如何实现基于单片机的键盘检测

键盘是单片机与用户交互设备之一，用户通过键盘输入数据或命令到单片机。最简单的键盘仅有一个按键，复杂一些的键盘有多个按键。在单片机的外围电路中，通常用到的按键都是机械弹性开关，当用户按下按键时，按键闭合，用户松开按键后，按键断开，单片机如何检测到按键被按下或释放呢？

按键一般与单片机的I/O口连接，按键的一端连接I/O口，另一端接地，与按键连接的I/O端口会被赋值为高电平，单片机键盘检测程序会持续检测该I/O端口的电平，若检测到该端口由高电平变为低电平，说明与该端口连接的按键被按下，因为按键闭合后，相当于I/O端口通过按键与地直接连接，导致该I/O端口变为低电平。

按键的连接非常简单，如下图所示，按键的一端与任一I/O端口相连，另一端与地连接。

机械按键被按下后，会发生抖动现象，导致电平在按下阶段和释放阶段不会立即变为低电平，而是呈现锯齿状。下图是按键按下时的电压变化。

机械按键被按下或释放后，抖动时间大约为5~10ms，此时电压不稳定，呈锯齿形，检测程序无法检测按键是否被按下，因此编写按键检测程序时，需要进行抖动延时处理。按键检测流程如下图所示：

检测程序持续检测与键盘连接的I/O端口，当检测到I/O端口电压出现波动时，延时10ms，然后再次检测I/O端口，若I/O端口为低电平，说明按键被按下，同时还要检测按键是否被释放，检测按键是否被释放时，就不需要对抖动进行延迟处理了。

按键检测应用案例：应用两个按键分别控制发光二极管D1和D2的通断，按键1与单片机P2.0连接，按键2与P2.1端口连接，D1和D2分别与单片机P1.0、P1.1口连接，按下按键1，D1状态反转，按下按键2，D2状态反转。

下图是按键检测案例电路设计图：

在P2.0和P2.1端口分别接入两个按键，按键的另一端接地。D1和D2发光二极管分别连接到单片机的P1.0和P1.1端口。

单片机内运行的完整C程序如下：

#include < reg51.h >
#include < stdio.h >
sbit  key_one = P2^0;
sbit  key_two = P2^1;
sbit  led_one = P1^0;
sbit  led_two = P1^1;


void delay(unsigned int millisecond)
{
       unsigned int i,j;
       for(i=millisecond;i >0;i--)
              for(j=120;j >0;j--);
}


void key_scan()
{
         if( key_one == 0 )
             {
                       delay(10);
                            if( key_one == 0 )
                            {
                                   while(!key_one);
                                   led_one = !led_one;
                            }
              }              
         if( key_two == 0 )
              {
                       delay(10);
                            if( key_two == 0 )
                            {
                                   while(!key_two);
                                   led_two = !led_two;
                            }
              }                     


 }


void main(void)
{ 
   unsigned int i;
        led_one = 1;
        led_two = 1;
        while(1)
        {
               key_scan();
        }
 }

位变量key_one和key_two为单片机P2.0端口和P2.1端口，用于检测按键状态。位变量led_one和led_two为单片机P1.0和P1.1端口，用于控制D1和D2的状态。函数delay()是延迟函数，参数millisecond用于设置延迟的毫秒数。

key_scan是按键检测函数，分别检测P2.0端口和P2.1端口电平变化，若检测到端口电平为低电平时，延时10ms后，若该端口依然是低电平，则确认与该端口连接的按键被按下，然后使用while循环等待按键的释放，循环条件是端口变换为高电平，最后取反led_one或led_two的电平。

main()函数主要完成按键的循环检测，具体实现方法是在函数内部实现一个无限循环结构，在循环结构内调用key_scan()函数。