跟我學(xué)51單片機(jī)（四）：獨(dú)立-矩陣鍵盤應(yīng)用與設(shè)計(jì)

二、電路詳解

　　電路圖如圖2 所示。

圖2

　　從圖2 中可知獨(dú)立式按鍵采用每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根I/O 口線結(jié)構(gòu)。當(dāng)按下和釋放按鍵時(shí)，輸入到單片機(jī)I/O 端口的電平是不一樣的，因此可以根據(jù)不同端口電平的變化判斷是否有按鍵按下以及是哪一個(gè)按鍵按下。從圖2（a） 中可以看出，按鍵和單片機(jī)引腳連接并加了上拉電阻，這樣當(dāng)沒有按鍵按下的時(shí)候，I/O 輸入的電平是高電平，當(dāng)有按鍵按下的時(shí)候，I/O 輸入的電平是低電平。

　　雖然獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但每個(gè)按鍵必須占用一根I/O 口線，因此，在按鍵較多時(shí)，I/O 口線浪費(fèi)較大。對(duì)于比較復(fù)雜的系統(tǒng)或按鍵比較多的場(chǎng)合，可以用到矩陣鍵盤，圖2（b） 中所示的為4×4的矩陣式鍵盤，其他矩陣式鍵盤的設(shè)計(jì)方法類似。

　　4×4 的矩陣式鍵盤由4 根行線和4 根列線交叉構(gòu)成，按鍵位于行列的交叉點(diǎn)上，這樣就構(gòu)成了16 個(gè)按鍵。其中交叉點(diǎn)的行列線是不連接的，當(dāng)按鍵按下的時(shí)候，此交叉點(diǎn)處的行線和列線導(dǎo)通。圖2（b） 行線通過上拉電阻接到VCC 上。當(dāng)無鍵按下時(shí)，行線處于高電平狀態(tài)；當(dāng)有鍵按下時(shí)，行、列線在交點(diǎn)導(dǎo)通，此時(shí)，行線電平將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。這是識(shí)別按鍵是否按下的關(guān)鍵。然而，矩陣鍵盤中的每條行線與4 條列線相交，交點(diǎn)的按鍵按下與否均影響該鍵所在行線和列線的電平，各按鍵間將相互影響，鍵分析時(shí)必須將行線、列線信號(hào)配合起來作適當(dāng)處理，才能確定閉合鍵的位置。

　　值得注意的是本文介紹的矩陣鍵盤，在傳統(tǒng)的矩陣鍵盤的輸出端加了一個(gè)四輸入與門芯片74HC21。當(dāng)四路輸入有一個(gè)為低電平的時(shí)候，輸出為低電平。將74HC21 的輸出端接到單片機(jī)的外部中斷0（P32 管腳）上，這樣在實(shí)時(shí)性要求較高的情況下，設(shè)P00~P03 為全低等待按鍵觸發(fā)，當(dāng)任何一個(gè)按鍵按下的情況下，系統(tǒng)都會(huì)進(jìn)入中斷服務(wù)程序，提高了鍵盤響應(yīng)時(shí)間，在系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求較高的情況下非常實(shí)用。本文的全部源程序見www.ele169.com。

　　三、程序設(shè)計(jì)

　　本文設(shè)計(jì)實(shí)例關(guān)鍵程序如下。

　　獨(dú)立按鍵程序

　　……

　　#define keyio P0 （ 1）

　　#define key1 P0_3 （ 2）

　　……

　　keyio|=0X0F; （ 3）

　　if（key1==0） （ 4）

　　{

　　delay_nms（20）； （ 5）

　　if（key1==0） （ 6）

　　{

　　while（key1==0）； （ 7）

　　return 1; （ 8）

　　}

　　}