独立按键控制跑马灯的启动和暂停。

张衍波 · 发表于 2015-6-10 08:38:54

上一节讲了独立按键控制跑马灯的速度。这一节继续要教会大家一个知识点：如何通过一个中间变量把按键跟跑马灯的启动和暂停有效关联起来。
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。在上一节的基础上，增加一个启动和暂停按键，用矩阵键盘中的S13键作为启动和暂停独立按键，记得把输出线P0.4一直输出低电平，模拟独立按键的触发地GND。

（2）实现功能：
在上一节的基础上，第1个至第8个LED灯一直不亮。在第9个至第16个LED灯，依次逐个亮灯并且每次只能亮一个灯。每按一次独立按键S13键，原来运行的跑马灯会暂停，原来暂停的跑马灯会运行。其它跟上一节一样，用S1来改变方向，用S5和S9来改变速度。

（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_time1  20 //按键去抖动延时的时间
#define const_key_time2  20 //按键去抖动延时的时间
#define const_key_time3  20 //按键去抖动延时的时间
#define const_key_time4  20 //按键去抖动延时的时间

void initial_myself();
void initial_peripheral();
void delay_short(unsigned int uiDelayShort);
void delay_long(unsigned int uiDelaylong);

void led_flicker_09_16(); //第9个至第16个LED的跑马灯程序，逐个亮并且每次只能亮一个.
void hc595_drive(unsigned char ucLedStatusTemp16_09,unsigned char ucLedStatusTemp08_01);
void led_update();  //LED更新函数
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 hc595_sh_dr=P2^3;
sbit hc595_st_dr=P2^4;
sbit hc595_ds_dr=P2^5;

sbit beep_dr=P2^7; //蜂鸣器的驱动IO口
sbit key_sr1=P0^0; //对应朱兆祺学习板的S1键
sbit key_sr2=P0^1; //对应朱兆祺学习板的S5键
sbit key_sr3=P0^2; //对应朱兆祺学习板的S9键
sbit key_sr4=P0^3; //对应朱兆祺学习板的S13键

sbit key_gnd_dr=P0^4; //模拟独立按键的地GND，因此必须一直输出低电平

unsigned char ucKeySec=0; //被触发的按键编号

unsigned int  uiKeyTimeCnt1=0; //按键去抖动延时计数器
unsigned char ucKeyLock1=0; //按键触发后自锁的变量标志

unsigned int  uiKeyTimeCnt2=0; //按键去抖动延时计数器
unsigned char ucKeyLock2=0; //按键触发后自锁的变量标志

unsigned int  uiKeyTimeCnt3=0; //按键去抖动延时计数器
unsigned char ucKeyLock3=0; //按键触发后自锁的变量标志

unsigned int  uiKeyTimeCnt4=0; //按键去抖动延时计数器
unsigned char ucKeyLock4=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

unsigned char ucLed_dr1=0; //代表16个灯的亮灭状态，0代表灭，1代表亮
unsigned char ucLed_dr2=0;
unsigned char ucLed_dr3=0;
unsigned char ucLed_dr4=0;
unsigned char ucLed_dr5=0;
unsigned char ucLed_dr6=0;
unsigned char ucLed_dr7=0;
unsigned char ucLed_dr8=0;
unsigned char ucLed_dr9=0;
unsigned char ucLed_dr10=0;
unsigned char ucLed_dr11=0;
unsigned char ucLed_dr12=0;
unsigned char ucLed_dr13=0;
unsigned char ucLed_dr14=0;
unsigned char ucLed_dr15=0;
unsigned char ucLed_dr16=0;

unsigned char ucLed_update=0;  //刷新变量。每次更改LED灯的状态都要更新一次。

unsigned char ucLedStep_09_16=0; //第9个至第16个LED跑马灯的步骤变量
unsigned int  uiTimeCnt_09_16=0; //第9个至第16个LED跑马灯的统计定时中断次数的延时计数器

unsigned char ucLedStatus16_09=0; //代表底层74HC595输出状态的中间变量
unsigned char ucLedStatus08_01=0; //代表底层74HC595输出状态的中间变量

unsigned char ucLedDirFlag=0; //方向变量，把按键与跑马灯关联起来的核心变量,0代表正方向，1代表反方向
unsigned int  uiSetTimeLevel_09_16=300;  //速度变量，此数值越大速度越慢，此数值越小速度越快。
unsigned char ucLedStartFlag=1; //启动和暂停的变量，0代表暂停，1代表启动

void main()
  {
initial_myself();
delay_long(100);
initial_peripheral();
while(1)
{
   led_flicker_09_16(); //第9个至第16个LED的跑马灯程序，逐个亮并且每次只能亮一个.
      led_update();  //LED更新函数
   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
{

  if(key_sr1==1)//IO是高电平，说明按键没有被按下，这时要及时清零一些标志位
  {
   ucKeyLock1=0; //按键自锁标志清零
   uiKeyTimeCnt1=0;//按键去抖动延时计数器清零，此行非常巧妙，是我实战中摸索出来的。
  }
  else if(ucKeyLock1==0)//有按键按下，且是第一次被按下
  {
   uiKeyTimeCnt1++; //累加定时中断次数
   if(uiKeyTimeCnt1>const_key_time1)
   {
      uiKeyTimeCnt1=0;
      ucKeyLock1=1;  //自锁按键置位,避免一直触发
      ucKeySec=1; //触发1号键
   }
  }

  if(key_sr2==1)//IO是高电平，说明按键没有被按下，这时要及时清零一些标志位
  {
   ucKeyLock2=0; //按键自锁标志清零
   uiKeyTimeCnt2=0;//按键去抖动延时计数器清零，此行非常巧妙，是我实战中摸索出来的。
  }
  else if(ucKeyLock2==0)//有按键按下，且是第一次被按下
  {
   uiKeyTimeCnt2++; //累加定时中断次数
   if(uiKeyTimeCnt2>const_key_time2)
   {
      uiKeyTimeCnt2=0;
      ucKeyLock2=1;  //自锁按键置位,避免一直触发
      ucKeySec=2; //触发2号键
   }
  }

  if(key_sr3==1)//IO是高电平，说明按键没有被按下，这时要及时清零一些标志位
  {
   ucKeyLock3=0; //按键自锁标志清零
   uiKeyTimeCnt3=0;//按键去抖动延时计数器清零，此行非常巧妙，是我实战中摸索出来的。
  }
  else if(ucKeyLock3==0)//有按键按下，且是第一次被按下
  {
   uiKeyTimeCnt3++; //累加定时中断次数
   if(uiKeyTimeCnt3>const_key_time3)
   {
      uiKeyTimeCnt3=0;
      ucKeyLock3=1;  //自锁按键置位,避免一直触发
      ucKeySec=3; //触发3号键
   }
  }

  if(key_sr4==1)//IO是高电平，说明按键没有被按下，这时要及时清零一些标志位
  {
   ucKeyLock4=0; //按键自锁标志清零
   uiKeyTimeCnt4=0;//按键去抖动延时计数器清零，此行非常巧妙，是我实战中摸索出来的。
  }
  else if(ucKeyLock4==0)//有按键按下，且是第一次被按下
  {
   uiKeyTimeCnt4++; //累加定时中断次数
   if(uiKeyTimeCnt4>const_key_time4)
   {
      uiKeyTimeCnt4=0;
      ucKeyLock4=1;  //自锁按键置位,避免一直触发
      ucKeySec=4; //触发4号键
   }
  }

}

void key_service() //按键服务的应用程序
{
  switch(ucKeySec) //按键服务状态切换
  {
case 1:// 改变跑马灯方向的按键对应朱兆祺学习板的S1键

      if(ucLedDirFlag==0) //通过中间变量改变跑马灯的方向
               {
                  ucLedDirFlag=1;
               }
               else
               {
                        ucLedDirFlag=0;
               }

      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:// 加速按键对应朱兆祺学习板的S5键 uiSetTimeLevel_09_16越小速度越快
      uiSetTimeLevel_09_16=uiSetTimeLevel_09_16-10;
               if(uiSetTimeLevel_09_16<50)  //最快限定在50
               {
                  uiSetTimeLevel_09_16=50;
               }

      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:// 减速按键对应朱兆祺学习板的S9键  uiSetTimeLevel_09_16越大速度越慢
      uiSetTimeLevel_09_16=uiSetTimeLevel_09_16+10;
               if(uiSetTimeLevel_09_16>550)  //最慢限定在550
               {
                  uiSetTimeLevel_09_16=550;
               }

      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:// 启动和暂停按键对应朱兆祺学习板的S13键  ucLedStartFlag为0时代表暂停，为1时代表启动

            if(ucLedStartFlag==1)  //启动和暂停两种状态循环切换
               {
                  ucLedStartFlag=0;
               }
               else                //启动和暂停两种状态循环切换
               {
                        ucLedStartFlag=1;
               }

      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 led_update()  //LED更新函数
{

if(ucLed_update==1)
{
   ucLed_update=0; //及时清零，让它产生只更新一次的效果，避免一直更新。

   if(ucLed_dr1==1)
         {
            ucLedStatus08_01=ucLedStatus08_01|0x01;
         }
         else
         {
            ucLedStatus08_01=ucLedStatus08_01&0xfe;
         }

   if(ucLed_dr2==1)
         {
            ucLedStatus08_01=ucLedStatus08_01|0x02;
         }
         else
         {
            ucLedStatus08_01=ucLedStatus08_01&0xfd;
         }

   if(ucLed_dr3==1)
         {
            ucLedStatus08_01=ucLedStatus08_01|0x04;
         }
         else
         {
            ucLedStatus08_01=ucLedStatus08_01&0xfb;
         }

   if(ucLed_dr4==1)
         {
            ucLedStatus08_01=ucLedStatus08_01|0x08;
         }
         else
         {
            ucLedStatus08_01=ucLedStatus08_01&0xf7;
         }

   if(ucLed_dr5==1)
         {
            ucLedStatus08_01=ucLedStatus08_01|0x10;
         }
         else
         {
            ucLedStatus08_01=ucLedStatus08_01&0xef;
         }

   if(ucLed_dr6==1)
         {
            ucLedStatus08_01=ucLedStatus08_01|0x20;
         }
         else
         {
            ucLedStatus08_01=ucLedStatus08_01&0xdf;
         }

   if(ucLed_dr7==1)
         {
            ucLedStatus08_01=ucLedStatus08_01|0x40;
         }
         else
         {
            ucLedStatus08_01=ucLedStatus08_01&0xbf;
         }

   if(ucLed_dr8==1)
         {
            ucLedStatus08_01=ucLedStatus08_01|0x80;
         }
         else
         {
            ucLedStatus08_01=ucLedStatus08_01&0x7f;
         }

   if(ucLed_dr9==1)
         {
            ucLedStatus16_09=ucLedStatus16_09|0x01;
         }
         else
         {
            ucLedStatus16_09=ucLedStatus16_09&0xfe;
         }

   if(ucLed_dr10==1)
         {
            ucLedStatus16_09=ucLedStatus16_09|0x02;
         }
         else
         {
            ucLedStatus16_09=ucLedStatus16_09&0xfd;
         }

   if(ucLed_dr11==1)
         {
            ucLedStatus16_09=ucLedStatus16_09|0x04;
         }
         else
         {
            ucLedStatus16_09=ucLedStatus16_09&0xfb;
         }

   if(ucLed_dr12==1)
         {
            ucLedStatus16_09=ucLedStatus16_09|0x08;
         }
         else
         {
            ucLedStatus16_09=ucLedStatus16_09&0xf7;
         }

   if(ucLed_dr13==1)
         {
            ucLedStatus16_09=ucLedStatus16_09|0x10;
         }
         else
         {
            ucLedStatus16_09=ucLedStatus16_09&0xef;
         }

   if(ucLed_dr14==1)
         {
            ucLedStatus16_09=ucLedStatus16_09|0x20;
         }
         else
         {
            ucLedStatus16_09=ucLedStatus16_09&0xdf;
         }

   if(ucLed_dr15==1)
         {
            ucLedStatus16_09=ucLedStatus16_09|0x40;
         }
         else
         {
            ucLedStatus16_09=ucLedStatus16_09&0xbf;
         }

   if(ucLed_dr16==1)
         {
            ucLedStatus16_09=ucLedStatus16_09|0x80;
         }
         else
         {
            ucLedStatus16_09=ucLedStatus16_09&0x7f;
         }

   hc595_drive(ucLedStatus16_09,ucLedStatus08_01);  //74HC595底层驱动函数

}
}

void hc595_drive(unsigned char ucLedStatusTemp16_09,unsigned char ucLedStatusTemp08_01)
{
unsigned char i;
unsigned char ucTempData;
hc595_sh_dr=0;
hc595_st_dr=0;

ucTempData=ucLedStatusTemp16_09;  //先送高8位
for(i=0;i<8;i++)
{
      if(ucTempData>=0x80)hc595_ds_dr=1;
      else hc595_ds_dr=0;

      hc595_sh_dr=0;    //SH引脚的上升沿把数据送入寄存器
      delay_short(15);
      hc595_sh_dr=1;
      delay_short(15);

      ucTempData=ucTempData<<1;
}

ucTempData=ucLedStatusTemp08_01;  //再先送低8位
for(i=0;i<8;i++)
{
      if(ucTempData>=0x80)hc595_ds_dr=1;
      else hc595_ds_dr=0;

      hc595_sh_dr=0;    //SH引脚的上升沿把数据送入寄存器
      delay_short(15);
      hc595_sh_dr=1;
      delay_short(15);

      ucTempData=ucTempData<<1;
}

hc595_st_dr=0;  //ST引脚把两个寄存器的数据更新输出到74HC595的输出引脚上并且锁存起来
delay_short(15);
hc595_st_dr=1;
delay_short(15);

hc595_sh_dr=0; //拉低，抗干扰就增强
hc595_st_dr=0;
hc595_ds_dr=0;

}

/* 注释一：
* 以下程序，要学会如何通过中间变量，把按键和跑马灯的任务关联起来
*/

void led_flicker_09_16() //第9个至第16个LED的跑马灯程序，逐个亮并且每次只能亮一个.
{
  if(ucLedStartFlag==1)  //此变量为1时代表启动
  {
   switch(ucLedStep_09_16)
   {
   case 0:
         if(uiTimeCnt_09_16>=uiSetTimeLevel_09_16) //时间到
         {
            uiTimeCnt_09_16=0; //时间计数器清零

                        if(ucLedDirFlag==0)  //正方向
                        {
               ucLed_dr16=0;  //第16个灭
               ucLed_dr9=1;  //第9个亮

               ucLed_update=1;  //更新显示
               ucLedStep_09_16=1; //切换到下一个步骤
                        }
                        else  //反方向
                        {
               ucLed_dr15=1;  //第15个亮
               ucLed_dr16=0;  //第16个灭

               ucLed_update=1;  //更新显示
               ucLedStep_09_16=7; //返回上一个步骤
                        }
         }
         break;
   case 1:
         if(uiTimeCnt_09_16>=uiSetTimeLevel_09_16) //时间到
         {
            uiTimeCnt_09_16=0; //时间计数器清零

                        if(ucLedDirFlag==0)  //正方向
                        {
               ucLed_dr9=0;  //第9个灭
               ucLed_dr10=1;  //第10个亮

               ucLed_update=1;  //更新显示
               ucLedStep_09_16=2; //切换到下一个步骤
                        }
                        else  //反方向
                        {
               ucLed_dr16=1;  //第16个亮
               ucLed_dr9=0;  //第9个灭

               ucLed_update=1;  //更新显示
               ucLedStep_09_16=0; //返回上一个步骤
                        }
         }
         break;
   case 2:
         if(uiTimeCnt_09_16>=uiSetTimeLevel_09_16) //时间到
         {
            uiTimeCnt_09_16=0; //时间计数器清零

                        if(ucLedDirFlag==0)  //正方向
                        {
               ucLed_dr10=0;  //第10个灭
               ucLed_dr11=1;  //第11个亮

               ucLed_update=1;  //更新显示
               ucLedStep_09_16=3; //切换到下一个步骤
                        }
                        else  //反方向
                        {
               ucLed_dr9=1;  //第9个亮
               ucLed_dr10=0;  //第10个灭

               ucLed_update=1;  //更新显示
               ucLedStep_09_16=1; //返回上一个步骤
                        }
         }
         break;
   case 3:
         if(uiTimeCnt_09_16>=uiSetTimeLevel_09_16) //时间到
         {
            uiTimeCnt_09_16=0; //时间计数器清零

                        if(ucLedDirFlag==0)  //正方向
                        {
               ucLed_dr11=0;  //第11个灭
               ucLed_dr12=1;  //第12个亮

               ucLed_update=1;  //更新显示
               ucLedStep_09_16=4; //切换到下一个步骤
                        }
                        else  //反方向
                        {
               ucLed_dr10=1;  //第10个亮
               ucLed_dr11=0;  //第11个灭

               ucLed_update=1;  //更新显示
               ucLedStep_09_16=2; //返回上一个步骤
                        }
         }
         break;
   case 4:
         if(uiTimeCnt_09_16>=uiSetTimeLevel_09_16) //时间到
         {
            uiTimeCnt_09_16=0; //时间计数器清零

                        if(ucLedDirFlag==0)  //正方向
                        {
               ucLed_dr12=0;  //第12个灭
               ucLed_dr13=1;  //第13个亮

               ucLed_update=1;  //更新显示
               ucLedStep_09_16=5; //切换到下一个步骤
                        }
                        else  //反方向
                        {
               ucLed_dr11=1;  //第11个亮
               ucLed_dr12=0;  //第12个灭

               ucLed_update=1;  //更新显示
               ucLedStep_09_16=3; //返回上一个步骤
                        }
         }
         break;
   case 5:
         if(uiTimeCnt_09_16>=uiSetTimeLevel_09_16) //时间到
         {
            uiTimeCnt_09_16=0; //时间计数器清零

                        if(ucLedDirFlag==0)  //正方向
                        {
               ucLed_dr13=0;  //第13个灭
               ucLed_dr14=1;  //第14个亮

               ucLed_update=1;  //更新显示
               ucLedStep_09_16=6; //切换到下一个步骤
                        }
                        else  //反方向
                        {
               ucLed_dr12=1;  //第12个亮
               ucLed_dr13=0;  //第13个灭

               ucLed_update=1;  //更新显示
               ucLedStep_09_16=4; //返回上一个步骤
                        }
         }
         break;
   case 6:
         if(uiTimeCnt_09_16>=uiSetTimeLevel_09_16) //时间到
         {
            uiTimeCnt_09_16=0; //时间计数器清零

                        if(ucLedDirFlag==0)  //正方向
                        {
               ucLed_dr14=0;  //第14个灭
               ucLed_dr15=1;  //第15个亮

               ucLed_update=1;  //更新显示
               ucLedStep_09_16=7; //切换到下一个步骤
                        }
                        else  //反方向
                        {
               ucLed_dr13=1;  //第13个亮
               ucLed_dr14=0;  //第14个灭

               ucLed_update=1;  //更新显示
               ucLedStep_09_16=5; //返回上一个步骤
                        }
         }
         break;
   case 7:
         if(uiTimeCnt_09_16>=uiSetTimeLevel_09_16) //时间到
         {
            uiTimeCnt_09_16=0; //时间计数器清零

                        if(ucLedDirFlag==0)  //正方向
                        {
               ucLed_dr15=0;  //第15个灭
               ucLed_dr16=1;  //第16个亮

               ucLed_update=1;  //更新显示
               ucLedStep_09_16=0; //返回到开始处，重新开始新的一次循环
                        }
                        else  //反方向
                        {
               ucLed_dr14=1;  //第14个亮
               ucLed_dr15=0;  //第15个灭

               ucLed_update=1;  //更新显示
               ucLedStep_09_16=6; //返回上一个步骤
                        }
         }
         break;

   }
}

}

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

  if(uiTimeCnt_09_16<0xffff)  //设定这个条件，防止uiTimeCnt超范围。
  {
   if(ucLedStartFlag==1)  //此变量为1时代表启动
      {
      uiTimeCnt_09_16++;  //累加定时中断的次数，
      }
  }

  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_short(unsigned int uiDelayShort)
{
unsigned int i;
for(i=0;i<uiDelayShort;i++)
{
   ; //一个分号相当于执行一条空语句
}
}

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
{
/* 注释二：
* 矩阵键盘也可以做独立按键，前提是把某一根公共输出线输出低电平，
* 模拟独立按键的触发地，本程序中，把key_gnd_dr输出低电平。
* 朱兆祺51学习板的S1就是本程序中用到的一个独立按键。
*/
  key_gnd_dr=0; //模拟独立按键的地GND，因此必须一直输出低电平

  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：
这几节循序渐进地讲了独立按键控制跑马灯各种状态的程序。在很多实际工控项目中，经常会涉及到运动的自动控制，运动的自动控制就必然会涉及到感应器。下一节我将会讲感应器和运动控制的程序框架，欲知详情，请听下回分解-----用LED灯和按键来模拟工业自动化设备的运动控制。
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