第二节:delay()延时实现LED灯的闪烁。

第三节:累计主循环次数使LED灯闪烁。

第四节:累计定时中断次数使LED灯闪烁。

第五节:蜂鸣器的驱动程序。

第六节:在主函数中利用累计主循环次数来实现独立按键的检测。

第七节:在主函数中利用累计定时中断的次数来实现独立按键的检测。

第八节:在定时中断函数里执行独立按键的扫描程序。

第九节:独立按键的双击按键触发。

第十节:两个独立按键的组合按键触发。

第十一节:同一个按键短按与长按的区别触发。

第十二节:按住一个独立按键不松手的连续步进触发。

第十三节:按住一个独立按键不松手的加速匀速触发。

第十四节:矩阵键盘的单个触发。

第十五节:矩阵键盘单个触发的压缩代码编程。

第十六节:矩阵键盘的组合按键触发。

第十七节:两片联级74HC595驱动16个LED灯的基本驱动程序。

第十八节:把74HC595驱动程序翻译成类似单片机IO口直接驱动的方式。

第十九节:依次逐个点亮LED之后,再依次逐个熄灭LED的跑马灯程序。

第二十节:依次逐个亮灯并且每次只能亮一个灯的跑马灯程序。

第二十一节:多任务并行处理两路跑马灯。

第二十二节:独立按键控制跑马灯的方向。

第二十三节:独立按键控制跑马灯的速度。

第二十四节:独立按键控制跑马灯的启动和暂停。

第二十五节:用LED灯和按键来模拟工业自动化设备的运动控制。

第二十六节:在主函数while循环中驱动数码管的动态扫描程序。

第二十七节:在定时中断里动态扫描数码管的程序。

第二十八节:数码管通过切换窗口来设置参数。

第二十九节:数码管通过切换窗口来设置参数,并且不显示为0的高位。

第三十节:数码管通过闪烁来设置数据。

第三十一节:数码管通过一二级菜单来设置数据的综合程序。

第三十二节:数码管中的倒计时程序。

第三十三节:能设置速度档位的数码管倒计时程序。


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100条回答
吴坚鸿
2020-01-19 11:37
第十四节:矩阵键盘的单个触发。

开场白:
上一节讲了按键的加速匀速触发。这节开始讲矩阵键盘的单个触发。

具体内容,请看源代码讲解。

(1)硬件平台:基于朱兆祺51单片机学习板。。

(2)实现功能:16个按键中,每按一个按键都能触发一次蜂鸣器发出“滴”的一声。

(3)源代码讲解如下:
#include "REG52.H"

#define const_voice_short  40   //蜂鸣器短叫的持续时间

#define const_key_time  20    //按键去抖动延时的时间

void initial_myself();   
void initial_peripheral();
void delay_long(unsigned int uiDelaylong);
void T0_time();  //定时中断函数
void key_service(); //按键服务的应用程序
void key_scan(); //按键扫描函数 放在定时中断里

sbit key_sr1=P0^0; //第一行输入
sbit key_sr2=P0^1; //第二行输入
sbit key_sr3=P0^2; //第三行输入
sbit key_sr4=P0^3; //第四行输入

sbit key_dr1=P0^4; //第一列输出
sbit key_dr2=P0^5; //第二列输出
sbit key_dr3=P0^6; //第三列输出
sbit key_dr4=P0^7; //第四列输出

sbit beep_dr=P2^7; //蜂鸣器的驱动IO口

unsigned char ucKeyStep=1;  //按键扫描步骤变量

unsigned char ucKeySec=0;   //被触发的按键编号
unsigned int  uiKeyTimeCnt=0; //按键去抖动延时计数器
unsigned char ucKeyLock=0; //按键触发后自锁的变量标志


unsigned int  uiVoiceCnt=0;  //蜂鸣器鸣叫的持续时间计数器

void main()
  {
   initial_myself();  
   delay_long(100);   
   initial_peripheral();
   while(1)  
   {
       key_service(); //按键服务的应用程序
   }

}

void key_scan()//按键扫描函数 放在定时中断里
{  
/* 注释一:
*  矩阵按键扫描的详细过程:
*  先输出某一列低电平,其它三列输出高电平,这个时候再分别判断输入的四行,
*  如果发现哪一行是低电平,就说明对应的某个按键被触发。依次分别输出另外三列
*  中的某一列为低电平,再分别判断输入的四行,就可以检测完16个按键。内部详细的
*  去抖动处理方法跟我前面讲的独立按键去抖动方法是一样的。
*/

  switch(ucKeyStep)
  {
     case 1:   //按键扫描输出第一列低电平
          key_dr1=0;      
          key_dr2=1;
          key_dr3=1;   
          key_dr4=1;

          uiKeyTimeCnt=0;  //延时计数器清零
          ucKeyStep++;     //切换到下一个运行步骤
              break;

     case 2:     //此处的小延时用来等待刚才列输出信号稳定,再判断输入信号。不是去抖动延时。
          uiKeyTimeCnt++;
                  if(uiKeyTimeCnt>1)
                  {
                     uiKeyTimeCnt=0;
             ucKeyStep++;     //切换到下一个运行步骤
                  }
              break;

     case 3:
          if(key_sr1==1&&key_sr2==1&&key_sr3==1&&key_sr4==1)
          {  
             ucKeyStep++;  //如果没有按键按下,切换到下一个运行步骤
             ucKeyLock=0;  //按键自锁标志清零
             uiKeyTimeCnt=0; //按键去抖动延时计数器清零,此行非常巧妙        

          }
                  else if(ucKeyLock==0)  //有按键按下,且是第一次触发
                  {
                     if(key_sr1==0&&key_sr2==1&&key_sr3==1&&key_sr4==1)
                         {
                            uiKeyTimeCnt++;  //去抖动延时计数器
                                if(uiKeyTimeCnt>const_key_time)
                                {
                                   uiKeyTimeCnt=0;
                                   ucKeyLock=1;//自锁按键置位,避免一直触发,只有松开按键,此标志位才会被清零
                                   ucKeySec=1;  //触发1号键 对应朱兆祺学习板的S1键
                                }
                        
                         }
                     else if(key_sr1==1&&key_sr2==0&&key_sr3==1&&key_sr4==1)
                         {
                            uiKeyTimeCnt++;  //去抖动延时计数器
                                if(uiKeyTimeCnt>const_key_time)
                                {
                                   uiKeyTimeCnt=0;
                                   ucKeyLock=1;//自锁按键置位,避免一直触发,只有松开按键,此标志位才会被清零
                                   ucKeySec=5;  //触发5号键 对应朱兆祺学习板的S5键
                                }
                        
                         }
                     else if(key_sr1==1&&key_sr2==1&&key_sr3==0&&key_sr4==1)
                         {
                            uiKeyTimeCnt++;  //去抖动延时计数器
                                if(uiKeyTimeCnt>const_key_time)
                                {
                                   uiKeyTimeCnt=0;
                                   ucKeyLock=1;//自锁按键置位,避免一直触发,只有松开按键,此标志位才会被清零
                                   ucKeySec=9;  //触发9号键 对应朱兆祺学习板的S9键
                                }
                        
                         }
                     else if(key_sr1==1&&key_sr2==1&&key_sr3==1&&key_sr4==0)
                         {
                            uiKeyTimeCnt++;  //去抖动延时计数器
                                if(uiKeyTimeCnt>const_key_time)
                                {
                                   uiKeyTimeCnt=0;
                                   ucKeyLock=1;//自锁按键置位,避免一直触发,只有松开按键,此标志位才会被清零
                                   ucKeySec=13;  //触发13号键 对应朱兆祺学习板的S13键
                                }
                        
                         }
                  
                  }
              break;

     case 4:   //按键扫描输出第二列低电平
          key_dr1=1;      
          key_dr2=0;
          key_dr3=1;   
          key_dr4=1;

          uiKeyTimeCnt=0;  //延时计数器清零
          ucKeyStep++;     //切换到下一个运行步骤
              break;

     case 5:     //此处的小延时用来等待刚才列输出信号稳定,再判断输入信号。不是去抖动延时。
          uiKeyTimeCnt++;
                  if(uiKeyTimeCnt>1)
                  {
                     uiKeyTimeCnt=0;
             ucKeyStep++;     //切换到下一个运行步骤
                  }
              break;

     case 6:
          if(key_sr1==1&&key_sr2==1&&key_sr3==1&&key_sr4==1)
          {  
             ucKeyStep++;  //如果没有按键按下,切换到下一个运行步骤
             ucKeyLock=0;  //按键自锁标志清零
             uiKeyTimeCnt=0; //按键去抖动延时计数器清零,此行非常巧妙        

          }
                  else if(ucKeyLock==0)  //有按键按下,且是第一次触发
                  {
                     if(key_sr1==0&&key_sr2==1&&key_sr3==1&&key_sr4==1)
                         {
                            uiKeyTimeCnt++;  //去抖动延时计数器
                                if(uiKeyTimeCnt>const_key_time)
                                {
                                   uiKeyTimeCnt=0;
                                   ucKeyLock=1;//自锁按键置位,避免一直触发,只有松开按键,此标志位才会被清零
                                   ucKeySec=2;  //触发2号键 对应朱兆祺学习板的S2键
                                }
                        
                         }
                     else if(key_sr1==1&&key_sr2==0&&key_sr3==1&&key_sr4==1)
                         {
                            uiKeyTimeCnt++;  //去抖动延时计数器
                                if(uiKeyTimeCnt>const_key_time)
                                {
                                   uiKeyTimeCnt=0;
                                   ucKeyLock=1;//自锁按键置位,避免一直触发,只有松开按键,此标志位才会被清零
                                   ucKeySec=6;  //触发6号键 对应朱兆祺学习板的S6键
                                }
                        
                         }
                     else if(key_sr1==1&&key_sr2==1&&key_sr3==0&&key_sr4==1)
                         {
                            uiKeyTimeCnt++;  //去抖动延时计数器
                                if(uiKeyTimeCnt>const_key_time)
                                {
                                   uiKeyTimeCnt=0;
                                   ucKeyLock=1;//自锁按键置位,避免一直触发,只有松开按键,此标志位才会被清零
                                   ucKeySec=10;  //触发10号键 对应朱兆祺学习板的S9键
                                }
                        
                         }
                     else if(key_sr1==1&&key_sr2==1&&key_sr3==1&&key_sr4==0)
                         {
                            uiKeyTimeCnt++;  //去抖动延时计数器
                                if(uiKeyTimeCnt>const_key_time)
                                {
                                   uiKeyTimeCnt=0;
                                   ucKeyLock=1;//自锁按键置位,避免一直触发,只有松开按键,此标志位才会被清零
                                   ucKeySec=14;  //触发14号键 对应朱兆祺学习板的S13键
                                }
                        
                         }
                  
                  }
              break;

     case 7:   //按键扫描输出第三列低电平
          key_dr1=1;      
          key_dr2=1;
          key_dr3=0;   
          key_dr4=1;

          uiKeyTimeCnt=0;  //延时计数器清零
          ucKeyStep++;     //切换到下一个运行步骤
              break;

     case 8:     //此处的小延时用来等待刚才列输出信号稳定,再判断输入信号。不是去抖动延时。
          uiKeyTimeCnt++;
                  if(uiKeyTimeCnt>1)
                  {
                     uiKeyTimeCnt=0;
             ucKeyStep++;     //切换到下一个运行步骤
                  }
              break;

     case 9:
          if(key_sr1==1&&key_sr2==1&&key_sr3==1&&key_sr4==1)
          {  
             ucKeyStep++;  //如果没有按键按下,切换到下一个运行步骤
             ucKeyLock=0;  //按键自锁标志清零
             uiKeyTimeCnt=0; //按键去抖动延时计数器清零,此行非常巧妙        

          }
                  else if(ucKeyLock==0)  //有按键按下,且是第一次触发
                  {
                     if(key_sr1==0&&key_sr2==1&&key_sr3==1&&key_sr4==1)
                         {
                            uiKeyTimeCnt++;  //去抖动延时计数器
                                if(uiKeyTimeCnt>const_key_time)
                                {
                                   uiKeyTimeCnt=0;
                                   ucKeyLock=1;//自锁按键置位,避免一直触发,只有松开按键,此标志位才会被清零
                                   ucKeySec=3;  //触发3号键 对应朱兆祺学习板的S3键
                                }
                        
                         }
                     else if(key_sr1==1&&key_sr2==0&&key_sr3==1&&key_sr4==1)
                         {
                            uiKeyTimeCnt++;  //去抖动延时计数器
                                if(uiKeyTimeCnt>const_key_time)
                                {
                                   uiKeyTimeCnt=0;
                                   ucKeyLock=1;//自锁按键置位,避免一直触发,只有松开按键,此标志位才会被清零
                                   ucKeySec=7;  //触发7号键 对应朱兆祺学习板的S7键
                                }
                        
                         }
                     else if(key_sr1==1&&key_sr2==1&&key_sr3==0&&key_sr4==1)
                         {
                            uiKeyTimeCnt++;  //去抖动延时计数器
                                if(uiKeyTimeCnt>const_key_time)
                                {
                                   uiKeyTimeCnt=0;
                                   ucKeyLock=1;//自锁按键置位,避免一直触发,只有松开按键,此标志位才会被清零
                                   ucKeySec=11;  //触发11号键 对应朱兆祺学习板的S11键
                                }
                        
                         }
                     else if(key_sr1==1&&key_sr2==1&&key_sr3==1&&key_sr4==0)
                         {
                            uiKeyTimeCnt++;  //去抖动延时计数器
                                if(uiKeyTimeCnt>const_key_time)
                                {
                                   uiKeyTimeCnt=0;
                                   ucKeyLock=1;//自锁按键置位,避免一直触发,只有松开按键,此标志位才会被清零
                                   ucKeySec=15;  //触发15号键 对应朱兆祺学习板的S15键
                                }
                        
                         }
                  
                  }
              break;

     case 10:   //按键扫描输出第四列低电平
          key_dr1=1;      
          key_dr2=1;
          key_dr3=1;   
          key_dr4=0;

          uiKeyTimeCnt=0;  //延时计数器清零
          ucKeyStep++;     //切换到下一个运行步骤
              break;

     case 11:     //此处的小延时用来等待刚才列输出信号稳定,再判断输入信号。不是去抖动延时。
          uiKeyTimeCnt++;
                  if(uiKeyTimeCnt>1)
                  {
                     uiKeyTimeCnt=0;
             ucKeyStep++;     //切换到下一个运行步骤
                  }
              break;

     case 12:
          if(key_sr1==1&&key_sr2==1&&key_sr3==1&&key_sr4==1)
          {  
             ucKeyStep=1;  //如果没有按键按下,返回到第一步,重新开始扫描
             ucKeyLock=0;  //按键自锁标志清零
             uiKeyTimeCnt=0; //按键去抖动延时计数器清零,此行非常巧妙        

          }
                  else if(ucKeyLock==0)  //有按键按下,且是第一次触发
                  {
                     if(key_sr1==0&&key_sr2==1&&key_sr3==1&&key_sr4==1)
                         {
                            uiKeyTimeCnt++;  //去抖动延时计数器
                                if(uiKeyTimeCnt>const_key_time)
                                {
                                   uiKeyTimeCnt=0;
                                   ucKeyLock=1;//自锁按键置位,避免一直触发,只有松开按键,此标志位才会被清零
                                   ucKeySec=4;  //触发4号键 对应朱兆祺学习板的S4键
                                }
                        
                         }
                     else if(key_sr1==1&&key_sr2==0&&key_sr3==1&&key_sr4==1)
                         {
                            uiKeyTimeCnt++;  //去抖动延时计数器
                                if(uiKeyTimeCnt>const_key_time)
                                {
                                   uiKeyTimeCnt=0;
                                   ucKeyLock=1;//自锁按键置位,避免一直触发,只有松开按键,此标志位才会被清零
                                   ucKeySec=8;  //触发8号键 对应朱兆祺学习板的S8键
                                }
                        
                         }
                     else if(key_sr1==1&&key_sr2==1&&key_sr3==0&&key_sr4==1)
                         {
                            uiKeyTimeCnt++;  //去抖动延时计数器
                                if(uiKeyTimeCnt>const_key_time)
                                {
                                   uiKeyTimeCnt=0;
                                   ucKeyLock=1;//自锁按键置位,避免一直触发,只有松开按键,此标志位才会被清零
                                   ucKeySec=12;  //触发12号键 对应朱兆祺学习板的S12键
                                }
                        
                         }
                     else if(key_sr1==1&&key_sr2==1&&key_sr3==1&&key_sr4==0)
                         {
                            uiKeyTimeCnt++;  //去抖动延时计数器
                                if(uiKeyTimeCnt>const_key_time)
                                {
                                   uiKeyTimeCnt=0;
                                   ucKeyLock=1;//自锁按键置位,避免一直触发,只有松开按键,此标志位才会被清零
                                   ucKeySec=16;  //触发16号键 对应朱兆祺学习板的S16键
                                }
                        
                         }
                  
                  }
              break;

  
  }


}


void key_service() //第三区 按键服务的应用程序
{
  switch(ucKeySec) //按键服务状态切换
  {
    case 1:// 1号键 对应朱兆祺学习板的S1键

          uiVoiceCnt=const_voice_short; //按键声音触发,滴一声就停。
          ucKeySec=0;  //响应按键服务处理程序后,按键编号清零,避免一致触发
          break;        
    case 2:// 2号键 对应朱兆祺学习板的S2键

          uiVoiceCnt=const_voice_short; //按键声音触发,滴一声就停。
          ucKeySec=0;  //响应按键服务处理程序后,按键编号清零,避免一致触发
          break;     
    case 3:// 3号键 对应朱兆祺学习板的S3键

          uiVoiceCnt=const_voice_short; //按键声音触发,滴一声就停。
          ucKeySec=0;  //响应按键服务处理程序后,按键编号清零,避免一致触发
          break;         
    case 4:// 4号键 对应朱兆祺学习板的S4键

          uiVoiceCnt=const_voice_short; //按键声音触发,滴一声就停。
          ucKeySec=0;  //响应按键服务处理程序后,按键编号清零,避免一致触发
          break;   
    case 5:// 5号键 对应朱兆祺学习板的S5键

          uiVoiceCnt=const_voice_short; //按键声音触发,滴一声就停。
          ucKeySec=0;  //响应按键服务处理程序后,按键编号清零,避免一致触发
          break;   
    case 6:// 6号键 对应朱兆祺学习板的S6键

          uiVoiceCnt=const_voice_short; //按键声音触发,滴一声就停。
          ucKeySec=0;  //响应按键服务处理程序后,按键编号清零,避免一致触发
          break;   
    case 7:// 7号键 对应朱兆祺学习板的S7键

          uiVoiceCnt=const_voice_short; //按键声音触发,滴一声就停。
          ucKeySec=0;  //响应按键服务处理程序后,按键编号清零,避免一致触发
          break;   
    case 8:// 8号键 对应朱兆祺学习板的S8键

          uiVoiceCnt=const_voice_short; //按键声音触发,滴一声就停。
          ucKeySec=0;  //响应按键服务处理程序后,按键编号清零,避免一致触发
          break;   
    case 9:// 9号键 对应朱兆祺学习板的S9键

          uiVoiceCnt=const_voice_short; //按键声音触发,滴一声就停。
          ucKeySec=0;  //响应按键服务处理程序后,按键编号清零,避免一致触发
          break;   
    case 10:// 10号键 对应朱兆祺学习板的S10键

          uiVoiceCnt=const_voice_short; //按键声音触发,滴一声就停。
          ucKeySec=0;  //响应按键服务处理程序后,按键编号清零,避免一致触发
          break;   
    case 11:// 11号键 对应朱兆祺学习板的S11键

          uiVoiceCnt=const_voice_short; //按键声音触发,滴一声就停。
          ucKeySec=0;  //响应按键服务处理程序后,按键编号清零,避免一致触发
          break;   
    case 12:// 12号键 对应朱兆祺学习板的S12键

          uiVoiceCnt=const_voice_short; //按键声音触发,滴一声就停。
          ucKeySec=0;  //响应按键服务处理程序后,按键编号清零,避免一致触发
          break;   
    case 13:// 13号键 对应朱兆祺学习板的S13键

          uiVoiceCnt=const_voice_short; //按键声音触发,滴一声就停。
          ucKeySec=0;  //响应按键服务处理程序后,按键编号清零,避免一致触发
          break;   
    case 14:// 14号键 对应朱兆祺学习板的S14键

          uiVoiceCnt=const_voice_short; //按键声音触发,滴一声就停。
          ucKeySec=0;  //响应按键服务处理程序后,按键编号清零,避免一致触发
          break;   
    case 15:// 15号键 对应朱兆祺学习板的S15键

          uiVoiceCnt=const_voice_short; //按键声音触发,滴一声就停。
          ucKeySec=0;  //响应按键服务处理程序后,按键编号清零,避免一致触发
          break;   
    case 16:// 16号键 对应朱兆祺学习板的S16键

          uiVoiceCnt=const_voice_short; //按键声音触发,滴一声就停。
          ucKeySec=0;  //响应按键服务处理程序后,按键编号清零,避免一致触发
          break;   
  }               
}



void T0_time() interrupt 1
{
  TF0=0;  //清除中断标志
  TR0=0; //关中断

  key_scan(); //按键扫描函数

  if(uiVoiceCnt!=0)
  {
     uiVoiceCnt--; //每次进入定时中断都自减1,直到等于零为止。才停止鸣叫
         beep_dr=0;  //蜂鸣器是PNP三极管控制,低电平就开始鸣叫。
  }
  else
  {
     ; //此处多加一个空指令,想维持跟if括号语句的数量对称,都是两条指令。不加也可以。
           beep_dr=1;  //蜂鸣器是PNP三极管控制,高电平就停止鸣叫。
  }


  TH0=0xf8;   //重装初始值(65535-2000)=63535=0xf82f
  TL0=0x2f;
  TR0=1;  //开中断
}


void delay_long(unsigned int uiDelayLong)
{
   unsigned int i;
   unsigned int j;
   for(i=0;i<uiDelayLong;i++)
   {
      for(j=0;j<500;j++)  //内嵌循环的空指令数量
          {
             ; //一个分号相当于执行一条空语句
          }
   }
}


void initial_myself()  //第一区 初始化单片机
{


  beep_dr=1; //用PNP三极管控制蜂鸣器,输出高电平时不叫。


  TMOD=0x01;  //设置定时器0为工作方式1


  TH0=0xf8;   //重装初始值(65535-2000)=63535=0xf82f
  TL0=0x2f;

}
void initial_peripheral() //第二区 初始化外围
{
  EA=1;     //开总中断
  ET0=1;    //允许定时中断
  TR0=1;    //启动定时中断

}

总结陈词:
    在这一节中,有的人咋看我的按键扫描代码,会觉得代码太多了。我一直认为,只要单片机容量够,代码多一点少一点并不重要,只要不影响运行效率就行。而且有时候,代码写多一点,可读性非常强,修改起来也非常方便。如果一味的追求压缩代码,就会刻意用很多循环,数组等元素,代码虽然紧凑了,但是可分离性,可改性,可读性就没那么强。我说那么多并不是因为我技术有限而不懂压缩,就找个借口敷衍大家,不信?我下一节把这节的代码压缩一下分享给大家。凡是相似度高的那部分代码都可以压缩,具体怎么压缩?欲知详情,请听下回分解-----矩阵键盘单个触发的压缩代码编程。

(未完待续,下节更精彩,不要走开哦)

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