(整理)4x4键盘.

单片机实训教材

单片机的应用

键盘扫描程序FY：江西华忆电子工业中等学校

键盘扫描程序设计

一，实训教学目的

１，了解键盘的组成及接线方法

２，了解编码键盘和非编码键盘的组成

３，学习非编码键盘的扫描方法步骤

４，编写程序实现简单键盘设计和矩阵键盘的编程。

二，主要元件的介绍。

1，CPU AT89S51

AT89S51是一款低功耗，高性能的8位微处理器，有4KBZ可在系统编程(ISP) Flash闪速存储器，1000次擦写周期，它与工业标准的80C51和80C52的指令集及输出PIN脚完全兼容。128X8-bit片内RAM，32个可编程I/O脚，2个16-位定时/计数器，5个中断源，可编程全双工串行口，低功耗空闲模式和掉电模式。

3，键盘原理

1）独立式键盘的接线原理

独立式键盘是由若干个机械触点开关构成的，把它与单片机的I/O口县连接起来，通过读I/O口的电平状态，即可识别出相应的按键是否被按下，看下面的电路图：如果按键不被按下，其端口就为高电平，如果相应的按键被按下，则端口变为低电平。在这种键盘的连接方法中，我们通常采用上拉电阻接法，即各按键开关一端接低电平，另一端接单片机I/O口线并通过上拉电阻与VCC相连，这是为了保证在按键断开时，各I/O口线有确定的高电平，如果端口内部已经有上拉电阻，则外电路的上拉电阻就可以省去，想想看，哪几个并行口内部有上拉电阻呢？

通常我们用来做键盘的有触点式和非触点式两种，单片机中应用的一般是由机械触点构成的触点式微动开关，这种开关具有结构简单，使用可靠的优点，但当我

们按下按键或释放按键的时候它有一个特点，就是会产生抖动，看上图的按键脉冲波形，这种抖动对于人来说是感觉不到的，但对单片机来说，则是完全可以感应到的，因为计算机处理的速度是在微秒级的，而机械抖动的时间至少是毫秒级，对计算机而言，这已是一个很“漫长”的过程了，

按键区抖动原则和方法常用的有两种：硬件方法和软件方法。硬件去抖动方法很多，这不在我们的讨论范围。单片机中常用软件去抖动方法，软件法其实很简单，就是在单片机获得端口低电平信息后，不是立即认定按键已被按下，而是在延时

10ms或更长时间后再次检查该端口，如果仍为低，说明此键确实被按下了，这实际上是避开了按键按下时的抖动时间；而在检测到按键释放后（端口电平为高电平时）再延时5-10ms，消除后沿的抖动，然后再对按键进行处理，不过一般情况下，我们通常不对按键释放后沿进行处理，实践证明，也能满足通常的要求。

2）矩阵式键盘的连接方法和工作原理：

什么是矩阵式键盘？当键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口线的占用，通常将按键排列成矩阵式，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。这样做有什么好处呢？大家看下面的电路图，一个并行口可以构成4*4=16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍多，而且线数越多，区别就越明显。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个键（9键）。由此可见，在需要的按键数量比较多的时候，采用矩阵法莱连接键盘是非常合理的。

矩阵式结构的键盘显然比独立式键盘复杂些，识别也要复杂一些，在上图中，列线通过电阻接电源，并将行线索接的单片机4个I/O口作为输出端，而列线所接的I/O 口则作为输入端，这样，当按键没有被按下时，所有的输出端都是高电平，代表无按键按下，行线输出是低电平；一旦有键按下，输入线就会被拉低，这样，通过读入输入线的状态就可以得知是否有键按下了，具体的识别及编程方法如下所述：识别方法：确定矩阵式键盘上任何一个键被按下通常采用“行扫描法”或“行反转法”。行扫描法又称为逐行（或列）扫描查询法，它是一种最常用的多按键识别方法。因此我们就以“行扫描法”为例来说明矩阵式键盘的工作原理；

a.判断键盘中有无键按下

将全部的行线X0-X3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，则表示键盘中无键按下。

b.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（即置某根行线为低电平时，其他线为高电平），当确定某根行线

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。

c.去抖动

当检测到有键按下后，延时一段时间后再做下一次的检测判断，若仍有键按下，应识别出是哪一个键闭合，方法是对键盘的行线进行扫描，在每组行输出时读取列线，然后可采用计算法或查表法计算出闭合键的行值和列值转换成所定义的键值。为了保证按键每闭合依次CPU仅作一次处理，必须去除键释放的抖动。

按键扫描子程序程序算法，

1）一行一行扫描，如果有按键，则下一步，否则，跳到5步。

2）与以前的按键码比较，如果相同，则执行下一步，否则跳到4步。

3）确定有键按下，设置按键按下标志（keyDown），结束

4）保存当前按键码key（行码和列码拼起来）结束。

5）当前没有按键，检查是否同一行，是则执行下一步，否则结束。

6）检查以前是否有按键按下，如果有，则执行下一步，否则跳到8步。

7）以前有按键，那么现在按键松开了，设置按键松开标志（keyUp），结束。

8）清除按键keyDown标志。

按键处理子程序

分2种情况，一种是确定有按键了即检查keyDown为1就处理，另一种是检查

到按键松开即keyUp为1就处理，下面以keyDown来说明

1）如果keyDown不为1，则结束，否则继续下一步。

2）清除keyDown标志，使之只被处理一次。

3）将当前扫描的键码key与码表依次比较，如果是表中的某个值则将这个处理该按键，否则认为是错误的按键。结束

4）

三，实训工作制作指导

1，学习使用Proteus仿真软件画出原理图。

2，熟悉汇编语言程序设计，学习使用Keil 51进行源代码编写3，学习程序调试的方法

四，电路原理图