從零開始51單片機(jī)教程 —— 27 矩陣式鍵盤接口技術(shù)及程序設(shè)計(jì)

矩陣式鍵盤接口技術(shù)及程序設(shè)計(jì)

在單片機(jī)系統(tǒng)中鍵盤中按鈕數(shù)量較多時(shí)，為了減少I/O口的占用，常常將按鈕排列成矩陣形式，如圖1所示。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個(gè)按鈕加以連接。這樣，一個(gè)端口（如P1口）就能組成4*4=16個(gè)按鈕，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就能組成20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵（9鍵）。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時(shí)，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。

單片機(jī)矩陣式鍵盤接口技術(shù)及編程接口圖>

矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤顯然比直接法要復(fù)雜一些，識(shí)別也要復(fù)雜一些，上圖中，列線通過電阻接正電源，并將行線所接的單片機(jī)的I/O口作為輸出端，而列線所接的I/O口則作為輸入。這樣，當(dāng)按鈕沒有按下時(shí)，所有的輸出端都是高電平，代表無鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會(huì)被拉低，這樣，通過讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。具體的識(shí)別及編程辦法如下所述。

矩陣式鍵盤的按鈕識(shí)別辦法

確定矩陣式鍵盤上何鍵被按下介紹一種“行掃描法”。

行掃描法 行掃描法又稱為逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常用的按鈕識(shí)別辦法，如上圖所示鍵盤，介紹過程如下。

判斷鍵盤中有無鍵按下 將全部行線Y0-Y3置低電平，然后檢測(cè)列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與4根行線相交叉的4個(gè)按鈕之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。

判斷閉合鍵所在的位置 在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過程。其辦法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時(shí)，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測(cè)各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鈕就是閉合的按鈕。

下面給出一個(gè)具體的例程：

圖仍如上所示。8031單片機(jī)的P1口用作鍵盤I/O口，鍵盤的列線接到P1口的低4位，鍵盤的行線接到P1口的高4位。列線P1.0-P1.3分別接有4個(gè)上拉電阻到正電源+5V，并把列線P1.0-P1.3設(shè)置為輸入線，行線P1.4-P.17設(shè)置為輸出線。4根行線和4根列線形成16個(gè)相交點(diǎn)。

檢測(cè)當(dāng)前是否有鍵被按下。檢測(cè)的辦法是P1.4-P1.7輸出全“0”，讀取P1.0-P1.3的狀態(tài)，若P1.0-P1.3為全“1”，則無鍵閉合，不然有鍵閉合。

去除鍵抖動(dòng)。當(dāng)檢測(cè)到有鍵按下后，延時(shí)一段時(shí)間再做下一步的檢測(cè)判斷。

若有鍵被按下，應(yīng)識(shí)別出是哪一個(gè)鍵閉合。辦法是對(duì)鍵盤的行線進(jìn)行掃描。P1.4-P1.7按下述4種組合依次輸出：

P1.7 1 1 1 0

P1.6 1 1 0 1

P1.5 1 0 1 1

P1.4 0 1 1 1

在每組行輸出時(shí)讀取P1.0-P1.3，若全為“1”，則表示為“0”這一行沒有鍵閉合，不然有鍵閉合。由此得到閉合鍵的行值和列值，然后可采用計(jì)算法或查表法將閉合鍵的行值和列值轉(zhuǎn)換成所定義的鍵值

為了保證鍵每閉合一次CPU僅作一次處理，必須卻除鍵釋放時(shí)的抖動(dòng)。

《單片機(jī)矩陣式鍵盤接口技術(shù)及編程》

鍵盤掃描程序：

從以上分析得到單片機(jī)鍵盤掃描程序的流程圖如圖2所示。程序如下

SCAN: MOV P1,#0FH

MOV A,P1

ANL A,#0FH

CJNE A,#0FH,NEXT1

SJMP NEXT3

NEXT1: ACALL D20MS

MOV A,#0EFH

NEXT2: MOV R1,A

MOV P1,A

MOV A,P1

ANL A,#0FH

CJNE A,#0FH,KCODE;

MOV A,R1

SETB C

RLC A

JC NEXT2

NEXT3: MOV R0,#00H

RET

KCODE: MOV B,#0FBH

NEXT4: RRC A

INC B

JC NEXT4

MOV A,R1

SWAP A

NEXT5: RRC A

INC B

INC B

INC B

INC B

JC NEXT5

NEXT6: MOV A,P1

ANL A,#0FH

CJNE A,#0FH,NEXT6

MOV R0,#0FFH

RET

鍵盤處理程序就作這么一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹，實(shí)際上，鍵盤、顯示處理是很復(fù)雜的，它一般占到一個(gè)應(yīng)用程序的大部份代碼，可見其重要性，但說到，這種復(fù)雜并不來自于單片機(jī)的本身，而是來自于操作者的習(xí)慣等等問題，因此，在編寫鍵盤處理程序之前，最好先把它從邏輯上理清，然后用適當(dāng)?shù)乃惴ū硎境鰜?，最后再去寫代碼，這樣，才能快速有效地寫好代碼。