基于51單片機的矩陣鍵盤設計

12.1 項目分析

矩陣鍵盤，是一種在節(jié)省端口的前提下控制大量按鍵的一種方法，對于傳統(tǒng)的獨立對地鍵盤，一個按鍵就需要占用一個單片機IO口，雖然有時候會加一些擴展芯片之類的用于一個端口控制多個按鍵，但是電路結構比較復雜，矩陣鍵盤則是一種盡可能的既不用驅(qū)動芯片又能最大限度的使用大量按鍵的方法，一個a行b列的矩陣鍵盤，它所占用的端口數(shù)量是a+b個端口，所控制的按鍵數(shù)量則是a×b個按鍵，比如常見的4×4矩陣鍵盤只需要占用8個端口就可以控制16個按鍵，矩陣鍵盤的接法如下圖所示。

從圖中可以看出，每一列的按鍵取一端接在一起，每一行的按鍵取按鍵的另一列接在一起，這樣就會引出四條行掃描線和列掃描線，假設某個端口產(chǎn)生了低電平，那么對應的就會有四個按鍵變成了獨立對地鍵盤，當這四個鍵按下的時候，對應的端口電平就會拉低，所以矩陣鍵盤的按鍵檢測主要就是進行掃描檢測，在短暫的時間內(nèi)不停的掃描鍵盤，可以根據(jù)行掃描判斷，也可以根據(jù)列掃描判斷，矩陣鍵盤的識別主要有以下幾種判斷方法：

算法1 ：對矩陣鍵盤的行（或者列）不停的掃描，然后檢測對應的列（或者行），當掃描的頻率超過人的反應時間時，便不會被感覺出來，但是這種方法的優(yōu)點是程序編寫較為簡單，但是代碼很長，且浪費CPU的資源。

算法2： 對矩陣鍵盤的列（或者行）全部賦低電平，然后判斷是否有行（或者列）的端口有低電平產(chǎn)生，沒有，證明按鍵沒有被按下，如果有，那么此時將端口對應的數(shù)據(jù)存放入一個變量，并同時將列（或者行）的低電平轉(zhuǎn)移到行（或者列）上，此時列（或者行）必然也會有一個低電平的端口，將這時候的數(shù)據(jù)存放入第二個變量，最后，撤銷所有的低電平，將兩個變量的數(shù)據(jù)相加，則必然會得出所有按鍵值的其中一個，那么這個按鍵值所對應的按鍵必然就是按下的按鍵，這種算法比較復雜，編程或者理解起來比較困難，但是代碼短，節(jié)省CPU資源。

12.2 原理圖

現(xiàn)在我們以原理圖為例，實現(xiàn)如下功能，用0~F代表按鍵的編號，按下某個按鍵后，在數(shù)碼管上顯示按鍵的編號（要求采用算法2方式實現(xiàn)）。

**12.3 **源代碼

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                頭    文    件    引    用
*********************************************************************************************************/
#include <reg51.h>                                            //導入51單片機頭文件
#include <intrins.h>
/*********************************************************************************************************
              數(shù)    據(jù)    類    型    定    義
*********************************************************************************************************/
#define u8 unsigned char                                        //定義無符號字符型數(shù)據(jù)(0~255)
#define u16 unsigned int                                        //定義無符號整型數(shù)據(jù)(0~65535)
/********************************************************
Name    :KEY_Scan
Function  :鍵盤掃描
Paramater  :None
Return    :None
********************************************************/
void KEY_Scan()
{
  u8 x, y ;
  u8 TAB[] = { 0x40, 0x79, 0x24, 0x30, 0x19, 0x12, 0x02, 0x78, 0x00, 0x10, 0x08, 0x03, 0x46, 0x21, 0x06, 0x0E } ;
  P2 = 0xF0 ;
  if( P2!=0xF0 )
  {
    x = P2 ;
    P2 = 0x0F ;
    if( P2!=0x0F )
    {
      y = P2 ;
      switch( x+y )
      {
        case 0xEE:  P0 = TAB[ 0 ] ;    break ;
        case 0xDE:  P0 = TAB[ 1 ] ;    break ;
        case 0xBE:  P0 = TAB[ 2 ] ;    break ;
        case 0x7E:  P0 = TAB[ 3 ] ;    break ;
        case 0xED:  P0 = TAB[ 4 ] ;    break ;
        case 0xDD:  P0 = TAB[ 5 ] ;    break ;
        case 0xBD:  P0 = TAB[ 6 ] ;    break ;
        case 0x7D:  P0 = TAB[ 7 ] ;    break ;
        case 0xEB:  P0 = TAB[ 8 ] ;    break ;
        case 0xDB:  P0 = TAB[ 9 ] ;    break ;
        case 0xBB:  P0 = TAB[ 10 ] ;  break ;
        case 0x7B:  P0 = TAB[ 11 ] ;  break ;
        case 0xE7:  P0 = TAB[ 12 ] ;  break ;
        case 0xD7:  P0 = TAB[ 13 ] ;  break ;
        case 0xB7:  P0 = TAB[ 14 ] ;  break ;
        case 0x77:  P0 = TAB[ 15 ] ;  break ;
      }
    }
  }
}
/*********************************************************************************************************
                    主    函    數(shù)
*********************************************************************************************************/
void main()
{
  while( 1 )
  {
    KEY_Scan() ;
  }
}

12.4 仿真效果