单片机矩阵键盘原理

合集下载

51单片机矩阵键盘线反转法体会

51单片机矩阵键盘线反转法体会独立式键盘扫描只需读取IO口状态,而矩阵式键盘描通常有两种实现方法：逐行扫描法和线反转法。

(1)逐行扫描法依次从第一至最末行线上发出低电平信号, 如果该行线所连接的键没有按下的话, 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。

(2)线反转法线反转法比行扫描速度快,原理是先将行线作为输出线, 列线作为输入线, 行线输出全“0”信号, 读入列线的值, 那么在闭合键所在的列线上的值必为0；然后从列线输出全“0”信号，再读取行线的输入值，闭合键所在的行线值必为 0。

这样,当一个键被按下时, 必定可读到一对唯一的行列值。

再由这一对行列值可以求出闭合键所在的位置。

/*在TX-1C实验板上实现如下描述：实验板上电时，数码管不显示，顺序按下矩阵键盘后，在数码管上依次显示0~F，6个数码管同时显示。

这里用“线反转”的方法写，可以代替郭天祥书上例【4.2.1】该书上使用逐行扫描的方式。

*/#include<reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit duan=P2^6; //打开位选和段选sbit wei=P2^7;uchar code table[]={ //数码管显示数值表0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};void delay(uint x) //毫秒级延时函数{uint i,j;for(i=x;i>0;i--)for(j=110;j>0;j--);}void xianshi(uchar num) //段选显示函数{P0=table[num];duan=1;duan=0;}uchar keyscan(void) //矩阵键盘扫描函数{uchar h,l; //定义行、列值中间变量P3=0x0f; //列线输出全为0h=P3&0x0f; //读入行线if(h!=0x0f) //检测有无按键按下{ delay(10); //延时去抖if(h!=0x0f) //如果确实按下{h=P3&0x0f; //再次读入行线P3=0xf0; //输出当前列线值，行线反转l=P3&0xf0; //读入列线值return (h+l); //键盘最后组合编码值，也就是键值}}return 0xff; //其余情况返回该值}void main(){uchar key;P0=0; //关闭所有数码管段选，实验板上电数码管不显示duan=1;duan=0;P0=0xc0; //选中6位数码管wei=1;wei=0;while(1){key=keyscan(); //用key读取keyscan()的值switch(key){case 0xee: key=0; while(keyscan()!=0xff); xianshi(key); break;//while(keyscan()!=0xff)是松手检测语句，松手时检测case 0xde: key=1; while(keyscan()!=0xff); xianshi(key); break; //keyscan()函数会得到返回值0xff，!=oxff时表示按下去了case 0xbe: key=2; while(keyscan()!=0xff); xianshi(key); break;case 0x7e: key=3; while(keyscan()!=0xff); xianshi(key); break;case 0xed: key=4; while(keyscan()!=0xff); xianshi(key); break;case 0xdd: key=5; while(keyscan()!=0xff); xianshi(key); break;case 0xbd: key=6; while(keyscan()!=0xff); xianshi(key); break;case 0x7d: key=7; while(keyscan()!=0xff); xianshi(key); break;case 0xeb: key=8; while(keyscan()!=0xff); xianshi(key); break;case 0xdb: key=9; while(keyscan()!=0xff); xianshi(key); break;case 0xbb: key=10; while(keyscan()!=0xff); xianshi(key); break;case 0x7b: key=11; while(keyscan()!=0xff); xianshi(key); break;case 0xe7: key=12; while(keyscan()!=0xff); xianshi(key); break;case 0xd7: key=13; while(keyscan()!=0xff); xianshi(key); break;case 0xb7: key=14; while(keyscan()!=0xff); xianshi(key); break;case 0x77: key=15; while(keyscan()!=0xff); xianshi(key); break;default: break;}}}/*后记*//*刚开始写这个程序时我把主函数里面的switch—case语句这样写的，while(1){key=keyscan(); //用key读取keyscan()的值switch(key){case 0xee: key=0; break;case 0xde: key=1; break;case 0xbe: key=2; break;case 0x7e: key=3; break;case 0xed: key=4; break;case 0xdd: key=5; break;case 0xbd: key=6; break;case 0x7d: key=7; break;case 0xeb: key=8; break;case 0xdb: key=9; break;case 0xbb: key=10; break;case 0x7b: key=11; break;case 0xe7: key=12; break;case 0xd7: key=13; break;case 0xb7: key=14; break;case 0x77: key=15; break;default: break;}xianshi(key);}运行程序后发现当手按下按键时会有数码的显示，但是一旦放开按键数码管就什么都不显示了。

实验一矩阵键盘检测

实验一矩阵键盘检测一、实验目的：1、学习非编码键盘的工作原理和键盘的扫描方式。

2、学习键盘的去抖方法和键盘应用程序的设计.二、实验设备：51/AVR实验板、USB连接线、电脑三、实验原理:键盘接口电路是单片机系统设计非常重要的一环,作为人机交互界面里最常用的输入设备。

我们可以通过键盘输入数据或命令来实现简单的人机通信。

1、按键的分类一般来说,按键按照结构原理可分为两类，一类是触点式开关按键，如机械式开关、导电橡胶式开关等；另一类是无触点式开关按键，如电气式按键,磁感应按键等。

前者造价低，后者寿命长.目前,微机系统中最常见的是触点式开关按键（如本学习板上所采用按键）。

按键按照接口原理又可分为编码键盘与非编码键盘两类，这两类键盘的主要区别是识别键符及给出相应键码的方法。

编码键盘主要是用硬件来实现对键的识别，非编码键盘主要是由软件来实现键盘的识别.全编码键盘由专门的芯片实现识键及输出相应的编码,一般还具有去抖动和多键、窜键等保护电路,这种键盘使用方便，硬件开销大，一般的小型嵌入式应用系统较少采用。

非编码键盘按连接方式可分为独立式和矩阵式两种,其它工作都主要由软件完成.由于其经济实用，较多地应用于单片机系统中(本学习板也采用非编码键盘）。

2、按键的输入原理在单片机应用系统中,通常使用机械触点式按键开关,其主要功能是把机械上的通断转换成为电气上的逻辑关系。

也就是说，它能提供标准的TTL 逻辑电平，以便与通用数字系统的逻辑电平相容。

此外，除了复位按键有专门的复位电路及专一的复位功能外，其它按键都是以开关状态来设置控制功能或输入数据。

当所设置的功能键或数字键按下时，计算机应用系统应完成该按键所设定的功能。

因此，键信息输入是与软件结构密切相关的过程。

对于一组键或一个键盘,通过接口电路与单片机相连.单片机可以采用查询或中断方式了解有无按键输入并检查是哪一个按键按下，若有键按下则跳至相应的键盘处理程序处去执行,若无键按下则继续执行其他程序。

单片机实验报告——矩阵键盘数码管显示

单片机实验报告信息处理实验实验二矩阵键盘专业：电气工程及其自动化指导老师：***组员：明洪开张鸿伟张谦赵智奇学号：152703117 \152703115\152703118\152703114室温：18 ℃日期：2017 年10 月25日矩阵键盘一、实验内容1、编写程序，做到在键盘上每按一个键(0－F)用数码管将该建对应的名字显示出来。

按其它键没有结果。

二、实验目的1、学习独立式按键的查询识别方法。

2、非编码矩阵键盘的行反转法识别方法。

3、掌握键盘接口的基本特点，了解独立键盘和矩阵键盘的应用方法。

4、掌握键盘接口的硬件设计方法，软件程序设计和贴士排错能力。

5、掌握利用Keil51软件对程序进行编译。

6、会根据实际功能，正确选择单片机功能接线，编制正确程序。

对实验结果能做出分析和解释，能写出符合规格的实验报告。

三、实验原理1、MCS51系列单片机的P0～P3口作为输入端口使用时必须先向端口写入“1”。

2、用查询方式检测按键时，要加入延时(通常采用软件延时10～20mS)以消除抖动。

3、识别键的闭合，通常采用行扫描法和行反转法。

行扫描法是使键盘上某一行线为低电平，而其余行接高电平，然后读取列值，如读列值中某位为低电平，表明有键按下，否则扫描下一行，直到扫完所有行。

行反转法识别闭合键时，要将行线接一并行口，先让它工作在输出方式，将列线也接到一个并行口，先让它工作于输入方式，程序使CPU通过输出端口在各行线上全部送低电平，然后读入列线值，如此时有某键被按下，则必定会使某一列线值为0。

然后，程序对两个并行端口进行方式设置，使行线工作于输入方式，列线工作于输出方式，并将刚才读得的列线值从列线所接的并行端口输出，再读取行线上输入值，那么，在闭合键所在行线上的值必定为0。

这样，当一个键被接下时，必定可以读得一对唯一的行线值和列线值。

由于51单片机的并口能够动态地改变输入输出方式，因此，矩阵键盘采用行反转法识别最为简便。

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。

嵌入式实验三键盘检测控制实验

2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
嵌入式技术及应用实验三
实验三键盘实验
一、实验目的掌握单片机系统中矩阵键盘的编程控制方法，学会实时程序的调试技巧。
二、实验原理键盘是单片机应用中常用的输入设备，在应用系统中，操作人员可通过键盘
向系统输入指令、地址和数据，实现简单的人机通信。键盘实际上是一组按键开关的集合，平时总是处于断开状态，当按下键时它
才闭合。按键在闭合和断开时，触点会存在抖动现象，抖动时间一般为 5-10ms，如下图示：
键盘的处理主要涉及以下 3 个方面的内容：按键的识别
所接 I/O 口线是高还是低电平（根据连接情况）抖动的消除
硬件消抖软件消抖（延时）判断键值独立式键盘矩阵式键盘实验板电路原理图如下：
1
嵌入式技术及应用实验三
三、实验内容按下 16 个矩阵键盘依次在数码管上显示 1-16 的平方。如按下第一个显示 1，
第二个显示 4...
四、
实验步骤 1、按实验内容要求在 µ Vision 中创建项目，编辑、调试、编译程序。 2、将编译生成的目标码文件（后缀为.Hex）下载到实验板上。 3、观察实验运行结果并记录。

矩阵键盘的键值计算及编程

P1口低四位是指：P1.3 P1.2 P1.1 P1.0
2 读取I/O口值的练习
.j
用程序控制单片机P2口工作，让高四位全高电平，低四位全低电平。即：P2=0xf0; 具体实现见操作，结果如图。
P1口高四位是指：P1.7 P1.6 P1.5 P1.4
一般都是自高到低读出一个端口各脚电平，得到8位二进制数，再将8位二进制转换成2位十六进数。
P3口值= P3.7 P3.6 P3.5 P3.4P3.3 P3.2 P3.1 P3.0 =1111 1010=0xfa
2 读取I/O口值的练习
.j
当程序使P2=0x0f; 外接一个两脚开关到P2口只能让P2产生如下四个新的值： 0x0e, 0x0d,0x0b,0x07 0x0d 0x0b
找出行线值置行线所处端口位置高电平
找出列线值置列线所处端口位置高电平
行线值+列线值=键值
计算键值一般方法
3 键盘的键值
.j
先找出行线值，再找出列线值，最后绘出矩阵键盘的键值。
总结
4×4矩阵键盘的键值共有16个，计算键值时总是：
4 键盘扫描编程__线反转法
.j
/************键盘扫子描函数*******************/ char keyscan(void) //键盘扫描函数，键盘使用P2口 { char value_h,value_l; //value_h行值变量,value_l列值变量 P2=0xf0; //将行线所处位置置高电平 if((P2&0xf0)!=0xf0) //判断是否有键按下 { delay(10); //延时防抖 if((P2&0xf0)!=0xf0) //仍有键按下 { value_h=P2&0xf0; //读出P2口值给变量value_h P2=0x0f; //将列线所处位置置高电平 value_l=P2&0x0f; //读出P2口值给变量value_l return(value_l+value_h); //找到的键值返回给调用函数 } } }

单片机矩阵键盘

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。

51单片机矩阵键盘设计

51单片机矩阵键盘设计
一、引言
AT89C51单片机矩阵键盘设计是嵌入式系统中一个重要的技术，它的
作用是以矩阵形式把外部按键与MCU相连，使得系统可以对外部的按键进
行检测和响应。

矩阵键盘设计在可编程嵌入式系统的设计中占有重要的地位，如智能交通系统、智能家居系统、航空电子系统等。

本文主要介绍了矩阵键盘设计中硬件电路的设计，包括按键、拉电阻、和矩阵编码等，同时给出系统的控制算法，使得系统可以实现有效的按键
检测和响应。

二、矩阵键盘概述
矩阵键盘是将多个按键排布成列行形式进行连接，一般来说，矩阵键
盘是由按键、拉电阻、矩阵编码器和控制器组成，按键是系统中重要的部件，其作用是将外部输入信号传递给控制器。

拉电阻起到的作用是防止按
键耦合，一般可以使用4.7KΩ拉电阻来防止按键耦合。

矩阵编码器用来
识别按键的状态，通常通过硬件把按键信号编码为数字信号，输入到处理
器或控制器。

控制器用来实现按键信号的检测，通过定义硬件定时器和软
件定时器，实现按键检测和处理。

1、硬件电路设计
应用AT89C51单片机矩阵键盘。

单片机控制系统按键的类型

012 3 0
456 7 1
8 9 10 11 2
12 13 14 15 3
0 123
图7.5 矩阵式键盘结构
＋5 V
矩阵式键盘中，行、列线分别连接到按键开关的两端，行线通过上拉电阻接到＋5V上。当无键按下时，行线处于高电平状态；当有键按下时，行、列线将导通，此时，行线电平将由与此行线相连的列线电平决定。这是识别按键是否按下的关键。然而，矩阵键盘中的行线、列线和多个键相连，各按键按下与否均影响该键所在行线和列线的电平，各按键间将相互影响，因此，必须将行线、列线信号配合起来作适当处理，才能确定闭合键的位置。
图7.8是一种简易键盘接口电路，该键盘是由8051 P1口的高、低字节构成的4×4键盘。键盘的列线与P1口的高4位相连，键盘的行线与P1口的低4位相连，因此，P1.4P1.7是键输出线，P1.0P1.3是扫描输入线。图中的4输入与门用于产生按键中断，其输入端与各列线相连，再通过上拉电阻接至+5 V电源，输出端接至8051的外部中断输入端。
2. 矩阵式键盘按键的识别识别按键方法很多，其中最常见的方法是扫描法。下面以图7.5中8号键的识别为例来说明扫描法识别按键的过程。按键按下时，与此键相连的行线与列线导通，行线在无键按下时处在高电平。显然，如果让所有的列线也处在高电平，那么，按键按下与否不会引起行线电平的变化，因此，必须使所有列线处在低电平。只有这样，当有键按下时，该键所在的行电平才会由高电平变为低电平。CPU 根据行电平的变化，便能判定相应的行有键按下。8号键按下时，第2行一定为低电平。然而，第2行为低电平时，能否肯定是8号键按下呢？
(3) 求按键位置。根据前述键盘扫描法，进行逐列置0扫描。图7.6中，32个键的键值分布如下（键值由4位十六进制数码组成，前两位是列的值，即A口数据，后两位是行的值，即C口数据，X为任意值）：

4×4矩阵键盘在单片机中的应用(Proteus)

4×4矩阵键盘原理及其在单片机中的简单应用基于Proteus仿真1、4×4矩阵键盘的工作原理如下图所示，4×4矩阵键盘由4条行线和4条列线组成，行线接P3.0－P3.3，列线接P3.4－P3.7，按键位于每条行线和列线的交叉点上。

按键的识别可采用行扫描法和线反转法，这里采用简单的线反转法，只需三步。

第一步，执行程序使X0~X3均为低电平，此时读取各列线Y0~Y3的状态即可知道是否有键按下。

当无键按下时，各行线与各列线相互断开，各列线仍保持为高电平；当有键按下时，则相应的行线与列线通过该按键相连，该列线就变为低电平，此时读取Y0Y1Y2Y3的状态，得到列码。

第二步，执行程序使Y0~Y3均为低电平，当有键按下时，X0~X3中有一条行线为低电平，其余行线为高电平，读取X0X1X2X3的状态，得到行码。

第三步，将第一步得到的列码和第二步得到的行码拼合成被按键的位置码，即Y0Y1Y2Y3X0X1X2X3（因为行线和列线各有一条为低电平，其余为高电平，所以位置码低四位和高四位分别只有一位低电平，其余为高电平）。

当0键按下时，行线X0和列线Y0为低电平，其余行列线为高电平，于是可以得到0键的位置码Y0Y1Y2Y3X0X1X2X3为0111 0111，即0X77。

当5键按下时，行线X1和列线Y1为低电平，其余行列线为高电平，于是可得到5键的位置码Y0Y1Y2Y3X0X1X2X3为1011 1011，即0XBB。

全部矩阵键盘的位置码如下：2、4×4矩阵键盘在单片机的简单应用举例（一）如下图所示，运行程序时，按下任一按键，数码管会显示它在矩阵键盘上的序号0~F，并且蜂鸣器发出声音，模拟按键的声音。

此处采用线反转法识别按键。

C程序如下：#include<reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit buzzer=P1^0;uchar code dis[]= //0~9，A~F的共阳显示代码{0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0X88,0X83,0XC6,0XA1,0X86,0X8E};uchar code tab[]= //矩阵键盘按键位置码{0x77,0xb7,0xd7,0xe7,0x7b,0xbb,0xdb,0xeb,0x7d,0xbd,0xdd,0xed,0x7e,0xbe,0xde,0xee};void delay(uint x) //延时函数{uchar i;while(x--)for(i=0;i<120;i++);}uchar scan() //矩阵键盘扫描函数，得到按键号，采用线反转法{uchar a,b,c,i;P3=0XF0; //P3口输出11110000a=P3; //读取列码delay(10); //防抖延时10msP3=0X0F; //P3口输出00001111b=P3; //读取行码c=a+b; //得到位置码for(i=0;i<16;i++)if(c==tab[i])return i; //查表得到按键序号并返回return -1; //无按键，则返回-1}void beep() //蜂鸣器发出声音，模拟按键的声音{ uchar i;for(i=0;i<100;i++){buzzer=~buzzer;delay(1);}buzzer=0;}void main(){uchar key;buzzer=0; //关闭蜂鸣器while(1){key=scan(); //得到按键号if(key!=-1) //有按键则显示，并且蜂鸣器发出声音{P0=dis[key];beep();delay(100);}}}Proteus仿真运行结果如下：3、4×4矩阵键盘在单片机的简单应用举例（二）如下图所示，运行程序时，按下的按键键值越大，点亮的LED灯越多，例如，按下1号键时，点亮一只LED灯，按下2号键时，点亮两只LED灯，按下16号键时，点亮全部LED 灯。

矩阵键盘电路

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

史上最详细矩阵键盘原理

case(0Xd0): KeyValue=KeyValue+8;break;
case(0Xe0): KeyValue=KeyValue+12;break;
}
while((a<50)&&(GPIO_KEY!=0xf0)) //检测按键松手检测
{
delay(1000);
a++;
//a 的作用是用于去抖动，重复检测 50 次//
}
}
}
}
void main()
{
LSA=0; //给一个数码管提供位选//
LSB=0; //给一个数码管提供位选//
LSC=0; //给一个数码管提供位选//
while(1)
//无限循环//
{
KeyDown();
//调用按键判断函数//
GPIO_DIG=smgduan[KeyValue]; //将按键数值赋给 P0 口，控制锁存器//
当接收到的数据低四位不全为高电平时说明有按键按下然后通过接收的数据值判断是哪一列有按键按下然后再反过来高四位输出高电平低四位输出低电平然后根据接收到的高四位的值判断是那一行有按键按下这样就能够确定是哪一个按键按下了
史上最详细单片机矩阵键盘原理广东阳西福达名苑梁智钧 20180131 一、矩阵按键扫描原理方法一：逐行扫描：我们可以通过高四位轮流输出低电平来对矩阵键盘进行逐行扫描，当低四位接收到的数据不全为 1 的时候，说明有按键按下，然后通过接收到的数据是哪一位为 0 来判断是哪一个按键被按下。方法二：行列扫描：我们可以通过高四位全部输出低电平，低四位输出高电平。当接收到的数据，低四位不全为高电平时，说明有按键按下，然后通过接收的数据值，判断是哪一列有按键按下，然后再反过来，高四位输出高电平，低四位输出低电平，然后根据接收到的高四位的值判断是那一行有按键按下，这样就能够确定是哪一个按键按下了。二、原理图：

单片机矩阵键盘设计方案

单片机矩阵键盘设计方案一、设计目标设计一个8行8列的矩阵键盘，每个按键都有一个唯一的键码，能够正常读取用户的按键输入，并将按键对应的键码显示在LCD屏幕上。

二、硬件设计硬件设计包括键盘电路和显示电路两部分。

1.键盘电路设计矩阵键盘的硬件设计主要包括键盘矩阵、行扫描电路和列读取电路。

键盘矩阵由8行8列的按键构成，每个按键都连接到一个由二极管组成的矩阵。

行扫描电路使用8位输出的GPIO口，根据行的值来选通对应的行组。

列读取电路使用8位输入的GPIO口，根据列的值来读取对应的列组。

2.显示电路设计三、软件设计软件设计主要包括初始化设置、按键检测、键码解析和显示处理四个部分。

1.初始化设置首先需要对GPIO口进行初始化设置，将扫描行的GPIO口设置为输出模式，将读取列的GPIO口设置为输入模式。

同时需要对LCD屏幕进行初始化设置，设置显示模式、光标位置等参数。

2.按键检测循环扫描每一行，当其中一行被选通时，读取每一列的值。

如果其中一列的值为低电平，则表示对应的按键被按下。

将按下的按键的行和列的值保存下来，用于后续的键码解析。

3.键码解析根据行和列的值，通过查表的方式找到对应的键码。

将键码保存下来，用于后续的显示处理。

4.显示处理将键码传送给LCD屏幕，通过LCD屏幕的驱动芯片进行解析和显示。

根据LCD屏幕的显示方式，可以选择逐行显示或者按需显示的方式。

四、优化设计在以上基本设计方案的基础上，可以进行一些优化设计，以提高系统的性能和可靠性。

1.消除按键抖动按键在实际使用中会存在抖动现象，需要通过软件滤波来消除。

可设置一个适当的延时，当检测到按键按下后，延时一段时间再进行键码解析，只有在延时之后仍然检测到按键按下，才认为是一个有效的按键。

2.防止冲突按键由于矩阵键盘的性质，可能存在一些按键组合会产生冲突的情况。

可以通过硬件设计和软件处理来解决。

在硬件上，可以增加二极管来隔离不同的按键。

在软件上，可以通过扫描算法和按键排除的方式来避免冲突。

矩阵键盘的检测和独立按键的区别

矩阵键盘的检测和独立按键的区别
这次我接着上次的说，讲一下复合按键和矩阵键盘。

先说矩阵键盘，因为我写的组合键代码是在矩阵键盘的基础上写的，当然在独立按键上写组合键更简单一些。

所以当你矩阵键盘的组合键会写的时候，你在独立按键上的组合键也就会写了。

矩阵键盘的检测和独立按键有很大的区别，但是究其本质还是一样的。

先看一下矩阵键盘的原理图：
矩阵键盘原理图
由于矩阵键盘中每一个按键的两个接线口都是接在IO口上的，所以我们就必须在软件里面控制单片机在每个独立按键的两端加上不同的电平。

【注】：独立按键很简单，直接在一端接地就行了。

矩阵键盘的工作原理和扫描确认方式

在该方式中要使用mcu的一个定时器使其产生一个10ms的定时中断mcu响应定时中断执行键盘扫描当在连续两次中断中都读到相同的按键按下间隔10ms作为消抖处理mcu才执行相应的键处理程序中断方式
9.3.1 矩阵键盘的工作原理和扫描确认方式
来源：《AVR 单片机嵌入式系统原理与应用实践》M16 华东师范大学电子系马潮当键盘中按键数量较多时，为了减少对 I/O 口的占用，通常将按键排列成
矩阵形式，也称为行列键盘，这是一种常见的连接方式。矩阵式键盘接口见图 9-7 所示，它由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上。当键被按下时，其交点的行线和列线接通，相应的行线或列线上的电平发生变化，MCU 通过检测行或列线上的电平变化可以确定哪个按键被按下。
图 9-7 为一个 4 x 3 的行列结构，可以构成 12 个键的键盘。如果使用 4 x 4 的行列结构，就能组成一个 16 键的键盘。很明显，在按键数量多的场合，矩阵键盘与独立式按键键盘相比可以节省很多的 I/O 口线。
File name
: demo_9_3.c
Chip type
: ATmega16
Program type
: Application
Clock frequency
: 4.000000 MHz
// 输出行线电平 // 必须送 2 次！！！（注 1 // 读列电平 // 没有按键，继续扫描
// 有按键，停止扫描 // 转消抖确认状态
// 再次读列电平， // 与状态 0 的相同，确认按键 // 键盘编码，返回编码值
case 0b01000110:
key_return = K4_1;
break;
它们不仅与键盘的硬件连接有关系，同时还要注意他们在程序中是如何使用的，其值的保存等等。

单片机12 矩阵键盘控制数码管

方法
独立按键控制单个数码管的显示
矩阵式键盘由P3口控制，P3.0、P3.1、P3.2、P3.3 引脚分别控制第一、二、三、四行（从上到下）， P3.4、P3.5、P3.6、P3.7引脚分别控制第一、二、三、四列（从左到右）。动态数码管由P0口和P2 口控制，P0口控制数码管的数值，P2口控制数码管的位码。
（2）若P1.0至P1.3有引脚产生了电平变化，则说明被拉低电平那一列有按钮被按下，用变量（这里假设是变量a）将IO口的二进制信息存储起来（a=P0；），其中高四位为行信息，所以一定为0，低四位为有效信息（反应出那一列有按钮按下），一共有以下四种情况：
P1.0 0 0 0 0 1 1 1 0 第一列有按钮按下0x0e； P1.1 0 0 0 0 1 1 0 1第二列有按钮按下0x0d； P1.2 0 0 0 0 1 0 1 1第三列有按钮按下0x0b； P1.3 0 0 0 0 0 1 1 1第四列有按钮按下0x07；
程序编写及讲解
程序较长（略），参照课本程序讲解
矩阵式键盘的工作原理
当单片机高电平的引脚与低电平的引脚相连接，高电平的引脚将被低电平的引脚“拉”至低电平。根据这个规律，我们常用“行扫描法”对矩阵式键盘进行识别，过程如下：
（1）引脚P1.4至P1.7输出底电平，引脚 P1.0至P1.3输出高电平（P0=0x0f；），观察引脚 P1.0至P1.3引脚有没有电平变化，若无，则无按键被按下。
的位置,将按钮行与列的信息存于同一变量中 (c=a|b)，此时c变量中存储的就是被按下按键的键码，从键码就能判断按钮的位置，
（31.0至P1.3输出低电平（P0=0xf0；），这时，有按键按下的那一行将会把该行的引脚电平拉低，将此时的IO口的二进制信息存于另一变量中（假设是变量b）.

单片机矩阵键盘实验实验报告

实验五矩阵键盘实验一、实验内容1、编写程序，做到在键盘上每按一个数字键(0－F)用发光二极管将该代码显示出来。

按其它键退出。

2、加法设计计算器，实验板上有12个按键，编写程序，实现一位整数加法运算功能。

可定义“A”键为“+”键，“B”键为“=”键。

二、实验目的1、学习独立式按键的查询识别方法。

2、非编码矩阵键盘的行反转法识别方法。

三、实验说明1、MCS51系列单片机的P0～P3口作为输入端口使用时必须先向端口写入“1”。

2、用查询方式检测按键时，要加入延时(通常采用软件延时10～20mS)以消除抖动。

3、识别键的闭合，通常采用行扫描法和行反转法。

这样，当一个键被接下时，必定可以读得一对唯一的行线值和列线值。

由于51单片机的并口能够动态地改变输入输出方式，因此，矩阵键盘采用行反转法识别最为简便。

行反转法识别按键的过程是：首先，将4个行线作为输出，将其全部置0，4个列线作为输入，将其全部置1，也就是向P1口写入0xF0；假如此时没有人按键，从P1口读出的值应仍为0xF0；假如此时1、4、7、0四个键中有一个键被按下，则P1.6被拉低，从P1口读出的值为0xB0；为了确定是这四个键中哪一个被按下，可将刚才从P1口读出的数的低四位置1后再写入P1口，即将0xBF写入P1口，使P1.6为低，其余均为高，若此时被按下的键是“4”，则P1.1被拉低，从P1口读出的值为0xBE；这样，当只有一个键被按下时，每一个键只有唯一的反转码，事先为12个键的反转码建一个表，通过查表就可知道是哪个键被按下了。

单片机控制的矩阵键盘

引言概述：
单片机控制的矩阵键盘已经成为现代电子设备中常见的输入方式之一。

该键盘具有结构简单、易于实现和使用方便等优点，广泛应用于各种电子产品中。

本文将对单片机控制的矩阵键盘的原理、设计和应用进行详细阐述。

正文内容：
一、矩阵键盘的原理
1.1矩阵键盘的基本结构
1.2矩阵键盘的电路连接方式
1.3矩阵键盘的工作原理
二、单片机控制的矩阵键盘的设计
2.1单片机的选择和配置
2.2键盘扫描算法的设计
2.3矩阵键盘的接口设计
2.4程序的编写和调试
2.5键盘输入的处理和应用
三、单片机控制的矩阵键盘的应用
3.1家电控制系统中的使用
3.2工控设备中的应用
3.3智能家居中的应用
3.4安防系统中的应用
3.5医疗设备中的应用
四、单片机控制的矩阵键盘的优缺点
4.1优点：
4.1.1结构简单，易于实现
4.1.2使用方便，操作灵活
4.1.3成本低廉，适合大规模生产
4.2缺点：
4.2.1键盘数量限制
4.2.2受到干扰可能导致误触发
五、单片机控制的矩阵键盘的发展趋势
5.1多功能键盘的设计
5.2无线键盘与蓝牙技术的结合
5.3舒适性与人机工程学的结合
5.4智能化与技术的应用
总结：
单片机控制的矩阵键盘是一种常见的输入方式，具有结构简单、易于实现和使用方便等优点。

本文对其原理、设计和应用进行
了详细阐述。

随着技术的不断发展，矩阵键盘在功能、无线化、舒适性和智能化方面也有了较大的进步和应用。

相信在未来，单片机控制的矩阵键盘将继续发挥重要作用，并与其他技术相结合，满足人们对输入设备的更高要求。

矩阵键盘原理

距阵键盘矩阵键盘是单片机编程中所使用的键盘.1.矩阵式键盘的结构与工作原理在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式，如图1所示。

在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。

这样，一个端口（如P1口）就可以构成4*4=16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（9键）。

由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。

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，上图中，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。

这样，当按键没有按下时，所有的输出端都是高电平，代表无键按下。

行线输出是低电平，一旦有键按下，则输入线就会被拉低，这样，通过读入输入线的状态就可得知是否有键按下了。

具体的识别及编程方法如下所述。

2、矩阵式键盘的按键识别方法确定矩阵式键盘上何键被按下介绍一种“行扫描法”。

行扫描法行扫描法又称为逐行（或列）扫描查询法，是一种最常用的按键识别方法，如上图所示键盘，介绍过程如下。

1、判断键盘中有无键按下将全部行线Y0-Y3置低电平，然后检测列线的状态。

只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于低电平线与4根行线相交叉的4个按键之中。

若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下。

2、判断闭合键所在的位置在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。

其方法是：依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其它线为高电平。

在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。

若某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。

下面给出一个具体的例子：图仍如上所示。

8031单片机的P1口用作键盘I/O口，键盘的列线接到P1口的低4位，键盘的行线接到P1口的高4位。