51单片机综合学习系统之矩阵键盘篇

51单片机综合学习系统之矩阵键盘篇 51单片机综合学习系统之矩阵键盘篇大家好，通过以前的学习，我们已经对51单片机综合学习系统的使用方法及学习方式有所了解与熟悉，学会了单片机控制数码管显示的基本知识，体会到了综合学习系统的易用性与易学性，这一期我们将来一起学习矩阵键盘的基本原理与使用方法。矩阵键盘应用实例本期介绍了独立按键的应用，独立按键具有编程简单但占用 I/O 口资源的特点，不适合在按键较多的场合应用。在实际应用中经常要用到输入数字、字母等功能，如电子密码锁、电话机键盘等一般都至少有 12到16个按键，在这种情况下如果...

51单片机综合学习系统之矩阵键盘篇大家好，通过以前的学习，我们已经对51单片机综合学习系统的使用方法及学习方式有所了解与熟悉，学会了单片机控制数码管显示的基本知识，体会到了综合学习系统的易用性与易学性，这一期我们将来一起学习矩阵键盘的基本原理与使用方法。矩阵键盘应用实例本期介绍了独立按键的应用，独立按键具有编程简单但占用 I/O 口资源的特点，不适合在按键较多的场合应用。在实际应用中经常要用到输入数字、字母等功能，如电子密码锁、电话机键盘等一般都至少有 12到16个按键，在这种情况下如果用独立按键的话显然太浪费 I/O 口资源，为此我们就引入了矩阵键盘的应用。矩阵键盘简介矩阵键盘又称行列键盘，它是用四条 I/O 线作为行线，四条 I/O 线作为列线组成的键盘。在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键。这样键盘上按键的个数就为4*4个。这种行列式键盘结构能有效地提高单片机系统中 I/O 口的利用率。矩阵键盘的工作原理最常见的键盘布局如图1所示。一般由16个按键组成，在单片机中正好可以用一个 P口实现16个按键功能，这也是在单片机系统中最常用的形式，4*4矩阵键盘的内部电路如图2所示。图1 矩阵键盘布局图图2 矩阵键盘内部电路图当无按键闭合时，P10~P13与 P14~P17之间开路。当有键闭合时，与闭合键相连的两条 I/O 口线之间短路。判断有无按键按下的方法是：第一步，置列线 P14~P17为输入状态，从行线 P10~P13输出低电平，读入列线数据，若某一列线为低电平，则该列线上有键闭合。第二步，行线轮流输出低电平，从列线 P14~P17 读入数据，若有某一列为低电平，则对应行线上有键按下。综合一二两步的结果，可确定按键编号。但是键闭合一次只能进行一次键功能操作，因此须等到按键释放后，再进行键功能操作，否则按一次键，有可能会连续多次进行同样的键操作。矩阵键盘软硬件设计实例本期以51单片机综合学习系统为硬件平台，介绍矩阵式键盘的编程方法。实验通过按下相应键后在一位数码管上显示出键值。0到16个键分别对应显示0到 F。图3 矩阵键盘实验演示图 10．1．3．1硬件原理图本实验可以直接在配套开发板上完成，其硬件原理图如图4所示：图4 硬件原理图根据4电路原理图，键盘扫描方法是：行线 P10~P13为输出线，列线 P14~P17为输入线。一开始单片机将行线（P10~P13）全部输出低电平，此时读入列线数据，若列线全为高电平则没有键按下，当列线有出现低电平时调用延时程序以此来去除按键抖动。延时完成后再判断是否有低电平，如果此时读入列线数据还是有低电平，则说明确实有键按下。最后一步确定键值。现在我们以第二行的 S5键为例，若按下 S5后我们应该怎么得到这个键值呢？当判断确实有键按下之后，行线轮流输出低电平，根据读入列线的数据可以确定键值。首先，单片机将 P10输出为低电平，其它 P11~P13输出高电平，此时读取列线的数据全为高电平，说明没有在第一行有键按下；其次，单片机将 P11输出低电平，其它 P10、P12、P13仍为高电平，此时再来读取列线数据，发现列线读到的数据有低电平，数值为1011（0x0B），如果我们的键盘布局已经确定，那么 0x0B 就代表 S5的值了。转到 S5键功能处理子程序就可以达到目的。程序流程图 10-5 软件流程图 51单片机综合学习系统资源丰富，可做实验有：8位 LED 数码管、32路 LED、4x4矩阵键盘、4个直控键盘、蜂鸣器喇叭、继电器试验、I2C 总线接口、SPI 总线接口、160X 液晶、128X64液晶、红外接收头接口、支持 PS/2接口的104键标准键盘、步进电机驱动接口、ADC0832模/数转换接口、PC817光电耦合器、串行时钟芯片 DS1302、温度传感器 DS18B20接口、RS232串口通讯、外扩展接口以便外接更多的实验资源。软件代码 /***************************************************************************/ /*杭州晶控电子有限公司*/ /*http://www.hificat.com*/ /*矩阵键盘测试程序*/ /*目标器件：AT89S51*/ /*晶振:11.0592MHZ*/ /*编译环境：Keil 7.50A*/ /***************************************************************************/ /*********************************包含头文件********************************/ #include /*********************************数码管表格********************************/ unsigned char table[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8, 0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E}; /**************************************************************************** 函数功能:延时子程序入口参数: 出口参数: ****************************************************************************/ void delay(void) { unsigned char i,j; for(i=0;i<20;i++) for(j=0;j<250;j++); } /**************************************************************************** 函数功能:LED 显示子程序入口参数:i 出口参数: ****************************************************************************/ void display(unsigned char i) { P2=0xfe; P0=table[i]; } /**************************************************************************** 函数功能:键盘扫描子程序入口参数: 出口参数: ****************************************************************************/ void keyscan(void) { unsigned char n; //扫描第一行 P1=0xfe; n=P1; n&=0xf0; if(n!=0xf0) { delay(); P1=0xfe; n=P1; n&=0xf0; if(n!=0xf0) { switch(n) { case(0xe0):display(3);break; case(0xd0):display(2);break; case(0xb0):display(1);break; case(0x70):display(0);break; } } } //扫描第二行 P1=0xfd; n=P1; n&=0xf0; if(n!=0xf0) { delay(); P1=0xfd; n=P1; n&=0xf0; if(n!=0xf0) { switch(n) { case(0xe0):display(7);break; case(0xd0):display(6);break; case(0xb0):display(5);break; case(0x70):display(4);break; } } } //扫描第三行 P1=0xfb; n=P1; n&=0xf0; if(n!=0xf0) { delay(); P1=0xfb; n=P1; n&=0xf0; if(n!=0xf0) { switch(n) { case(0xe0):display(11);break; case(0xd0):display(10);break; case(0xb0):display(9);break; case(0x70):display(8);break; } } } //扫描第四行 P1=0xf7; n=P1; n&=0xf0; if(n!=0xf0) { delay(); P1=0xf7; n=P1; n&=0xf0; if(n!=0xf0) { switch(n) { case(0xe0):display(15);break; case(0xd0):display(14);break; case(0xb0):display(13);break; case(0x70):display(12);break; } } } } /**************************************************************************** 函数功能:主程序入口参数: 出口参数: ****************************************************************************/ void main(void) { while(1) { keyscan(); } }

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