键盘接口技术
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8.1 键盘接口技术
8.1.1 行列式非编码键盘的工作原理 行列式键盘又叫矩阵键盘，如图8-1所示，按键设置
在行列的交叉点上，如用2×2的行列结构可构成四个 键的键盘，4×4的行列结构可构成16个键的键盘。在 按键数量较多时，矩阵键盘可节省I/O口线。
P1.7
AT89C51
P1.6 P1.5
P1.4
SJMP BOAD
；转键扫描
BOAD2： CPL
A
MOV
32H，A
；取键值
BOAD3： LCALL
DELAY
LCALL BOADD
JNZ BOAD3
；等待键松开
B2： RET
；返回
；获取键值子程序
BOADD： MOV P1，#0FH ；置行线为0 MOV A，P1
MOV 30H，A MOV P1，#0F0H ；置列线为0 MOV A，P1 MOV 31H，A ANL 30H，#0FH ；取列值
DELAY： … ；延时程序(略)
(1) 由列线输出0，然后读入P1口的值存入内部 RAM 30H单元。
(2) 由行线输出0，然后读入P1口的值存入内部 RAM 31H单元。
(3) 把30H的低4位与31H的高4位的值相加存入累 加器A。
(4) 最后判断累加器A的值，如果累加器A的数据全 为1，说明无键按下，否则说明有键按下，且累加器A 的数据就是被按下键的键值(程序中对累加器A取反， 目的是用JNZ指令判断是否有键按下)。如图中圆圈所 指键的键值为10111110B。
WZD01： MOV
JNB
EX0
；不是，则恢复现场退出中断
POP A
POP PSW
RETI
MOV A，#01H ；置S1键的键值为1
P1，#0FEH
；扫描P1.0
P3.2，KEYR1
；是S1键则转移
INC A
；不是S1键，键值加1
MOV P1，#0FDH ；扫描P1.1，以下同P1.0类似
JNB P3.2，KEYR1
AT89C51
IN0T
IN1T
S1
S2 S3 S4 S5
S6 S7
S8
S9 S10 S11 S12 S13 S14 S15 S16
＋5 V
图8-3 利用中断扩展2×8键盘电路图
通过前面的原理分析可知，完成键盘管理的程序主 要有主程序和中断服务程序，主程序主要完成初始化 和键值处理任务，中断服务程序主要完成键盘扫描和 键值读入任务。对应的程序流程图如图8-4所示(INT1 中断流程图与INT0类似，略)。
P1.3 P1.2 P1.1 P1.0
＋5 V 5.1 k ×4
5.1 k ×4
图8-1 矩阵键盘与AT89C51接口连接图
＋5 V
键按下
前沿抖动
键稳定
后沿抖动
图8-2 键闭合及断开时的电压抖动
综上所述，对于非编码键盘，按键处理程序应具有如下 四个功能：
(1) 判断键盘上有无键按下。 (2) 去除键的机械抖动。 (3) 求按下键的键码。 (4) 闭合一次，只进行一次键功能操作。 8.1.2 单片机对非编码键盘的控制方式 1. 查询方式
式处理键盘，它的硬件电路与编程扫描工作方式相同。 3. 中断工作方式 单片机应用系统工作时，并不经常需要键输入。因此，无论是编程
工作方式或是定时工作方式，CPU经常处于空扫描状态。 图8-3是AT89C51利用中断扫描方式实现的一个2×8矩阵式键盘的硬
件接口电路。
P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0
INC A
MOV P1，#0FBH
JNB P3.2，KEYR1
INC A
MOV P1，#0F7H
Hale Waihona Puke Baidu
JNB P3.2，KEYR1
INC A
MOV P1，#0EFH JNB P3.2，KEYR1 INC A MOV P1，#0DFH JNB P3.2，KEYR1 INC A MOV P1，#0BFH JNB P3.2，KEYR1 INC A MOV P1，#7FH
MOV
A，30H
ANL 31H，#0F0H ；取行值
ADD A，31H
；行值加列值
CPL A
；A全0无键按下
RET
2. 定时扫描工作方式 定时扫描工作方式是利用单片机内部定时器产生定时中断，CPU响
应中断后对键盘进行扫描，当有键按下时，转入键功能的处理程序。 定时扫描在本质上是中断方式，只不过是定时扫描键盘，以中断的方
程序如下： ORG 0000H LJMP BEGIN ORG 0003H LJMP WZD0 ORG 0013H LJMP WZD1
；转主程序 ；转外中断0程序 ；转外中断1程序
BEGIN： SETB
ORG 0100H
MOV SP，#60H
；设置堆栈
MOV R1，#00H
；R1存放键值
IT1
；设INT0、INT1为边沿触发
这种方式是指在单片机完成其它工作后的空余时间， 调用键盘扫描子程序，来响应键盘输入的要求，在执行键 功能程序时，CPU不再响应键输入要求。
[例8.1] 用查询法按图8-1读取行列键盘键码，并将 键码存入内部RAM 32H单元。
图中P1.4～P1.7用于控制行线，P1.0～P1.3用于控制 列线。行、列线通过上拉电阻接+5 V，没有键按下时， 被钳在高电平状态。通过发送扫描字确定键码，具体 方法如下：
SETB
IT0
SETB
EA
；开中断
SETB
EX0
SETB
EX1
MOV
P1，#00H
键值处理程序(略)
其它主程序(略)
WZD0： PUSH PSW
；保护现场
PUSH A
CLR EX0
；关中断INT0
LCALL DELAY ；调延时程序去抖动
JNB P3.2，WZD01
；再次确认是INT0中断吗
SETB
键扫描程序如下:
BOAD：LCALL BOADD
JNZ BOAD1
；无键按下转BOAD
LCALL DELAY
；调延时子程序
AJMP BOAD
；继续扫描键盘
BOAD1：LCALL DELAY ；消除键抖动(延时子程序略)
LCALL BOADD
；确认是否有键按下
JNZ BOAD2
LCALL DELAY
JNB P3.2，KEYR1
LJMP KEYR2
KEYR1：MOV R1，A ；将键值存入R1中
KEYR2：CLR IE0 ；清中断标志(因扫描中可能使IE0置位)
SETB EX0
；开中断INT0
POP A ；恢复现场
POP PSW
RETI
；中断返回
WZD1： … ；外中断1程序与中断0相似(略)
8.1.1 行列式非编码键盘的工作原理 行列式键盘又叫矩阵键盘，如图8-1所示，按键设置
在行列的交叉点上，如用2×2的行列结构可构成四个 键的键盘，4×4的行列结构可构成16个键的键盘。在 按键数量较多时，矩阵键盘可节省I/O口线。
P1.7
AT89C51
P1.6 P1.5
P1.4
SJMP BOAD
；转键扫描
BOAD2： CPL
A
MOV
32H，A
；取键值
BOAD3： LCALL
DELAY
LCALL BOADD
JNZ BOAD3
；等待键松开
B2： RET
；返回
；获取键值子程序
BOADD： MOV P1，#0FH ；置行线为0 MOV A，P1
MOV 30H，A MOV P1，#0F0H ；置列线为0 MOV A，P1 MOV 31H，A ANL 30H，#0FH ；取列值
DELAY： … ；延时程序(略)
(1) 由列线输出0，然后读入P1口的值存入内部 RAM 30H单元。
(2) 由行线输出0，然后读入P1口的值存入内部 RAM 31H单元。
(3) 把30H的低4位与31H的高4位的值相加存入累 加器A。
(4) 最后判断累加器A的值，如果累加器A的数据全 为1，说明无键按下，否则说明有键按下，且累加器A 的数据就是被按下键的键值(程序中对累加器A取反， 目的是用JNZ指令判断是否有键按下)。如图中圆圈所 指键的键值为10111110B。
WZD01： MOV
JNB
EX0
；不是，则恢复现场退出中断
POP A
POP PSW
RETI
MOV A，#01H ；置S1键的键值为1
P1，#0FEH
；扫描P1.0
P3.2，KEYR1
；是S1键则转移
INC A
；不是S1键，键值加1
MOV P1，#0FDH ；扫描P1.1，以下同P1.0类似
JNB P3.2，KEYR1
AT89C51
IN0T
IN1T
S1
S2 S3 S4 S5
S6 S7
S8
S9 S10 S11 S12 S13 S14 S15 S16
＋5 V
图8-3 利用中断扩展2×8键盘电路图
通过前面的原理分析可知，完成键盘管理的程序主 要有主程序和中断服务程序，主程序主要完成初始化 和键值处理任务，中断服务程序主要完成键盘扫描和 键值读入任务。对应的程序流程图如图8-4所示(INT1 中断流程图与INT0类似，略)。
P1.3 P1.2 P1.1 P1.0
＋5 V 5.1 k ×4
5.1 k ×4
图8-1 矩阵键盘与AT89C51接口连接图
＋5 V
键按下
前沿抖动
键稳定
后沿抖动
图8-2 键闭合及断开时的电压抖动
综上所述，对于非编码键盘，按键处理程序应具有如下 四个功能：
(1) 判断键盘上有无键按下。 (2) 去除键的机械抖动。 (3) 求按下键的键码。 (4) 闭合一次，只进行一次键功能操作。 8.1.2 单片机对非编码键盘的控制方式 1. 查询方式
式处理键盘，它的硬件电路与编程扫描工作方式相同。 3. 中断工作方式 单片机应用系统工作时，并不经常需要键输入。因此，无论是编程
工作方式或是定时工作方式，CPU经常处于空扫描状态。 图8-3是AT89C51利用中断扫描方式实现的一个2×8矩阵式键盘的硬
件接口电路。
P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0
INC A
MOV P1，#0FBH
JNB P3.2，KEYR1
INC A
MOV P1，#0F7H
Hale Waihona Puke Baidu
JNB P3.2，KEYR1
INC A
MOV P1，#0EFH JNB P3.2，KEYR1 INC A MOV P1，#0DFH JNB P3.2，KEYR1 INC A MOV P1，#0BFH JNB P3.2，KEYR1 INC A MOV P1，#7FH
MOV
A，30H
ANL 31H，#0F0H ；取行值
ADD A，31H
；行值加列值
CPL A
；A全0无键按下
RET
2. 定时扫描工作方式 定时扫描工作方式是利用单片机内部定时器产生定时中断，CPU响
应中断后对键盘进行扫描，当有键按下时，转入键功能的处理程序。 定时扫描在本质上是中断方式，只不过是定时扫描键盘，以中断的方
程序如下： ORG 0000H LJMP BEGIN ORG 0003H LJMP WZD0 ORG 0013H LJMP WZD1
；转主程序 ；转外中断0程序 ；转外中断1程序
BEGIN： SETB
ORG 0100H
MOV SP，#60H
；设置堆栈
MOV R1，#00H
；R1存放键值
IT1
；设INT0、INT1为边沿触发
这种方式是指在单片机完成其它工作后的空余时间， 调用键盘扫描子程序，来响应键盘输入的要求，在执行键 功能程序时，CPU不再响应键输入要求。
[例8.1] 用查询法按图8-1读取行列键盘键码，并将 键码存入内部RAM 32H单元。
图中P1.4～P1.7用于控制行线，P1.0～P1.3用于控制 列线。行、列线通过上拉电阻接+5 V，没有键按下时， 被钳在高电平状态。通过发送扫描字确定键码，具体 方法如下：
SETB
IT0
SETB
EA
；开中断
SETB
EX0
SETB
EX1
MOV
P1，#00H
键值处理程序(略)
其它主程序(略)
WZD0： PUSH PSW
；保护现场
PUSH A
CLR EX0
；关中断INT0
LCALL DELAY ；调延时程序去抖动
JNB P3.2，WZD01
；再次确认是INT0中断吗
SETB
键扫描程序如下:
BOAD：LCALL BOADD
JNZ BOAD1
；无键按下转BOAD
LCALL DELAY
；调延时子程序
AJMP BOAD
；继续扫描键盘
BOAD1：LCALL DELAY ；消除键抖动(延时子程序略)
LCALL BOADD
；确认是否有键按下
JNZ BOAD2
LCALL DELAY
JNB P3.2，KEYR1
LJMP KEYR2
KEYR1：MOV R1，A ；将键值存入R1中
KEYR2：CLR IE0 ；清中断标志(因扫描中可能使IE0置位)
SETB EX0
；开中断INT0
POP A ；恢复现场
POP PSW
RETI
；中断返回
WZD1： … ；外中断1程序与中断0相似(略)