用6个IO口实现的5×5按键矩阵的原理图

键盘

键盘输入作为最常用的输入设备仍有其不可替代的作用。

下面首先对传统键盘作一个简单的介绍。

(1) 传统键盘的介绍

键盘的结构通常有两种形式：线性键盘和矩阵键盘。在不同的场合下，这两种键盘均得到了广泛的应用。

线性键盘由若干个独立的按键组成，每个按键的一端与微机的一个I/O口相连。有多少个键就要有多少根连线与微机的I/O口相连，因此，只适用于按键少的场合。

矩阵键盘的按键按N行M列排列，每个按键占据行列的一个交点，需要的I /O口数目是N+M，容许的最大按键数是N×M。显然，矩阵键盘可以减少与微机接口的连线数，简化结构，是一般微机常用的键盘结构。根据矩阵键盘的识键和译键方法的不同，矩阵键盘又可以分为非编码键盘和编码键盘两种。

① 非编码键盘

非编码键盘主要用软件的方法识键和译键。根据扫描方法的不同，可以分为行扫描法、列扫描法和反转法3种。

② 编码键盘

编码键盘主要用硬件来实现键的扫描和识别，通常使用8279专用接口芯片，在硬件上要求较高。

(2) 新型键盘的硬件和软件实现

有些特殊情况下，在组成一个最小的单片机系统的过程中，由于通用的I/O 口有限，而又需要大量的按键输入，这就要求一种新的键盘结构，即用尽量少的I/O口实现尽可能多的键盘输入。经过分析，实际上用N+1个I/O口，辅以适当的接口电路，是可以实现N×N个按键的。现以6个端口实现5×5的按键为例来叙述。

如图1.3所示为用6个I/O口来实现25个按键的示意图。

图1.3 用6个I/O口实现的5×5按键矩阵的示意图

具体的物理实现电路如图1.4所示。由图1.3和图1.4可见，硬件部分分为两块：一块是普通键盘矩阵，另外一块是中断和接口电路，主要由相应数目的二极管和电阻组成。具体对6个I/O口的情况，实现5×5的按键矩阵的中断和接口电路(图1.4)共需要10只二极管、12只电阻和1只三极管。10只二极管按其在电路中所起的作用可分为两组：第一组包括D6、D7、D8、D9和D10，用于保证按键信息的单一流向；第二组包括D1、D2、D3、D4和D5，它们在电路上对N

PN三极管的基极构成“或”的逻辑关系，对单片机进行初始化。除了PORT6(要求其具有中断功能)以外，其余的I/O口均被置成高电平，这样当有键按下时，三极管的基极由低变高，三极管导通；集电极由高电平跳变成低电平，向单片机发出中断信号，从而启动键盘扫描程序。

按键的识别主要靠软件来实现，需要编写键盘扫描程序。为了更好地说明键盘扫描的 过程，假设编号为S12的键(见图1.4)被按下，扫描程序已经启动，扫描的具体过程如表1.4所列。

图1.4 用6个I/O口实现的5×5按键矩阵的原理图

表1.4 键盘扫描过程

P1 P2 P3 P4 P5 P6 说明

OH I I I I I PORT1被置成高电平输出，其他端口作为输入H L L L L H H读入各端口的值，为100001，与编码表进行

比较，经判断没有键按下，继续下一步

I OH I I I I PORT2被置成高电平输出，其他端口作为输入L H H L L L PORT2和PORT3与S12相连，此时均为高电平，

读入各端口的值为011000，与编码表比较，可

以判断有键按下并且键值惟一

说明：P－PORT，O－输出，I－输入，H－高电平，L－低电平。