基于51单片机的按键识别实验内容设计

曹晓龙

【摘要】讨论了一种用于单片机实验教学中有关矩阵式按键识别实验内容的设计。通过设置从简单到复杂的按键识别内容，加深了学生对这一技术的理解。

【关键词】单片机  按键识别  实验教学

【中图分类号】G42 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2019）19-0223-01

单片机的应用早已渗透到了我们社会生产、生活的方方面面。例如在航海[1]、医疗[2]、智能家居[3]等方面都有其应用。因此，了解单片机的原理并能掌握单片机系统的设计、开发一直是电子信息类及其相关专业学生学习的终极目标[4]。

一、实验内容的现状

单片机是一门实践性很强的课程。其主要内容是在了解单片机主要构成的基础上，能够结合其他外围电路构建控制系统。为了加强学生对单片机设计技術的掌握，实验环节在整个教学中占据了一定的比重。实验主要分为验证性及设计性两种类型。验证性有具体的电路及程序，无需学生自行设计。而设计性需要学生在理解所学的内容基础上，设计电路并写出驱动程序。验证性实验的设置是否得当，必将对学生的理解以及后期的设计产生很大影响。为此本文以单片机中“按键识别”的实验内容设计为基础，讨论一种可加深学生理解并掌握其实现原理的实验内容设计。

二、按键识别当前的实验内容

单片机的按键识别原理实验的主要内容是让学生了解单片机与4×4矩阵式按键的电路原理图以及程序设计的思想。大致需要学生了解的信息是：1）4×4的矩阵按键通过单片机的某个并口接入，并口的四位为一组，分别接入矩阵按键中的行和列。2）为了能够识别按下的键，依次从第一行开始为低电平，检测在这一行上是否存在某一列也为低电平，依行数与列数即可确定被按下的键。3）按键识别的消除抖动及键释放问题。

实验中按键数量多，电路相对复杂，而用于识别的程序代码也过长，对初次接触单片机及汇编语言的学生而言，在理解整个过程及原理上存在一定的困难。多数都是在没有搞清楚的情况下，为了完成实验内容，直接画出电路输入代码，观看结果后，结束。缺乏自我分析及设计的能力。

三、按键识别实验内容的设计

为了让学生能够充分理解实验原理中的每一个关键点，可以按照如下的方法逐步引导学生理解并掌握这项技术。

1.单个按键识别

如图1所示，第一个实验内容是让学生掌握识别是否有键按下，需要经过的几个步骤：1）将P2.0、P2.4分别设置为低、高电平。2）不断对P2.4进行检测，为低则表示有键按下，否则继续等待。3）消除抖动。4）识别按键并在数码管上显示。5）等待按键释放。

可设置思考题让学生进行思考，本实验的原理图及程序相对简单容易理解，学生较容易掌握。

MAIN： MOV A，#0

MOV P1，A

D1：      CLR    P2.0

SETB  P2.4     ;按键识别的准备

JB       P2.4，S  ;等待键按下

ACALL DELAY;去除抖动

JB   P2.4，D1

ADD  A，#1

DA   A

MOV  P1，A  ;按键处理

JNB  P2.4，S  ;等待释放

SJMP D1

DELAY：       MOV R0，#20

MOV R1，#248

D2：             DJNZ R1，S

DJNZ R0，D2

RET

END

2.单行两列两个按键识别

接下来的实验内容可安排单行两列两个按键的识别。相比上一个实验内容，有了行和列的概念，除了要判定是否有键按下外，还要对具体的按键进行识别。是理解矩阵式按键的基础。此处的关键是将P2.0设置为低，检测P2.4、P2.5的值了。并根据具体是哪一位确定键值。

3.两行两列四个按键识别

实验内容的第三步可以让学生自行设计2行2列的按键识别系统。由此将验证性的实验过渡到了设计性的实验，基于对前两个实验的理解，学生已具备可以自行设计2×2矩阵式按键识别系统的能力。

四、结束语

本文讨论一种在单片机教学中如何设置按键识别实验内容的方法，为了使学生更好地掌握按键识别的原理及技术。在原有实验内容的基础上增加了从单个按键识别到多个按键识别的内容。所设置的内容简单、易于理解和实现。从而提高了学生对这一技术的掌握程度。从实际的教学来看，取得了较好的教学效果。

参考文献：

[1]高淑芝，郎丹.基于 AT89C51 单片机的船舶柴油机冷却水温控制系统[J].沈阳化工大学学报.2018（32）：182～186.

[2]沙益夫. 基于AT89C51单片机控制的动态血压监测系统设计[J].中国医学装备.2018（15）：7～10

[3]邓睿，杨梦遥，季蕾，华爽，张欣，姚袁梦，曹艳.基于 AT89C51 单片机的宿舍智能化多路控制开关设计[J].科技创新与应用.2018（18）：33～34.

[4]唐宏伟，唐杰，林立.地方本科院校“单片机课程设计”教学改革探索[J].福建电脑.2017（07）：82～83