單片機矩陣按鍵的掃描、消抖及動作分離編程

矩陣按鍵相當(dāng)于4 組每組各4 個按鍵，一共是16個按鍵。那我們?nèi)绾螀^(qū)分這些按鍵呢？想一下我們生活所在的地球，要想確定我們所在的位置，就要借助經(jīng)緯線，而矩陣按鍵就是通過行線和列線來確定哪個按鍵被按下的。那么在程序中我們又如何進行這項操作呢？

前邊講過，按鍵按下通常都會保持 100ms 以上，如果在按鍵掃描中斷中，我們每次讓矩陣按鍵的一個 KeyOut 輸出低電平，其它三個輸出高電平，判斷當(dāng)前所有 KeyIn 的狀態(tài)，下次中斷時再讓下一個 KeyOut 輸出低電平，其它三個輸出高電平，再次判斷所有 KeyIn，通過快速的中斷不停的循環(huán)進行判斷，就可以最終確定哪個按鍵按下了，這個原理是不是跟數(shù)碼管動態(tài)掃描有點類似？數(shù)碼管我們在動態(tài)賦值，而按鍵這里我們在動態(tài)讀取狀態(tài)。至于掃描間隔時間和消抖時間，因為現(xiàn)在有 4 個 KeyOut 輸出，要中斷 4 次才能完成一次全部按鍵的掃描，顯然再采用 2ms 中斷判斷 8 次掃描值的方式時間就太長了（2*4*8=64ms），那么我們就改用 1ms 中斷判斷 4 次采樣值，這樣消抖時間還是 16ms(1*4*4)。下面就用程序?qū)崿F(xiàn)出來，程序循環(huán)掃描板子上的 K1～K16 這 16 個矩陣按鍵，分離出按鍵動作并在按鍵按下時把當(dāng)前按鍵的編號顯示在一位數(shù)碼管上（用 0~F 表示，顯示值=按鍵編號-1）。

#include

sbit ADDR0 = P1^0;

sbit ADDR1 = P1^1;

sbit ADDR2 = P1^2;

sbit ADDR3 = P1^3;

sbit ENLED = P1^4;

sbit KEY_IN_1 = P2^4;

sbit KEY_IN_2 = P2^5;

sbit KEY_IN_3 = P2^6;

sbit KEY_IN_4 = P2^7;

sbit KEY_OUT_1 = P2^3;

sbit KEY_OUT_2 = P2^2;

sbit KEY_OUT_3 = P2^1;

sbit KEY_OUT_4 = P2^0;

unsigned char code LedChar[] = { //數(shù)碼管顯示字符轉(zhuǎn)換表

0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8,

0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xC6, 0xA1, 0x86, 0x8E

};

unsigned char KeySta[4][4] = { //全部矩陣按鍵的當(dāng)前狀態(tài)

{1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}

};

void main(){

unsigned char i, j;

unsigned char backup[4][4] = { //按鍵值備份，保存前一次的值

{1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}

};

EA = 1; //使能總中斷

ENLED = 0; //選擇數(shù)碼管 DS1 進行顯示

ADDR3 = 1;

ADDR2 = 0;

ADDR1 = 0;

ADDR0 = 0;

TMOD = 0x01; //設(shè)置 T0 為模式 1

TH0 = 0xFC; //為 T0 賦初值 0xFC67，定時 1ms

TL0 = 0x67;

ET0 = 1; //使能 T0 中斷

TR0 = 1; //啟動 T0

P0 = LedChar[0]; //默認顯示 0

while (1){

for (i=0; i<4; i++){ //循環(huán)檢測 4*4 的矩陣按鍵

for (j=0; j<4; j++){

if (backup[i][j] != KeySta[i][j]){ //檢測按鍵動作

if (backup[i][j] != 0){ //按鍵按下時執(zhí)行動作

P0 = LedChar[i*4+j]; //將編號顯示到數(shù)碼管

}

backup[i][j] = KeySta[i][j]; //更新前一次的備份值

}

}

}

}

}

/* T0 中斷服務(wù)函數(shù)，掃描矩陣按鍵狀態(tài)并消抖 */

void InterruptTimer0() interrupt 1{

unsigned char i;

static unsigned char keyout = 0; //矩陣按鍵掃描輸出索引

static unsigned char keybuf[4][4] = { //矩陣按鍵掃描緩沖區(qū)

{0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF},

{0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}

};

TH0 = 0xFC; //重新加載初值

TL0 = 0x67;

//將一行的 4 個按鍵值移入緩沖區(qū)

keybuf[keyout][0] = (keybuf[keyout][0] << 1) | KEY_IN_1;

keybuf[keyout][1] = (keybuf[keyout][1] << 1) | KEY_IN_2;

keybuf[keyout][2] = (keybuf[keyout][2] << 1) | KEY_IN_3;

keybuf[keyout][3] = (keybuf[keyout][3] << 1) | KEY_IN_4;

//消抖后更新按鍵狀態(tài)

for (i=0; i<4; i++){ //每行 4 個按鍵，所以循環(huán) 4 次

//連續(xù) 4 次掃描值為 0，即 4*4ms 內(nèi)都是按下狀態(tài)時，可認為按鍵已穩(wěn)定的按下

if ((keybuf[keyout][i] & 0x0F) == 0x00){

KeySta[keyout][i] = 0;

//連續(xù) 4 次掃描值為 1，即 4*4ms 內(nèi)都是彈起狀態(tài)時，可認為按鍵已穩(wěn)定的彈起

}else if ((keybuf[keyout][i] & 0x0F) == 0x0F){

KeySta[keyout][i] = 1;

}

}

//執(zhí)行下一次的掃描輸出

keyout++; //輸出索引遞增

keyout = keyout & 0x03; //索引值加到 4 即歸零

//根據(jù)索引，釋放當(dāng)前輸出引腳，拉低下次的輸出引腳

switch (keyout){

case 0: KEY_OUT_4 = 1; KEY_OUT_1 = 0; break;

case 1: KEY_OUT_1 = 1; KEY_OUT_2 = 0; break;

case 2: KEY_OUT_2 = 1; KEY_OUT_3 = 0; break;

case 3: KEY_OUT_3 = 1; KEY_OUT_4 = 0; break;

default: break;

}

}這個程序完成了矩陣按鍵的掃描、消抖、動作分離的全部內(nèi)容，希望大家認真研究一下，徹底掌握矩陣按鍵的原理和應(yīng)用方法。在程序中還有兩點值得說明一下。

首先，可能你已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了，中斷函數(shù)中掃描 KeyIn 輸入和切換 KeyOut 輸出的順序與前面提到的順序不同，程序中我首先對所有的 KeyIn 輸入做了掃描、消抖，然后才切換到了下一次的 KeyOut 輸出，也就是說我們中斷每次掃描的實際是上一次輸出選擇的那行按鍵，這是為什么呢？因為任何信號從輸出到穩(wěn)定都需要一個時間，有時它足夠快而有時卻不夠快，這取決于具體的電路設(shè)計，我們這里的輸入輸出順序的顛倒就是為了讓輸出信號有足夠的時間（一次中斷間隔）來穩(wěn)定，并有足夠的時間來完成它對輸入的影響，當(dāng)你的按鍵電路中還有硬件電容消抖時，這樣處理就是絕對必要的了，雖然這樣使得程序理解起來有點繞，但它的適應(yīng)性是最好的，換個說法就是，這段程序足夠“健壯”，足以應(yīng)對各種惡劣情況。

其次，是一點小小的編程技巧。注意看 keyout = keyout & 0x03;這一行，在這里我是要讓keyout 在 0～3 之間變化，加到 4 就自動歸零，按照常規(guī)你可以用前面講過的 if 語句輕松實現(xiàn)，但是你現(xiàn)在看一下這樣程序是不是同樣可以做到這一點呢？因為 0、1、2、3 這四個數(shù)值正好占用 2 個二進制的位，所以我們把一個字節(jié)的高 6 位一直清零的話，這個字節(jié)的值自然就是一種到 4 歸零的效果了?？匆幌?，這樣一句代碼比 if 語句要更為簡潔吧，而效果完全一樣。