矩阵键盘及独立键盘模块+PCB板
stm32矩阵键盘原理
STM32矩阵键盘原理详解引言矩阵键盘是一种常见的输入设备，广泛应用于电子产品中。
在STM32微控制器中，利用GPIO引脚实现矩阵键盘控制相对简单，本文将详细介绍STM32矩阵键盘的基本原理。
基本原理矩阵键盘由多个按键组成，通常采用行列式排列。
每个按键都由一个触点和一个按键外壳组成，触点一般为弹簧式结构，按下按键时触点接通，释放按键时触点断开。
矩阵键盘的连接方式矩阵键盘的每个按键都被分配一个行号和列号，通过行线和列线来连接按键和控制芯片。
STM32通过GPIO来控制行线和列线的电平，实现按键的扫描和检测。
在STM32中，行线和列线可以连接到不同的GPIO引脚上。
行线连接到输出引脚，列线连接到输入引脚。
这样，通过对行线的输出和对列线的输入，可以实现对矩阵键盘的扫描和检测。
矩阵键盘的扫描原理矩阵键盘的扫描原理可以简单描述为以下几个步骤：1.将所有行线设置为高电平，所有列线设置为输入模式。
2.逐个将行线设置为低电平，并同时检测列线引脚的电平状态。
3.如果某一列的输入引脚检测到低电平，表示该列对应的按键被按下。
4.通过行线和列线的对应关系，确定被按下的按键的行号和列号。
矩阵键盘的按键映射通过扫描后，可以得到被按下的按键的行号和列号，STM32可以根据行列号的映射关系将按键信息转化为相应的按键值。
通常，矩阵键盘的按键映射是通过二维数组来实现的。
数组的行号对应行线，列号对应列线。
数组中的元素对应按键的键值。
例如，要实现一个4x4的矩阵键盘，可以通过以下数组表示按键的映射关系：uint8_t keyMap[4][4] = {{ '1', '2', '3', 'A' },{ '4', '5', '6', 'B' },{ '7', '8', '9', 'C' },{ '*', '0', '#', 'D' }};通过行列号可以确定数组中的元素，从而得到按键的键值。
单片机4×4矩阵键盘设计方案
1、设计原理(1)如图14.2所示，用单片机的并行口P3连接4×4矩阵键盘，并以单片机的P3.0-P3.3各管脚作输入线，以单片机的P3.4-P3.7各管脚作输出线，在数码管上显示每个按键“0-F”的序号。
(2)键盘中对应按键的序号排列如图14.1所示。
2、参考电路图14.2 4×4矩阵式键盘识别电路原理图3、电路硬件说明(1)在“单片机系统”区域中，把单片机的P3.0-P3.7端口通过8联拨动拨码开关JP3连接到“4×4行列式键盘”区域中的M1-M4，N1-N4端口上。
(2)在“单片机系统”区域中，把单片机的P0.0-P0.7端口连接到“静态数码显示模块”区域中的任何一个a-h端口上;要求：P0.0对应着a，P0.1对应着b，……，P0.7对应着h。
4、程序设计内容(1)4×4矩阵键盘识别处理。
(2)每个按键都有它的行值和列值，行值和列值的组合就是识别这个按键的编码。
矩阵的行线和列线分别通过两并行接口和CPU通信。
键盘的一端(列线)通过电阻接VCC，而接地是通过程序输出数字“0”实现的。
键盘处理程序的任务是：确定有无键按下，判断哪一个键按下，键的功能是什么?还要消除按键在闭合或断开时的抖动。
两个并行口中，一个输出扫描码，使按键逐行动态接地;另一个并行口输入按键状态，由行扫描值和回馈信号共同形成键编码而识别按键，通过软件查表，查出该键的功能。
5、程序流程图(如图14.3所示)6、汇编源程序;;;;;;;;;;定义单元;;;;;;;;;;COUNT EQU 30H;;;;;;;;;;入口地址;;;;;;;;;;ORG 0000HLJMP STARTORG 0003HRETIORG 000BHRETIORG 0013HRETIORG 001BHRETIORG 0023HRETIORG 002BHRETI;;;;;;;;;;主程序入口;;;;;;;;;;ORG 0100HSTART: LCALL CHUSHIHUALCALL PANDUANLCALL XIANSHILJMP START;;;;;;;;;;初始化程序;;;;;;;;;;CHUSHIHUA: MOV COUNT,#00HRET;;;;;;;;;;判断哪个按键按下程序;;;;;;;;;;PANDUAN: MOV P3,#0FFHCLR P3.4MOV A,P3ANL A,#0FHJZ SW1LCALL DELAY10MS JZ SW1MOV A,P3ANL A,#0FHCJNE A,#0EH,K1 MOV COUNT,#0 LJMP DKK1: CJNE A,#0DH,K2 MOV COUNT,#4 LJMP DKK2: CJNE A,#0BH,K3 MOV COUNT,#8 LJMP DKK3: CJNE A,#07H,K4 MOV COUNT,#12K4: NOPLJMP DKSW1: MOV P3,#0FFH CLR P3.5MOV A,P3ANL A,#0FHJZ SW2LCALL DELAY10MS JZ SW2MOV A,P3ANL A,#0FHCJNE A,#0EH,K5 MOV COUNT,#1 LJMP DKK5: CJNE A,#0DH,K6 MOV COUNT,#5 LJMP DKK6: CJNE A,#0BH,K7 MOV COUNT,#9 LJMP DKK7: CJNE A,#07H,K8 MOV COUNT,#13K8: NOPLJMP DKSW2: MOV P3,#0FFH CLR P3.6MOV A,P3ANL A,#0FHJZ SW3LCALL DELAY10MS JZ SW3MOV A,P3ANL A,#0FHCJNE A,#0EH,K9 MOV COUNT,#2 LJMP DKK9: CJNE A,#0DH,KA MOV COUNT,#6 LJMP DKKA: CJNE A,#0BH,KB MOV COUNT,#10 LJMP DKKB: CJNE A,#07H,KC MOV COUNT,#14 KC: NOPLJMP DKSW3: MOV P3,#0FFH CLR P3.7MOV A,P3ANL A,#0FHJZ SW4LCALL DELAY10MSJZ SW4MOV A,P3ANL A,#0FHCJNE A,#0EH,KDMOV COUNT,#3LJMP DKKD: CJNE A,#0DH,KE MOV COUNT,#7LJMP DKKE: CJNE A,#0BH,KF MOV COUNT,#11 LJMP DKKF: CJNE A,#07H,KG MOV COUNT,#15KG: NOPLJMP DKSW4: LJMP PANDUAN DK: RET ;;;;;;;;;;显示程序;;;;;;;;;; XIANSHI: MOV A,COUNTMOV DPTR,#TABLEMOVC A,@A+DPTRMOV P0,ALCALL DELAYSK: MOV A,P3ANL A,#0FHXRL A,#0FHJNZ SKRET;;;;;;;;;;10ms延时程序;;;;;;;;;;DELAY10MS: MOV R6,#20D1: MOV R7,#248DJNZ R7,$DJNZ R6,D1RET;;;;;;;;;;200ms延时程序;;;;;;;;;;DELAY: MOV R5,#20LOOP: LCALL DELAY10MSDJNZ R5,LOOPRET;;;;;;;;;;共阴码表;;;;;;;;;;TABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H DB 7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H;;;;;;;;;;结束标志;;;;;;;;;;END7、C语言源程序#includeunsigned char code table[]={0x3f,0x66,0x7f,0x39,0x06,0x6d,0x6f,0x5e,0x5b,0x7d,0x77,0x79,0x4f,0x07,0x7c,0x71};void main(void){ unsigned char i,j,k,key;while(1){ P3=0xff; //给P3口置1//P3_4=0; //给P3.4这条线送入0//i=P3;i=i&0x0f; //屏蔽低四位//if(i!=0x0f) //看是否有按键按下//{ for(j=50;j>0;j--) //延时//for(k=200;k>0;k--);if(i!=0x0f) //再次判断按键是否按下//{ switch(i) //看是和P3.4相连的四个按键中的哪个// { case 0x0e:key=0;break;case 0x0d:key=1;break;case 0x0b:key=2;break;case 0x07:key=3;break;}P0=table[key]; //送数到P0口显示//}}P3=0xff;P3_5=0; //读P3.5这条线//i=P3;i=i&0x0f; //屏蔽P3口的低四位//if(i!=0x0f) //读P3.5这条线上看是否有按键按下// { for(j=50;j>0;j--) //延时//for(k=200;k>0;k--);i=P3; //再看是否有按键真的按下//i=i&0x0f;if(i!=0x0f){ switch(i) //如果有,显示相应的按键//{ case 0x0e:key=4;break;case 0x0d:key=5;break;case 0x0b:key=6;break;case 0x07:key=7;break;}P0=table[key]; //送入P0口显示//}}P3=0xff;P3_6=0; //读P3.6这条线上是否有按键按下// i=P3;i=i&0x0f;if(i!=0x0f){ for(j=50;j>0;j--)for(k=200;k>0;k--);i=P3;i=i&0x0f;if(i!=0x0f){ switch(i){ case 0x0e:key=8;break;case 0x0d:key=9;break;case 0x0b:key=10;break;case 0x07:key=11;break;}P0=table[key];}}P3=0xff;P3_7=0; //读P3.7这条线上是否有按键按下//i=P3;i=i&0x0f;if(i!=0x0f){ for(j=50;j>0;j--) for(k=200;k>0;k--); i=P3;i=i&0x0f;if(i!=0x0f){ switch(i){ case 0x0e:key=12;break;case 0x0d:key=13;break;case 0x0b:key=14;break;case 0x07:key=15;break;}P0=table[key];}}}}8、注意事项在硬件电路中，要把8联拨动拨码开关JP2拨下，把8联拨动拨码开关JP3拨上去。
《矩阵键盘》课件
游戏机按键通常配备震动反馈 功能，提供触觉反馈，增强游 戏体验的真实感。
工业控制设备
工业控制设备如自动 化仪表、数控机床等 也采用矩阵键盘布局 。
工业控制设备的矩阵 键盘通常防水、防尘 ，适应恶劣的工业环 境。
矩阵键盘的设计使得 工业控制设备能够实 现快速、准确的输入 控制指令。
06
矩阵键盘的未来展望
。
扫描程序
按照一定的规则逐行逐列扫描键盘 ，检测按键状态变化。
识别程序
根据按键电路的状态变化，判断具 体哪个按键被按下，并执行相应的 操作。
接口通信方式
并行通信
通过数据线将按键信号直接传输 到微控制器，数据传输速度快，
但需要较多的数据线。
串行通信
通过串行数据线将按键信号传输 到微控制器，数据传输速度较慢
键。
矩阵键盘的设计使得电子琴能够 模拟传统钢琴的触感，提供逼真
的演奏体验。
电子琴的矩阵键盘通常配备力度 感应功能，根据按下琴键的力度
来调整音符的音量和音质。
游戏机按键
游戏机按键通常采用矩阵键盘 布局，以适应游戏过程中快速 输入指令的需求。
矩阵键盘的设计使得游戏机按 键能够实现多键同时按下，提 高游戏操作的准确性和速度。
THANKS
感谢观看
03
矩阵键盘的电路设计
硬件电路设计
电源电路
为矩阵键盘提供稳定的电 源，确保按键的正常工作 。
按键电路
每个按键对应一个或多个 行列交叉点，通过检测行 和列的状态变化来确定按 键的按下状态。
输出电路
将按键信号输出到微控制 器或其他处理设备进行处 理。
软件编程设计
初始化程序
对矩阵键盘进行初始化设置，包 括设置扫描频率、去抖动时间等
怎样选择单片机开发板
的数据送给ZLG7289芯片就可以了，CPU不用实时扫描芯片，
这样大大的提高了CPU的工作效率。
工控开发板与常规开发板的区别
（2）键盘检测 常规开发板：通常配置的都是4*4的矩阵键盘，占用8个 CPU管脚，而且CPU必须实时扫描键盘，程序还要解决消抖问题。 CPU工作效率太低。
工控开发板与常规开发板的区别
（3）内存扩展与存储器 常规开发板：大部分都没有内存扩展，只是用CPU自身的 内存。存储器一般配有IIC通讯方式的24C02芯片，或者SPI通讯 方式的93C46芯片。IIC是2个管脚与CPU相连，SPI是3个管脚与
CPU相连，这两种芯片都可以掉电保存数据，缺点就是读写次数
没有时间处理其它外围元器件的事件。
视频教程
现在网上的视频教程很多，大概有10家左右，51的视频 教程是最多的，其次就是AVR和PIC的视频教程。能做到把51、 AVR、PIC三种单片机放在同一节课程讲解的，并且每一种功能都
用3种单片机分别实现的，目前国内只有我们众想科技一家公司。
PIC单片机CPU学习板系统结构
USB转RS232
51下载器
USB-ASP AVR 下载器
K150 PIC 下载器
ADC0804模拟量输入和DAC0832模拟量输出模块
如果要做一个比赛的项目就显得有点力不从心了。
生产厂家：一部分是公司，一部分是个人。
常规开发板
参考价格： 51 开发板：150-200元
AVR 开发板：180-220元
PIC 开发板：240-280元 以上价格包括下载器，不包括仿真器。
说明：适合学习编程语言和硬件基础。现在市场上这种开发板种类非 常多，视频教程也很多。生产的厂家有的是公司做的，有的是个人兼
矩阵键盘检测
很多盘检4*46个也就较好时，低电键按标，独立键盘多按键时就检测。
这里4键盘实现IO 口控无论是独就是检测与好检测，而，先送一列电平，若有按下，送下，然后对其盘与单片机就会浪费里以4*4现了用8控制9个按独立按键还与该键对而矩阵键盘列低电平有低电平则下一列低其编码后矩阵键盘机相连时，很多的IO 矩阵键盘个IO 口控按键，5*5还是矩阵键对应的IO 盘就需要，其余为则证明该电平，通编程扫描盘检测及，每个按键O 口，鉴于盘为例，下控制16个实现10键盘，单口是否为要人为控制高电平，该列有键按过这种方描了。
及其运用键都要占用于对IO 口下面是其与个按键，当个IO 口控片机检测为低电平。
制端口电平立即轮流按下，若无方法，我们用一个IO 口的节省，与单片机连当然也可以控制25个测的依据都独立按键平变化来检流检测一下无低电平证们便可以确O 口，当用引入矩阵连接电路以以3*3实个按键。
都是一样的键一端固定检测了。
检下各行是否证明该列没确定按键的用到阵键图：实现。
的，定比检测否有没有的坐以下是软件流程图：ＮＹＮＮＹ Ｎ扫描四行按键程序会很长，下面我编程实现扫描出第一行按键，其他各行可用相同方法进行扫描：开始寄存器初始化ＩＯ口初始化检测是否有键按下延时１０ｍｓ 检测是否真有键按下检测按键是否释放执行相应代码/*******************************************************// ////‐‐‐函数功能：扫描矩阵键盘，返回相应按键代表的值 ////‐‐‐主函数中可以利用这一返回值选择执行相关代码 ////‐‐‐这样就实现了矩阵按键对器件的操作 //// //*******************************************************/ unsigned char Matrixkeyscan(){unsigned char temp,key;P3=0xfe; //送一列低电平其余为高确定该列temp=P3; //将P3口的值读回来temp=temp&0xf0; //if(temp!=0xf0) //看是否有IO口为低电平{Delayms(10); //延时去抖temp=P3; //重新读回P3口的值temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0) //看是否真有键按下{temp=P3; //temp的值发生变化需重新读回switch(temp) //判断是哪一行按键被按下，确定按键位置{case 0xee:key=1;break;case 0xde:key=2;break;case 0xbe:key=3;break;case 0x7e:key=4;break;}while(temp!=0xf0)//松手检测 {temp=P3;temp=temp&0xf0;}}}//P3=0xfd; //扫描下一行//。
单片机矩阵键盘
汇报人： 202X-01-04
contents
目录
• 单片机矩阵键盘概述 • 单片机矩阵键盘硬件设计 • 单片机矩阵键盘软件编程 • 单片机矩阵键盘调试与测试 • 单片机矩阵键盘优化与扩展
01 单片机矩阵键盘 概述
定义与特点
定义
单片机矩阵键盘是一种由行线和 列线组成的键盘，通过按键的行 和列交叉点来识别按键。
用于显示输入的信息或状态， 如数码管、液晶显示屏等。
电源模块
为整个系统提供稳定的电源， 保证系统的正常工作。
电路连接
01
矩阵键盘的行线和列线分别连接到单片机的输入/输出端口，通 过软件扫描方式检测按键状态。
02
单片机控制模块与显示模块连接，将需要显示的信息传输给显
示模块。
电源模块为整个系统提供稳定的电源，保证系统的正常工作。
在通讯设备领域，单片机矩阵键盘可以用 于手机、电话等设备的操作面板，实现拨 号、挂断等功能。
பைடு நூலகம்
02 单片机矩阵键盘 硬件设计
硬件组成
01
02
03
04
矩阵键盘模块
由行线和列线组成的键盘矩阵 ，按键被安排在行线和列线的
交叉点上。
单片机控制模块
用于接收和处理来自矩阵键盘 的信号，控制整个系统的运行
。
显示模块
软件编程
编写单片机程序，用于扫描矩阵键盘并识 别按键按下事件。
测试方法
按键响应时间测试
测试从按键按下到单片机响应 的时间，确保在合理范围内。
按键防抖测试
测试按键防抖功能是否正常， 即在按键按下和释放时是否能 够正确识别。
多键同时按下测试
测试在多个按键同时按下时， 单片机是否能够正确识别并处 理。
4X4矩阵键盘及显示电路设计
4X4矩阵键盘与显示电路设计FPGA在数字系统设计中的广泛应用，影响到了生产生活的各个方面。
在FPGA 的设计开发中，VHDL语言作为一种主流的硬件描述语言，具有设计效率高，可靠性好，易读易懂等诸多优点。
作为一种功能强大的FPGA数字系统开发环境，Altera公司推出的Quar-tUSⅡ，为设计者提供了一种与结构无关的设计环境，使设计者能方便地进行设计输入、快速处理和器件编程，为使用VHDL语言进行FPGA设计提供了极大的便利。
矩阵键盘作为一种常用的数据输入设备，在各种电子设备上有着广泛的应用，通过7段数码管将按键数值进行显示也是一种常用的数据显示方式。
在设计机械式矩阵键盘控制电路时，按键防抖和按键数据的译码显示是两个重要方面。
本文在QuartusⅡ开发环境下，采用VHDL语言设计了一种按键防抖并能连续记录并显示8次按键数值的矩阵键盘与显示电路。
一、矩阵键盘与显示电路设计思路矩阵键盘与显示电路能够将机械式4×4矩阵键盘的按键值依次显示到8个7段数码管上，每次新的按键值显示在最右端的第O号数码管上，原有第0～6号数码管显示的数值整体左移到第1～7号数码管上显示，见图1。
总体而言，矩阵键盘与显示电路的设计可分为4个局部：(1)矩阵键盘的行与列的扫描控制和译码。
该设计所使用的键盘是通过将列扫描信号作为输入信号，控制行扫描信号输出，然后根据行与列的扫描结果进行译码。
(2)机械式按键的防抖设计。
由于机械式按键在按下和弹起的过程中均有5～10 ms的信号抖动时间，在信号抖动时间内无法有效判断按键值，因此按键的防抖设计是非常关键的，也是该设计的一个重点。
(3)按键数值的移位存放。
由于该设计需要在8个数码管上依次显示前后共8次按键的数值，因此对已有数据的存储和调用也是该设计的重点所在。
(4)数码管的扫描和译码显示。
由于该设计使用了8个数码管，因此需要对每个数码管进行扫描控制，并根据按键值对每个数码管进行7段数码管的译码显示。
基于VHDL的矩阵键盘及显示电路设计
基于VHDL的矩阵键盘及显示电路设计摘要:为了有效防止机械式键盘按键抖动带来的数据错误,这里在Quartus ?开发环境下,采用VHDL 语言设计了一种能够将机械式4 ×4 矩阵键盘的按键值依次显示到8 个7 段数码管上的矩阵键盘及显示电路。
仿真结果表明,所设计的矩阵键盘及显示电路成功地实现了按键防抖和按键数据的准确显示。
以ACEX1K系列EP1K30QC208 芯片为硬件环境,验证了各项设计功能的正确性。
FPGA/ CPLD 在数字系统设计中的广泛应用,影响到了生产生活的各个方面。
在FPGA/ CPLD 的设计开发中,V HDL 语言作为一种主流的硬件描述语言,具有设计效率高, 可靠性好, 易读易懂等诸多优点。
作为一种功能强大的FPGA/ CPLD 数字系统开发环境,Altera 公司推出的Quart us ?,为设计者提供了一种与结构无关的设计环境,使设计者能方便地进行设计输入、快速处理和器件编程,为使用V HDL 语言进行FPGA/ CPLD 设计提供了极大的便利。
矩阵键盘作为一种常用的数据输入设备,在各种电子设备上有着广泛的应用,通过7 段数码管将按键数值进行显示也是一种常用的数据显示方式。
在设计机械式矩阵键盘控制电路时,按键防抖和按键数据的译码显示是两个重要方面。
本文在Quart us ?开发环境下,采用V HDL语言设计了一种按键防抖并能连续记录并显示8 次按键数值的矩阵键盘及显示电路。
1 矩阵键盘及显示电路设计思路矩阵键盘及显示电路能够将机械式4 ×4矩阵键盘的按键值依次显示到8 个7段数码管上,每次新的按键值显示在最右端的第0 号数码管上,原有第0,6号数码管显示的数值整体左移到第1,7号数码管上显示,见图1 。
总体而言,矩阵键盘及显示电路的设计可分为4 个部分:(1) 矩阵键盘的行及列的扫描控制和译码。
该设计所使用的键盘是通过将列扫描信号作为输入信号,控制行扫描信号输出,然后根据行及列的扫描结果进行译码。
「雕爷学编程」Arduino动手做（26）——4X4矩阵键盘模块
「雕爷学编程」Arduino动⼿做（26）——4X4矩阵键盘模块37款传感器与模块的提法，在⽹络上⼴泛流传，其实Arduino能够兼容的传感器模块肯定是不⽌37种的。
鉴于本⼈⼿头积累了⼀些传感器和模块，依照实践出真知（⼀定要动⼿做）的理念，以学习和交流为⽬的，这⾥准备逐⼀动⼿试试做实验，不管成功与否，都会记录下来---⼩⼩的进步或是搞不定的问题，希望能够抛砖引⽟。
【Arduino】108种传感器模块系列实验（资料+代码+图形+仿真）实验⼆⼗六：4X4矩阵键盘模块（轻触式按键）矩阵键盘是单⽚机外部设备中所使⽤的排布类似于矩阵的键盘组。
矩阵式结构的键盘显然⽐直接法要复杂⼀些，识别也要复杂⼀些，列线通过电阻接正电源，并将⾏线所接的单⽚机的I/O⼝作为输出端，⽽列线所接的I/O⼝则作为输⼊。
由于电路设计时需要更多的外部输⼊，单独的控制⼀个按键需要浪费很多的IO资源，所以就有了矩阵键盘，常⽤的矩阵键盘有4X4和8X8,其中⽤的最多的是4X4。
⼯作原理矩阵键盘⼜称为⾏列式键盘，它是⽤4条I/O线作为⾏线，4条I/O线作为列线组成的键盘。
在⾏线和列线的每⼀个交叉点上，设置⼀个按键。
这样键盘中按键的个数是4X4个。
这种⾏列式键盘结构能够有效地提⾼单⽚机系统中I/O⼝的利⽤率。
由于单⽚机IO端⼝具有线与的功能，因此当任意⼀个按键按下时，⾏和列都有⼀根线被线与，通过运算就可以得出按键的坐标从⽽判断按键键值。
⾏列扫描法原理1、使⾏线为编程的输⼊线，列线是输出线，拉低所有的列线，判断⾏线的变化，如果有按键按下，按键按下的对应⾏线被拉低，否则所有的⾏线都为⾼电平。
2、在第⼀步判断有键按下后，延时10ms消除机械抖动，再次读取⾏值，如果此⾏线还处于低电平状态则进⼊下⼀步，否则返回第⼀步重新判断。
3、开始扫描按键位置，采⽤逐⾏扫描，每间隔1ms的时间，分别拉低第⼀列，第⼆列，第三列，第四列，⽆论拉低哪⼀列其他三列都为⾼电平，读取⾏值找到按键的位置，分别把⾏值和列值储存在寄存器⾥。
矩阵键盘电路
知识点目录
1
矩阵键盘电路结构与工作原理
矩阵键盘的编码
矩阵式键盘按键识别
键盘的工作方式
1.矩阵键盘电路结构与工作原理
2
矩阵式键盘又称为行列式键盘。用I/O接口线组成行和列结构，键位设置在行和 列的交叉点上。如图1所示，8个I/O口实现了16个按键。
图1 矩阵键盘电路结构
1.矩阵键盘电路结构与工作原理
3
工作原理：以第一组键盘为例。设置KeyOut1输出一个低电平，相当于KeyOut1接 地，电路相当于4个独立按键电路，此时KeyIn1-KeyIn4四个输入端为高电平；当 键盘K1按下时，由于电路导通，此时KeyIn1变为低电平。同理，哪个按键按下， 相对应的输入端为低电平，单片机通过读输入端的状态，判断是否有按键按下。 对应图1四组按键，当KeyOut1输出为低电平时，KeyOut2-KeyOut4输出必须为高 电平，才能避免相互间的干扰。
2.矩阵键盘的编码
பைடு நூலகம்
4
对于矩阵式键盘，按键的位置由行号 和列号唯一确定，因此可分别对行号 和列号进行二进制编码，然后将两值 合成一个字节，高4位是行号，低4位 是列号。
3.矩阵式键盘按键识别
5
扫描法：
1） 判断有无键按下。
2） 如果有键按下，识别是哪一个键按下，键盘扫描取得闭合键的行、列值。
3） 用计算法或查表法得到键值。
4） 判断闭合键是否释放，如没释放则继续等待。
5） 将闭合键键号保存，同时转去执行该闭合键的功能。
4.键盘的工作方式
6
（1）编程扫描方式
利用CPU在完成其它工作的空余时间，调用键盘扫描子程序来响应键盘输入 的要求。
（2）定时扫描工作方式
实验5-独立键盘和矩阵键盘
实验5 独立键盘和矩阵键盘一、实验目的1、学会用C语言进行独立按键应用程序的设计。
2、学会用C语言进行矩阵按键应用程序的设计。
二、实验内容1、独立按键：对四个独立按键编写程序：当按k1时，8个LED同时100ms闪烁；当按k2时，8个LED从左到右流水灯显示；当按k3时，8个LED从右到左流水灯显示；当按k4时，8各LED同时从两侧向中间逐步点亮，之后再从中间向两侧逐渐熄灭；2、矩阵按键：采用键盘扫描方式，顺序按下矩阵键盘后，在一个数码管上顺序显示0~F，采用静态显示即可。
3、提高部分（独立按键、定时器、数码管动态扫描）：编写程序，实现下面的功能。
用数码管的两位显示一个十进制数，变化范围为00~59，开始时显示00，每按一次k1，数值加1；每按一次k2，数值减1；每按一次k3，数值归零；按下k4，利用定时器功能使数值开始自动每秒加1；再按一次k4，数值停止自动加1，保持显示原数。
三、实验步骤1、硬件连接（1）使用MicroUSB数据线,将实验开发板与微型计算机连接起来;（2）在实验开发板上,用数据线将相应接口连接起来；2、程序烧入软件的使用使用普中ISP软件将HEX文件下载至单片机芯片内。
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四、实验结果——源代码1. #include "reg52.h"typedef unsigned char u8;typedef unsigned int u16;#define LED P2sbit key1=P3^1;sbit key2=P3^0;sbit key3=P3^2;sbit key4=P3^3;const char tab[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f}; u8 code begMid[]={0x7e, 0xbd,0xdb,0xe7, 0xdb, 0xbd, 0x7e}; void Delay(u16 i){ while(i--);}void KeyDown(){u8 i;if(key2==0){Delay(1000);if(key2==0){for(i=0;i<8;i++){LED=tab[i];Delay(50000);}while(!key2);}LED=0xff;}else if(key1==0){Delay(1000);if(key1==0)for(i=0;i<3;i++){LED=0x00;Delay(10000);LED=0xff;Delay(10000);}}}}void Int0Init(){IT0=1;EX0=1;EA=1;}void Int1Init(){IT1=1;EX1=1;EA=1;} void main(){Int0Init();Int1Init();while(1){KeyDown();}}void Int0() interrupt 0{u8 i;if(key3==0){Delay(1000);if(key3==0)for(i=7;i>=0;i--){LED=tab[i];Delay(50000);}}}}void Int1() interrupt 2{u8 i;if(key4==0){Delay(1000);if(key4==0){for(i=0;i<=6;i++){LED=begMid[i];Delay(50000);}}}}2.#include "reg52.h"typedef unsigned int u16;typedef unsigned char u8;#define GPIO_DIG P0#define GPIO_KEY P1sbit LSA=P2^2;sbit LSB=P2^3;sbit LSC=P2^4;u8 KeyValue;u8 code smgduan[17]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};//??0~F?? void delay(u16 i){while(i--);}void KeyDown(void){char a=0;GPIO_KEY=0x0f;if(GPIO_KEY!=0x0f){delay(1000);if(GPIO_KEY!=0x0f){GPIO_KEY=0X0F;switch(GPIO_KEY){case(0X07): KeyValue=0;break;case(0X0b): KeyValue=1;break;case(0X0d): KeyValue=2;break;case(0X0e): KeyValue=3;break;}GPIO_KEY=0XF0;switch(GPIO_KEY){case(0X70): KeyValue=KeyValue;break;case(0Xb0): KeyValue=KeyValue+4;break;case(0Xd0): KeyValue=KeyValue+8;break;case(0Xe0): KeyValue=KeyValue+12;break;}while((a<50)&&(GPIO_KEY!=0xf0)){delay(1000);a++;}}}}void main(){LSA=0;LSB=0;LSC=0;while(1){KeyDown();GPIO_DIG=smgduan[KeyValue];}}3.#include <reg52.h>typedef unsigned int u16;typedef unsigned char u8;#define KEYPORT P3sbit LSA=P2^2;sbit LSB=P2^3;sbit LSC=P2^4;sbit key1=P3^1;sbit key2=P3^0;sbit key3=P3^2;sbit key4=P3^3;u16 t;u8 sec;u8 DisplayData[2];u8 code smgduan[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; void Time1Init(){TMOD |= 0x10;TH1=0Xd8;TL1=0Xf0;EA=1;ET1=1;}void delay(u16 i){while(i--); }void DigDisplay(){u8 i;for(i=0;i<2;i++){switch(i){case 0:LSA=0;LSB=0;LSC=0;break;case 1:LSA=1;LSB=0;LSC=0;break;}P0=DisplayData[i];delay(100);P0=0x00;}}void datapros(){DisplayData[0]=smgduan[sec%10];DisplayData[1]=smgduan[sec/10];}void main(){Time1Init();while(1){if(key4==0){delay(1000);if(key4==0){TR1=!TR1;while(key4==0);}}if(key3==0){delay(1000);if(key3==0){sec=0;while(key3==0);}}if(key2==0){delay(1000);if(key2==0){sec--;while(key2==0);}}if(key1==0){delay(1000);if(key1==0){sec++;while(key1==0);}}}}void Time1() interrupt 2{TH1=0Xd8;TL1=0Xf0;t++;if(t==100){t=0;sec++;if(sec>=60){sec=0;}}datapros();DigDisplay();}五、实验体会——结果分析1、独立按键：位定义四个按键key1、key2、key3、key4，宏定义LED为P2口，tab数组保存流水灯D0-D7依次点亮的数值，begMid数组保存流水灯同时从两侧向中间逐步点亮，之后再从中间向两侧逐渐熄灭的赋值方式。
最小系统的电路设计
51单片机最小系统的电路设计摘要：单片机最小系统，无论对单片机初学人员还是开发人员都具有十分重要的意义，可以利用最小系统进行编程实现工业控制。
单片机最小系统电路板在单片机开发市场和大学生电子设计方面十分流行。
本次课程设计包括AT89S52单片机（51单片机的升级版）最小系统（包括复位和时钟电路）及供电系统、4×4矩阵键盘、独立4个8段LED数码管显示电路。
利用Protel电路设计软件进行原理图设计，PCB布线，借此巩固单片机应用、模拟电路、数字电路课程及学会工程软件protel的使用。
关键字：单片机最小系统Protel矩阵键盘LED显示0引言单片机对于工业控制界来说，意义是革命性的。
从世界上第一块单片机最初的简单控制功能到如今能够满足不同场合的需要，仅仅经历了不到30年的时间。
如今世界知名的半导体公司大多有其独立的单片机系列产品。
比较著名的有ATMEL公司的AVR（简化指令）系列、德州仪器公司的MSP430（超低功耗）系列、美国半导体公司的COP8（内含高性能16位AD）系列、摩托罗拉公司68HC08（低频高速）系列等。
全世界范围内从事单片机开发的人员有上百万之多，原因就是单片机最大的特点：性能十分稳定、适应能力强，并且开发价格低廉、门槛低，非常适用于工业控制。
单片机编程只需要一台电脑、一个下载器和一块单片机开发板即可。
本次设计是对单片机最小系统的设计，通过进一步扩展可做成单片机开发板。
1设计部分分析1.1各模块介绍1.1.1 单片机AT89S52[1]AT89S52 8位单片机是MSC-51®系列产品的升级版，有世界著名半导体公司ATMEL在购买MSC-51®设计结构后，利用自身优势技术——（掉电不丢数据）闪存生产技术对旧技术进行改进和扩展，同时使用新的半导体生产工艺，最终得到成型产品。
与此同时，世界上其他的著名公司也通过基本的51内核，结合公司自身技术进行改进生产，推广一批如51F020等高性能单片机。
第六讲——独立按键及矩阵键盘控制LED灯
39 38 37 36 35 34 33 32 21 22 23 24 25 26 27 28
K0
P10
K4
0
4 8
K1
1
5 9
K2
2
6
K3
3
7
K5
K6
K7
P11 P12K8 P13
K12
K9
K10
89S52
A K11 B
EA/VP X1 X2 RESET RD WR
9
17 16
VCC GND RXD TXD ALE/P PSEN
10ms 10ms 键抖动时间
图8.7 软件消抖法延时区间示意图
3. 计算键码 键码是每个按键的标识。被按键确定下来之后，
接下来的工作是计算闭合键的键码，然后才能根据
键码进行对应的操作。 为编程方便，键码通常都是以键的排列顺序安 排，按照从左到右、从上向下的顺序编排。键码可
根据行号列号以查表求得，也可通过计算得到。我
的话, 则列线所接的端口得到的是全“1”信号, 如
果有键按下的话, 则得到非全“1”信号。
设第2行第 4列键按下 +5V
89C51 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
0 1 1 0 1 1 0 1 1 0
行线输出 列线输入 0111 1011 1101 1110 1111 1110 1111 1111
40 20 10 11 30 29
C
K13
D
K14
E
K15
F
P17
P14
P15
P16
扫描法 和线反转法
+5V
单片机实验开发板原理图
5
3
JAD1 2 1 CH1 PD71 RRELAY 1K QRELAY
继电器
CH0
RAD
2
ORG--结构选择 ,0=8bit;1=16bit
矩阵键盘和独立键盘模块
VCC RKEY1 10K RKEY2 10K RKEY3 10K RKEY4 10K
引脚复用芯片选择开关
红外接收模块
HYJ DS18B20
5V电源引出接口
JP 1 3 5 7 9 2 4 6 8 10 VCC
GNG I/O VCC
1 2 3
PD72 1 2 3 S0 PC0 S4 PC1 S8 PC2 S9 S10 S11 S5 S6 S7 S1 S2 S3 1 2 3 PD21 RIR 10K VCC CIR 104 RSP VCC RB20 10K PD6 1K
3 4 5
LX--51单片机实验板
1 2 3
Title Size C Date: File: 20-Nov-2010 Sheet of Drawn By: C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\单片机实验最终交付板.DDB 6 Number Revision
继电器模块
3 1 2 K1 JPRELAY 1 2 3 J93C AT93VCC 1 2 3 CON3 VCC
IIC模块
AT24C 1 2 3 4 A0 VCC A1 WP A2 SCL GND SDA AT24C16 VCC 8 VCC 7 PB52 10K 6 PB62 R24C1 5 PB72 R24C210K
C3 0.1u
R4 10k
单片机控制和扩展模块
MCU 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 CON17 PB0 PB1 PB2 PB3 PB4 PB5 PB6 PB7 RST PD0 PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 PD6 PD7 PB0 1 PB1 2 PB2 3 PB3 4 PB4 5 PB5 6 PB6 7 PB7 8 RST 9 PD0 10 PD1 11 PD2 12 PD3 13 PD4 14 PD5 15 PD6 16 PD7 17 X2 18 X1 19 20 P1.0 Vcc P1.1 P0.0 P1.2 P0.1 P1.3 P0.2 P1.4 P0.3 P1.5/MOSI P0.4 P1.6/MISO P0.5 P1.7/MSCK P0.6 REST P0.7 P3.0/RXD EA/Vpp P3.1/TXD ALE/PROG P3.2/INT0 PSEN P3.3/INT1 P27 P3.4/T0 P26 P3.5/T1 P25 P3.6/WR P24 P3.7/RD P23 XTAL2 P22 XTAL1 P21 GND P20 8051 VCC P2 VCC 40 1 PA0 39 PA0 2 PA1 38 PA1 3 PA2 37 PA2 4 PA3 36 PA3 5 PA4 35 PA4 6 PA5 34 PA5 7 PA6 33 PA6 8 PA7 32 PA7 9 VCC 31 VCC ALE 10 30 ALE 11 PSEN 29 PSEN 12 PC7 28 PC7 13 PC6 27 PC6 14 PC5 26 PC5 15 PC4 25 PC4 16 PC3 24 PC3 17 PC2 23 PC2 18 PC1 22 PC1 19 PC0 21 PC0 20 Rsm1 1K
矩阵式键盘控制数码管显示
目录
CONTENTS
• 矩阵式键盘工作原理 • 数码管显示原理 • 矩阵式键盘控制数码管显示方案 • 矩阵式键盘控制数码管显示应用 • 矩阵式键盘控制数码管显示常见问题及
解决方案
01 矩阵式键盘工作原理
按键检测方式
直接检测法
通过直接检测按键是否按下，判断按键状态。
间接检测法
按键与数码管显示不匹配
01
总结词
按键与数码管显示不匹配是矩阵式键盘控制数码管显示中 常见的问题之一，表现为按下某个按键后数码管显示的内 容与预期不符。
02
详细描述
这可能是由于键盘编码与数码管显示编码不匹配导致的问题。 例如，按下数字键“1”，数码管却显示字母“A”。
03
解决方案
可以通过调整键盘编码与数码管显示编码的对应关系来解 决这个问题。具体来说，需要检查键盘编码与数码管显示 编码的映射关系，确保它们一一对应。同时，也需要检查 键盘扫描程序和数码管显示驱动程序的实现是否正确。
静态驱动
每个数码管的每个段都由一个独立的 I/O口控制，适用于数码管数量较少 的情况。
动态驱动
通过扫描方式逐个点亮数码管的各个 段，可以节省I/O口资源，适用于数码 管数量较多的情况。
03 矩阵式键盘控制数码管显 示方案
硬件连接方案
矩阵式键盘与微控制器连接
将矩阵式键盘的行和列连接到微控制器的输入/输出端口，以便读取按键状态。
优化显示逻辑
优化数码管显示的逻辑，例如使用动态扫描技术，减少数码管的亮灭时间，提高显示效果。
04 矩阵式键盘控制数码管显 示应用
电子密码锁
总结词
矩阵式键盘控制数码管显示在电子密码锁中应用广泛，能够实现密码输入、显示和安全 验证等功能。