文档介绍：51 单片机综合学习系统之矩阵键盘篇《电子制作》 2007 年 11月大家好,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*/ /**/ /*矩阵键盘测试程序*/ /*目标器件: AT89S51*/ /*晶振:*/ /*编译环境: Keil */ /***************************************************************************/ /********************************* 包含头文件************************