C51矩阵式键盘程序设计

14Fra Baidu bibliotek1 键盘接口概述
• 在单片机的人机交互系统中，键盘用于向单片机 输入控制信号或数据。单片机识别键盘的不同输 入信号，并做出相应的反应。
14.1.1 独立式按键和矩阵式键盘
• 键盘有很多种类型，对于简单的系统，如果需要 的按键比较少，单片机引脚比较宽裕，则可以使 用独立式按键结构。对于比较复杂的系统或者按 键比较多的场合，可用采用矩阵式键盘。 • 1．独立式按键结构 • 2．矩阵式键盘结构
独立式按键的电路结构
4×4矩阵式键盘的结构
14.1.2 键盘设计注意事项
• 对于键盘的程序设计，需要及时并且准确地响应 按键的动作。在进行单片机键盘接口设计的时候， 需要注意如下几个方面。 • 1．合理的按键编码 • 2．可靠的输入检测 • 3．程序响应
14.2
矩阵式键盘C51程序设计
• 在实际应用中，大多采用矩阵式键盘。在程序设 计中，矩阵式键盘的扫描和检测有三种：扫描法、 线反转法和中断法。
C51矩阵式键盘程序设计
第14章 C51矩阵式键盘程序设计
• 在单片机应用系统中，除了完成基本的功能外，另一个最 重要的任务是设计优秀的人机交互接口。人机交互接口用 来实现控制命令及数据的输入，并且将系统运行信息显示 反映给操作者。键盘以按键的形式来设置控制功能或数据， 其是人机交互的最基本的途径。在键盘中，按键的输入状 态本质上是一个开关量。通过键盘为按键编码，从而实现 命令或数据的输入，以达到控制的目的。 • 在单片机应用系统中，有两种常用的键盘结构：独立式按 键和矩阵式按键。其中，独立式按键比较简单，适合于较 少开关量的输入场合，而矩阵式键盘则适合于输入命令或 者数据较多、功能复杂的系统。采用矩阵式键盘结构可以 最大限度地使用单片机的引脚资源，因此应用十分广泛。
14.2.1 扫描法及C51程序设计
• 扫描法是在程序中逐行或者逐列扫描查询键盘接口，根据端口的输入情况， 判断是哪一个按键被按下，然后分别调用不同的按键处理子程序。这里以 4×4矩阵式键盘为例进行介绍列扫描法。 在使用列扫描时，矩阵式键盘的电路结构如图所示，其中应将矩阵式键盘 的行线通过上拉电阻接正电源。此时，如果没有按键按下，则对应的行线 为高电平；如果有按键按下，对应交叉点的行线和列线短路，行线的输出 依赖于与此行连接的列的电平状态。由此逐列扫描键盘，便可以实现矩阵 式键盘的检测。 1．扫描法的流程 2．扫描法C51程序设计
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中断法原理图
14.3 C51矩阵式键盘设计实例
• 这里给出一个完整的矩阵式键盘设计实例，包括 电路图以及C51程序。其中，采用了应用最为广泛 的4×4矩阵式键盘和线反转法。单片机通过循环 调用线反转法子函数来获取按键的键值，然后根 据根据键值的大小，使发光二极管闪烁相应的次 数。
14.3.1 电路图
线反转法的流程图
14.2.3 中断法及C51程序设计
• 中断法是将键盘扫描程序放置在单片机的中断服务例程中的方法。当有按 键动作时，单片机响应中断，在中断服务例程中获取键值，然后根据键值 进行后续的按键处理子程序。 中断法的电路原理图，如图所示。其中，4×4矩阵式键盘的列线与单片机 P1口的高4位相连，行线与单片机P1口的低4位相连。P1.0~P1.3作为输入 端，P1.4~P1.7作为输出端。另外，矩阵式键盘的4根行线通过一个4输入 与门连接单片机的外部中断#INT0。当有按键动作的时候，触发外部中断0， 进而扫描键值。 1．中断法的流程 2．中断法C51程序设计
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扫描法的电路结构
14.2.2 线反转法及C51程序设计
• 线反转法是通过两次端口电平的反转操作来检测 按键输入，然后分别调用不同的按键处理子程序。 这里以4×4矩阵式键盘为例进行介绍。 • 在使用线反转法时，矩阵式键盘的电路结构如图 所示，其中应将矩阵式键盘的行线和列线通过上 拉电阻接正电源。 • 1．线反转法的流程 • 2．线反转法C51程序设计
• 该实例完整的电路图，如图所示。
电路图
14.3.2 程序设计
• 本例的程序功能是扫描查询4×4矩阵式键盘，如 果检测到按键按下，则根据键值的大小来控制发 光二极管闪烁的次数，否则将熄灭发光二极管。 程序中采用了线反转法。 • 1．创建项目 • 2．程序代码
14.4 小结
• 本章首先介绍了独立式按键和矩阵式键盘的结构， 以及键盘设计的注意事项。接着，重点介绍了3种 矩阵式键盘的设计方法，包括扫描法、线反转法 和中断法。在讲解过程中，均给出了键盘扫描流 程以及C51代码实例。最后通过一个完整实例，来 实现了矩阵式键盘在单片机系统的应用。在实例 中，采用的是4×4矩阵式键盘，并通过线反转法 来获取键值。矩阵式键盘应用十分广泛，熟练掌 握矩阵式键盘的使用是单片机人机接口设计的基 础。