第三章——独立按键及矩阵键盘控制LED灯

1 de 5 dd 9 db D d7
2 be 6 bd A bb E b7
3 7e 7 7d B 7b F 77
键盘控制流程 单片机对矩阵 式键盘接口处理的 一般过程如图所示。
N
等待键释放
开始 键扫描 有键按下？ Y 消除抖动 键扫描 确有键按下？ Y 求键值 键释放？ Y N 求键码 等待释放 按键处理 N 键扫描
消抖
按键处理
返回
图3.4 键盘处理流程框图
1. 键扫描 键扫描就是要判断有无键按下，当扫描到有键
按下时再进行下一步处理，否则退出键盘处理程序。
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
CLR P1.0 LCALL DL MOV P0,#0 SETB P1.0 DJNZ R2,YS INC R4 CJNE R4,#10,GW INC R3 CJNE R3,#10,M1 SJMP MAIN DL: MOV R7,#10 D1: MOV R6,#200 D2:DJNZ R6,d2 DJNZ R7,d1 RET TAB: DB 3fH, 06H, 05bH, 4fH, 66H, 6dH, 7dH,07H, 7fH, 6fH
39 38 37 36 35 34 33 32 21 22 23 24 25 26 27 28
P10 P11
K0 K4
0
4 8
K1 K5
1
5 9
K2 K6
2
6
K3 K7
3
7
89S52
P12K8 P13
K12
K9 K13
K10 K14
A K11 B
EA/VP X1 X2 RESET RD WR
9
17 16
图3.2 矩阵式键盘接口
特点：电路连接复杂，但提 高了I/O口利用率，软件编程 较复杂。适用于需使用大量 按键的场合。

独立式按键的软件结构
独立式按键软件常采用查询式结构。 先逐位查询每根I/O口线的输入状态，如某 一根I/O口线输入为低电平，则可确认该 I/O口线所对应的按键已按下，然后，再转 向该键的功能处理程序。
第三章 电子时钟设计
键盘接口
键盘是单片机应用系统中使用最广泛的一种
数据输入设备。键盘是一组按键的组合。键通常
是一种常开型按钮开关，常态下键的两个触点处
于断开状态，按下键时它们才闭合（短路）。
通常，按键按照接口原理键盘有编码和非编码
两种。编码键盘通过硬件电路产生被按按键的键码
和一个选通脉冲。选通脉冲可作为CPU的中断请求 信号。这种键盘使用方便，所需程序简单，但硬件 电路复杂，常不被单片机采用。 非编码键盘按组成结构又可分为独立式键盘和 矩阵式键盘。独立式键盘的工作过程与矩阵式键盘





a_bit equ 20h ;数码管个位数存放内存位 置 b_bit equ 21h ;数码管十位数存放内存位 置 temp equ 22h ;计数器数值存放内存位置 org 0 star: mov temp,#0 ;初始化计数器,从0 开始 stlop: acall display;调用显示子程序 inc temp;对计数器加1 mov a,temp cjne a,#100,next ;判断计数器是否满 100? mov temp,#0;满100就清零重新开始 next: ljmp stlop;不满就循环执行 ;显示子程序 display: mov a,temp ;将temp中的十六 进制数转换成10进制 mov b,#10 ;10进制/10=10进制 div ab mov b_bit,a ;十位在a mov a_bit,b ;个位在b mov dptr,#numtab ;指定查表启始地址 mov r0,#4
键按下
前沿 抖动
后沿 抖动
图3.5 键闭合及断开时的抖动
为确保每按一次键单片机只进行一次处理，使 键盘可靠地工作，必须消除按键抖动。消抖方法有 硬件消抖和软件延时两种。
（1）硬件消抖法：就是在键盘中附加去抖动电 路，从根上消除抖动产生的可能性。右图所示电路 实际上是由R-S触发器构成的单脉冲电路。当按钮 开关按下时Q端输出低电平，当开关松开时Q端恢复 高电平，即输出一个负脉冲，以此消除抖动。
8个共阴极的数码管，动态显示0-7
ORG 0000H MOV R0,#00H ;给R0赋值0 MOV DPTR,#TAB ; 把TAB 表的首地址给 DPTR MOV R4,#0FEH; ；给R4赋值0FE MOV A,R4; ；A为0FE 也就是1111 1110 PUSH ACC; ；将A入栈 DLO:MOV A,R0 MOVC A,@A+DPTR; ；查TAB表 MOV P0,A ; 把查的值给数码管的8个段 POP ACC; 将之前的A出栈 MOV P1,A; 将A的值给P1 也就是给P1 1111 1110 是那个为0的管亮 LCALL QF; 调用取反子程序 PUSH ACC; 将A入栈 INC R0; R0值加1 LCALL DELAY ; 调用延时程序 CJNE R0,#08H,DLO; 判断是否查完一便 表 没查完再跳到DLO MOV R4,#0FEH; 查完了重新给A赋值 MOV A,R4 PUSH ACC ; 再将A入栈 MOV R0,#00H; 给R0清0 SJMP DLO ;跳到DLO再显示 DELAY:MOV R1,#18 LP1:MOV R2,#200 LP2:MOV R3,#126 DJNZ R3,$ DJNZ R2,LP2 DJNZ R1,LP1 RET TAB:DB 3fH,06H,5bH,4fH,66H,6dH,7dh,07h QF: RL A ; 左移 RET END
VCC GND RXD TXD ALE/P PSEN
40 20 10 11 30 29
C
D
E
K15
F
P17
P14
P15
P16

扫描法 和线反转法
+5V
89s52
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
图3.3 矩阵式键盘接口

0 ee 4 ed 8 eb C e7


矩阵式键盘的结构及原理 矩阵式键盘由行线和列线组成，按键位于行、列线的交叉点上， 其结构如下图所示。 由图可知，一个4×4的行、列结构可以构成一个含有16个按键 的键盘，显然，在按键数量较多时，矩阵式键盘较之独立式按键键盘 要节省很多I/O口。 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。
类似，无论是硬件结构还是软件பைடு நூலகம்计都比较简单，。

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。

一个完善的键盘控制程序应具备以下功能： （1）检测有无按键按下，并采取硬件或软件措施， 消除键盘按键机械触点抖动的影响。 （2）有可靠的逻辑处理办法。每次只处理一个按键 ，其间对任何按键的操作对系统不产生影响，且无论一次 按键时间有多长，系统仅执行一次按键功能程序。 （3）准确输出按键值（或键号），以满足跳转指令 要求。
0-99的显示
Org 0 Ljmp main Org 0100h Main:MOV R0,#00H ;给R0赋值0 MOV DPTR, #TAB ; MOV R3, #0; ；给R3赋值0 M1:MOV R4, #0; ；给R4赋值0 GW:MOV R2, #10 YS:MOV A, R4; ；A为0 MOVC A, @A+DPTR MOV P0, A ;显示个位的数据 CLR P1.1 LCALL DL MOV P0,#0 SETB P1.1 MOV A, R3 MOVC A, @A+DPTR MOV P0, A ；显示十位的数据
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
行值：1011
1 0 0 1 0 1 0
1 0 0 1 0 1 0
列值：1110
2.消抖 由于按键按下时的机械动作，在按键被按下或松 开的瞬间，其输出电压会产生波动，称为键的抖动。



P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17
1 2 3 4 5 6 7 8 13 12 15 14 31 19 18
U1
P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 INT1 INT0 T1 T0 P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27
1 1
1 1
1 1
0 1 1 1
（2）线反转法。 线反转法也是识别闭合键的一种常用方法, 该 法比行扫描速度快, 但在硬件上要求行线与列线外 接上拉电阻。 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。
dpl1: mov r1,#250 ; dplop: mov a,a_bit ;取个位数 MOVC A,@A+DPTR ;查个位数的7段 代码 mov p0,a ;送出个位的7段代码 clr p1.7 ;开个位显示 acall d1ms ;显示162微秒 setb p1.7;关闭个位显示,防止鬼影 mov a,b_bit ;取十位数 MOVC A,@A+DPTR ;查十位数的7段 代码 mov p0,a ;送出十位的7段代码 clr p1.6 ;开十位显示 acall d1ms ;显示162微秒 setb p1.6;关闭十位显示,防止鬼影 djnz r1,dplop ;循环执行250次 djnz r0,dpl1 ;循环执行 250X4=1000次 Ret ;2+2X80=162微秒,延时按12MHZ计 算 D1MS: MOV R7,#80 DJNZ R7,$ RET 共阴数码管的显示代码 numtab: DB 3fH, 06H, 05bH, 4fH, 66H, 6dH, 7dH,07H, 7fH, 6fH
100ms
10ms 10ms 键抖动时间
图3.7 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
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 0 1 1 0
行线输出 列线输入 0111 1011 1101 1110 1111 1110 1111 1111



+5V
+5V
89s52 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
S1 S2 S3 S4
89S52
图3.1 独立式键盘接口 特点：每个按键占用一条I/O 线，当按键数量较多时，I/O 口利用率不高，但程序编制简 单。适用于所需按键较少的场 合。
Q Q
&
+5V
&
图3.6 硬件去抖动电路
（2）软件消抖法：键按下的时间与操作者的按 键动作有关，约为十分之几到几秒不等。而键抖动 时间与按键的机械特性有关，一般为5～10ms不等。 软件消抖法即是采用延时（一般延时10～20ms）的 方法，以避开按键的抖动，即在按键已稳定地闭合 或断开时才读出其状态。