跟我學(xué)51單片機（四）：獨立-矩陣鍵盤應(yīng)用與設(shè)計

二、電路詳解

　　電路圖如圖2 所示。

圖2

　　從圖2 中可知獨立式按鍵采用每個按鍵單獨占用一根I/O 口線結(jié)構(gòu)。當按下和釋放按鍵時，輸入到單片機I/O 端口的電平是不一樣的，因此可以根據(jù)不同端口電平的變化判斷是否有按鍵按下以及是哪一個按鍵按下。從圖2（a） 中可以看出，按鍵和單片機引腳連接并加了上拉電阻，這樣當沒有按鍵按下的時候，I/O 輸入的電平是高電平，當有按鍵按下的時候，I/O 輸入的電平是低電平。

　　雖然獨立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單，但每個按鍵必須占用一根I/O 口線，因此，在按鍵較多時，I/O 口線浪費較大。對于比較復(fù)雜的系統(tǒng)或按鍵比較多的場合，可以用到矩陣鍵盤，圖2（b） 中所示的為4×4的矩陣式鍵盤，其他矩陣式鍵盤的設(shè)計方法類似。

　　4×4 的矩陣式鍵盤由4 根行線和4 根列線交叉構(gòu)成，按鍵位于行列的交叉點上，這樣就構(gòu)成了16 個按鍵。其中交叉點的行列線是不連接的，當按鍵按下的時候，此交叉點處的行線和列線導(dǎo)通。圖2（b） 行線通過上拉電阻接到VCC 上。當無鍵按下時，行線處于高電平狀態(tài)；當有鍵按下時，行、列線在交點導(dǎo)通，此時，行線電平將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。這是識別按鍵是否按下的關(guān)鍵。然而，矩陣鍵盤中的每條行線與4 條列線相交，交點的按鍵按下與否均影響該鍵所在行線和列線的電平，各按鍵間將相互影響，鍵分析時必須將行線、列線信號配合起來作適當處理，才能確定閉合鍵的位置。

　　值得注意的是本文介紹的矩陣鍵盤，在傳統(tǒng)的矩陣鍵盤的輸出端加了一個四輸入與門芯片74HC21。當四路輸入有一個為低電平的時候，輸出為低電平。將74HC21 的輸出端接到單片機的外部中斷0（P32 管腳）上，這樣在實時性要求較高的情況下，設(shè)P00~P03 為全低等待按鍵觸發(fā)，當任何一個按鍵按下的情況下，系統(tǒng)都會進入中斷服務(wù)程序，提高了鍵盤響應(yīng)時間，在系統(tǒng)實時性要求較高的情況下非常實用。本文的全部源程序見www.ele169.com。

　　三、程序設(shè)計

　　本文設(shè)計實例關(guān)鍵程序如下。

　　獨立按鍵程序

　　……

　　#define keyio P0 （ 1）

　　#define key1 P0_3 （ 2）

　　……

　　keyio|=0X0F; （ 3）

　　if（key1==0） （ 4）

　　{

　　delay_nms（20）； （ 5）

　　if（key1==0） （ 6）

　　{

　　while（key1==0）； （ 7）

　　return 1; （ 8）

　　}

　　}