计数器（状态机按键检测）

重庆-风雪

计数器（状态机按键检测）作者：王庆雷

       状态机是软件编程中的重要概念，比这个概念更重要的是对它的灵活应用。在一个思路清晰而且高效的程序中，必然有状态机的身影浮现。例如，一个按键命令解析程序就可以被看做状态机：本来在A状态下，触发一个按键后切换到了B状态；再触发另一个键后切换到C状态，或者返回到A状态。这就是最简单的按键状态机的例子。实际的按键解析程序会比这更复杂，但这并不影响我们对状态机的认识。
       进一步看，击键动作本身可以看做一个状态机。一个击键动作包含按下、抖动、释放等状态。其实状态机的思想不单只是用在按键方面，数码管显示动态扫描、LED灯亮灭都存在状态机的思想。使用状态机思想进行单片机编程，比较通用的方法就是使用switch的选择性分支语句来进行状态跳转。
      通过计数器这个实验向大家展示状态机的思想。


上图是proteus仿真图，时间每过1s计数器值自动加1，K1启动和停止计数器，K2选择要修改的位，K3当前位加1，K4当前位减1。
完整代码如下：
#include<reg51.h>

typedef unsigned char UINT8;
typedef unsigned int  UINT16;
typedef unsigned long UINT32;
typedef char          INT8;
typedef int              INT16;
typedef long          INT32;

#define TIMER0_INITIAL_VALUE 5000    //5ms定时
#define SEG_PORT             P0        //数码管占用的IO口
#define KEY_PORT             P1        //按键占用的IO口
#define KEY_MASK             0x0F    //按键掩码
#define KEY_SEARCH_STATUS     0        //查询按键状态
#define KEY_ACK_STATUS         1        //确认按键状态
#define    KEY_REALEASE_STATUS     2        //释放按键状态
#define KEY1                 1        //按键1键值
#define KEY2                 2        //按键2键值
#define KEY3                 3        //按键3键值
#define KEY4                 4        //按键4键值

#define HIGH                1
#define LOW                    0
#define ON                    1
#define OFF                    0

sbit DATA = P0^4;
sbit CLK = P0^5;

UINT8 Timer0IRQEvent = 0;    //定时器0中断事件
UINT8 Time1SecEvent = 0;    //1s定时事件
UINT8 TimeCount = 0;        //定时器0计数器，用于计数产生1s定时事件
UINT8 SegCurPosMark = 0;    //被选中的数码管
UINT16 CounterValue = 0;    //计数器
UINT8 SegCurSel = 0;        //当前选中的数码管
UINT8 SegBuf[4] = {0};
code UINT8 SegCode[10] = {~0x3F,~0x06,~0x5B,~0x4F,~0x66,~0x6D,~0x7D,~0x07,~0x7F,~0x6F};
code UINT8 SegSelTbl[4] = {0xFE,0xFD,0xFB,0xF7};
UINT8 bSetTime = 0;            //标志位：是否设置计数值

void LS164_DATA(unsigned char x)
{
    if(x)
    {
        DATA = 1;
    }
    else
    {
        DATA = 0;
    }
}
void LS164_CLK(unsigned char x)
{
    if(x)
    {
        CLK = 1;
    }
    else
    {
        CLK = 0;
    }
}
/**********************************************************
*函数名称：LS164Send
*输    入：byte单个字节
*输    出：无
*功    能：74LS164发送单个字节
***********************************************************/
void LS164Send(UINT8 byte)
{
    UINT8 j;
    for(j=0;j<=7;j++)
    {
        if(byte&(1<<(7-j)))
        {
            LS164_DATA(HIGH);
        }
        else
        {
            LS164_DATA(LOW);
        }
        LS164_CLK(LOW);
        LS164_CLK(HIGH);
    }
}
/**********************************************************
*函数名称：SegRefreshDisplayBuf
*输    入：无
*输    出：无
*功    能：数码管刷新显示缓存
***********************************************************/
void  SegRefreshDisplayBuf(void)
{
     SegBuf[0] = CounterValue%10;
     SegBuf[1] = CounterValue/10%10;
     SegBuf[2] = CounterValue/100%10;
     SegBuf[3] = CounterValue/1000%10;         
}
/**********************************************************
*函数名称：SegDisplay
*输    入：无
*输    出：无
*功    能：数码管显示数据
***********************************************************/
void SegDisplay(void)
{
    UINT8 t;
    SEG_PORT = 0x0F;                                    //熄灭所有数码管
   
    if(bSetTime)                                          //检查是否设置计数值
    {
        if(SegCurSel == SegCurPosMark)
        {
            t = SegCode[SegBuf[SegCurSel]] & 0x7F;        //加上小数点
        }
        else
        {
            t = SegCode[SegBuf[SegCurSel]];               //正常显示当前数值
        }
    }
    else
    {
        t = SegCode[SegBuf[SegCurSel]];                       //正常显示当前数值
    }
   
    LS164Send(t);
    SEG_PORT = SegSelTbl[SegCurSel];                       //点亮当前要显示的数码管
    if(++SegCurSel >= 4)
    {
        SegCurSel = 0;
    }   
}
/**********************************************************
*函数名称：TimerInit
*输    入：无
*输    出：无
*功    能：定时器初始化
***********************************************************/
void TimerInit(void)
{
    TH0 = (65536 - TIMER0_INITIAL_VALUE)/256;
    TL0 = (65536 - TIMER0_INITIAL_VALUE)%256;
    TMOD = 0x01;
}
/**********************************************************
*函数名称：Timer0Start
*输    入：无
*输    出：无
*功    能：定时器启动
***********************************************************/
void Timer0Start(void)
{
    TR0 = 1;
    ET0 = 1;
}
/**********************************************************
*函数名称：Timer0Stop
*输    入：无
*输    出：无
*功    能：定时器停止
***********************************************************/
void Timer0Stop(void)
{
    TR0 = 0;
    ET0 = 0;
}
/**********************************************************
*函数名称：PortInit
*输    入：无
*输    出：无
*功    能：I/O初始化
***********************************************************/
void PortInit(void)
{
    P0 = P1 = P2 = P3 = 0xFF;   
}
/**********************************************************
*函数名称：KeyRead
*输    入：无
*输    出：当前按下的按键
*功    能：读取按键值
***********************************************************/
UINT8 KeyRead(void)
{
    //KeyStatus:静态变量，保存按键状态
    //keyCurPress:静态变量，保存当前按键的键值
    static UINT8 KeyStatus = KEY_SEARCH_STATUS,KeyCurPress = 0;
    UINT8 KeyValue;
    UINT8 i = 0;

    KeyValue = (~KEY_PORT) & KEY_MASK;

    switch(KeyStatus)
    {
        case KEY_SEARCH_STATUS:                       //按键查询状态
        {
            if(KeyValue)
            {
                KeyStatus = KEY_ACK_STATUS;        //按键下一个状态为确认状态   
            }
            return 0;
        }
        break;
        
        case KEY_ACK_STATUS:                    //按键确认状态
        {
            if(!KeyValue)
            {
                KeyStatus = KEY_SEARCH_STATUS;
            }
            else
            {
                for(i=0;i<4;i++)
                {
                    if(KeyValue&(1<<i))
                    {
                        KeyCurPress = KEY1 + i;
                        break;
                    }
                }
                KeyStatus = KEY_REALEASE_STATUS;
            }
            return 0;
        }
        break;

        case KEY_REALEASE_STATUS:                 //按键释放状态
        {
            if(!KeyValue)
            {
                KeyStatus = KEY_SEARCH_STATUS;
                return KeyCurPress;
            }
            return 0;
        }
        default:
            return 0;
        break;
    }
}
/**********************************************************
*函数名称：main
*输    入：无
*输    出：无
*功    能：函数主题
***********************************************************/
void main(void)
{
    PortInit();
    TimerInit();
    Timer0Start();
    SegRefreshDisplayBuf();
    EA = 1;
    while(1)
    {
        SegRefreshDisplayBuf();
        if(Timer0IRQEvent)
        {
            Timer0IRQEvent = 0;
            switch(KeyRead())
            {
                case KEY1:
                {
                    bSetTime = ~bSetTime;
                    SegCurPosMark = 0;   
                }
                break;

                case KEY2:
                {
                    if(++SegCurPosMark>=4)
                    {
                        SegCurPosMark = 0;
                    }
                }
                break;

                case KEY3:
                {
                    if(!bSetTime)
                        break;
                    if(CounterValue>=9999)
                        CounterValue = 0;
                    if     (SegCurPosMark == 0)
                        CounterValue += 1;
                    else if(SegCurPosMark == 1)
                        CounterValue += 10;
                    else if(SegCurPosMark == 2)
                        CounterValue += 100;
                    else
                        CounterValue += 1000;
                }
                break;

                case KEY4:
                {
                    if(!bSetTime)
                         break;
                    if(CounterValue<=0)
                    CounterValue = 9999;
                    if     (SegCurPosMark == 0)
                        CounterValue -= 1;
                    else if(SegCurPosMark == 1)
                        CounterValue -= 10;
                    else if(SegCurPosMark == 2)
                        CounterValue -= 100;
                    else
                        CounterValue -= 1000;
                }
                break;

                default:
                break;
            }
        }
        else if(Time1SecEvent)
        {
            Time1SecEvent = 0;
            if(!bSetTime)
            {
                 if(++CounterValue>=9999)
                {
                    CounterValue = 0;
                }
            }
        }   
    }
}
/**********************************************************
*函数名称：Timer0IRQ
*输    入：无
*输    出：无
*功    能：定时器中断函数
***********************************************************/
void Timer0IRQ(void) interrupt 1
{
    TH0 = (65536 - TIMER0_INITIAL_VALUE)/256;
    TL0 = (65536 - TIMER0_INITIAL_VALUE)%256;
    Timer0IRQEvent = 1;

    SegDisplay();

    if(++TimeCount >= 200)
    {
        TimeCount = 0;
        Time1SecEvent = 1;
    }
}