基于PIC單片機(jī)的4×4行列式鍵盤(pán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案解析

在本文中，小編將對(duì)pic單片機(jī)的4×4行列式鍵盤(pán)的工作原理加以介紹，以幫助大家增進(jìn)對(duì)pic單片機(jī)鍵盤(pán)系統(tǒng)的了解，方便后期編程使用。

（1）單片機(jī)系統(tǒng)鍵盤(pán)原理

行列式鍵盤(pán)的接法比獨(dú)立式鍵盤(pán)的接法復(fù)雜，編程實(shí)現(xiàn)上也會(huì)比較復(fù)雜。但是，在占用相同的I/O端口的情況下，行列式鍵盤(pán)的接法會(huì)比獨(dú)立式接法允許的按鍵數(shù)量多，其原理圖如圖1所示。

圖1 4×4行列式鍵盤(pán)的原理圖

實(shí)際的工程中，可能會(huì)使用PIC16C5X這種通用的可編程的鍵盤(pán)、顯示接口器件，使用PIC16C5X單片器件就能夠完成鍵盤(pán)輸入和顯示控制兩種功能。

行列式鍵盤(pán)的工作方式是先用列線(xiàn)發(fā)送掃描字，然后讀取行線(xiàn)的狀態(tài)，查看是否有按鍵按下。鍵盤(pán)部分提供一種掃描的工作方式，可以和具有64個(gè)按鍵的矩陣鍵盤(pán)相連接，能對(duì)鍵盤(pán)不斷掃描、自動(dòng)消抖、自動(dòng)識(shí)別按下的鍵，并給出編碼，能對(duì)雙鍵或n個(gè)鍵同時(shí)按下的情況實(shí)行保護(hù)。

在顯示部分，它可以為發(fā)光二極管、熒光管及其他顯示器提供按掃描方式工作的顯示接口，而且為顯示器提供多路復(fù)用信號(hào)，可以顯示多達(dá)16位的字符或數(shù)字。

鍵盤(pán)中有無(wú)按鍵按下是由列線(xiàn)送入全掃描字、行線(xiàn)讀入行線(xiàn)狀態(tài)來(lái)判斷的，其方法是將列線(xiàn)的所有I/O線(xiàn)均置成低電平，然后將行線(xiàn)電平狀態(tài)讀入累加器A中，如果有鍵按下，總會(huì)有一根行線(xiàn)被拉至低電平，從而使行輸入不全為1。

鍵盤(pán)中哪一個(gè)鍵按下可由列線(xiàn)逐列置低電平后，檢查行輸入狀態(tài)來(lái)判斷，其方法是依次給列線(xiàn)送低電平，然后檢查所有行線(xiàn)狀態(tài)，如果全為1，則所按下的鍵不在此列，如果不全為1，則所按下的鍵必在此列，而且是在與0電平線(xiàn)相交的交點(diǎn)上的那個(gè)鍵。

（2）單片機(jī)鍵盤(pán)掃描法

PIC單片機(jī)4×4行列式鍵盤(pán)的工作原理解析

掃描法是在判定有鍵按下后逐列果行（或列）的狀態(tài)出現(xiàn)非全1狀態(tài)，如果（或列）的狀態(tài)出現(xiàn)非全1狀態(tài)，這時(shí)0狀態(tài)的行、列交點(diǎn)的鍵就是所按下的鍵。

掃描法的特點(diǎn)是逐行（或逐列）掃描查詢(xún)，這時(shí)相應(yīng)行（或列）應(yīng)有上拉電阻接高電平。行列式鍵盤(pán)掃描程序就是采用掃描法來(lái)確定哪個(gè)鍵按下的，圖1中行線(xiàn)上拉電阻接+5V，列線(xiàn)逐列掃描。

①逐行（或列）掃描查詢(xún)法。

確定矩陣式鍵盤(pán)上哪個(gè)鍵被按下時(shí)運(yùn)用掃描法，又稱(chēng)為逐行（或列）掃描查詢(xún)法，是一種最常用的按鍵識(shí)別方法，過(guò)程如下。

· 判斷鍵盤(pán)中有無(wú)鍵按下，將全部行線(xiàn)Y0～Y3置低電平，然后檢測(cè)列線(xiàn)的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤(pán)中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線(xiàn)與4根行線(xiàn)相交叉的4個(gè)按鍵之中。若所有列線(xiàn)均為高電平，則鍵盤(pán)中無(wú)鍵按下。

· 判斷閉合鍵所在的位置，在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過(guò)程。其方法是：依次將行線(xiàn)置為低電平，即在置某根行線(xiàn)為低電平時(shí)，其他線(xiàn)為高電平，在確定某根行線(xiàn)位置為低電平后，再逐行檢測(cè)各列線(xiàn)的電平狀態(tài)，若某列為低，則該列線(xiàn)與置為低電平的行線(xiàn)交叉處的按鈕就是閉合的按鍵。

②反轉(zhuǎn)法。

掃描法要逐列（行）掃描查詢(xún)，當(dāng)按下的鍵在最后行（列），要經(jīng)過(guò)多次掃描才能獲得鍵值/鍵號(hào)。而反轉(zhuǎn)法只要經(jīng)過(guò)兩個(gè)步驟就可獲得鍵值。

硬件采用中斷方式工作，用一個(gè)8位I/O口構(gòu)成4&TImes;4鍵盤(pán)。假定圖中虛線(xiàn)為所按下的鍵，其反轉(zhuǎn)法的步驟如下。

· 將D3～D0設(shè)為列輸入線(xiàn)，D7～D4設(shè)為行輸出線(xiàn)，并使I/O輸出信號(hào)D7～D4為0000。若有鍵按下，與門(mén)的輸出端變?yōu)榈碗娖?，?a target="_blank">CPU申請(qǐng)中斷，表示鍵盤(pán)中有鍵按下。與此同時(shí)，D3～D0的數(shù)據(jù)輸入到內(nèi)存中的某一單元中，其中0位對(duì)應(yīng)的是被按下鍵的列位置。

· 將第一步中的傳送方向反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，即將D7～D4設(shè)為輸入線(xiàn)，D3～D0設(shè)為輸出線(xiàn)。使I/O口輸出數(shù)據(jù)為N單元中的數(shù)（即D3～D0為按下鍵的列位置），然后讀入I/O口數(shù)據(jù)，并送入內(nèi)存N+1單元中存放，該數(shù)據(jù)的D7～D4位中0電平對(duì)應(yīng)的位是按下鍵的行位置。最后，將N單元中的D3～D0與N+1單元中的D7～D4拼接起來(lái)就是按下鍵的鍵值。

單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，任何I/O口或擴(kuò)展I/O口均可構(gòu)成行列式鍵盤(pán)。由于帶有行列式鍵盤(pán)的應(yīng)用系統(tǒng)中通常都有顯示器，為節(jié)省I/O口線(xiàn)，往往把顯示器電路與行列式鍵盤(pán)做在一個(gè)接口電路中。
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