普中51-单核-A2
STC89C52
Keil uVision V5.29.0.0
PK51 Prof.Developers Kit Version:9.60.0.0
硬知识
选自《普中51单片机开发攻略_V1.2》
矩阵键盘介绍
独立按键与单片机连接时,每一个按键都需要单片机的一个 I/O 口,若某单片机系统需较多按键,如果用独立按键便会占用过多的 I/O 口资源。单片机系统中 I/O 口资源往往比较宝贵,当用到多个按键时为了减少 I/O 口引脚,便引入了矩阵按键。
以 4x4 矩阵键盘为例讲解其工作原理和检测方法。开发板上将 16 个按 键排成 4 行 4 列,第一行将每个按键的一端连接在一起构成行线,第一列将每个按键的另一端连接在一起构成列线,这样便一共有 4 行 4 列共 8 根线,我们将这 8 根线连接到单片机的 8 个 I/O 口上,通过程序扫描键盘就可检测 16 个 键。用这种方法我们也可实现 3 行 3 列 9 个键、 5 行 5 列 25 个键、 6 行 6 列 36 个键甚至更多。
无论是独立键盘还是矩阵键盘,单片机检测其是否被按下的依据都是一样的,也就是检测与该键对应的 I/O 口是否为低电平。独立键盘有一端固定为低电平,此种方式编程比较简单。 而矩阵键盘两端都与单片机 I/O 口相连,因此 在检测时需编程通过单片机 I/O 口送出低电平。检测方法有多种,最常用的是行列扫描和线翻转法。
行列扫描法检测时,先送一列为低电平,其余几列全为高电平(此时我们确定了列数),然后立即轮流检测一次各行是否有低电平,若检测到某一行为低电平(这时我们又确定了行数),则我们便可确认当前被按下的键是哪一行哪一列的,用同样方法轮流送各列一次低电平,再轮流检测一次各行是否变为低电平, 这样即可检测完所有的按键,当有键被按下时便可判断出按下的键是哪一个键。 当然我们也可以将行线置低电平,扫描列是否有低电平。从而达到整个键盘的检测。
线翻转法,就是使所有行线为低电平时,检测所有列线是否有低电平,如果有,就记录列线值;然后再翻转,使所有列线都为低电平,检测所有行线的值, 由于有按键按下,行线的值也会有变化,记录行线的值。从而就可以检测到全部按键。
测试程序
本程序修改自官方例程《9-矩阵按键实验》
stdint.h见【51单片机快速入门指南】1:基础知识和工程创建
Key_Board.c
#include <REGX52.H>
#include "intrins.h"
#include "stdint.h"
#define KEY_MATRIX_PORT P1 //使用宏定义矩阵按键控制口
#define KEY_BOARD_WHILE_FLAG 0
void Key_Board_Delay() //20ms @11.0592MHz
{
unsigned char i, j;
i = 36;
j = 217;
do
{
while (--j);
} while (--i);
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : key_matrix_ranks_scan
* 函数功能 : 使用行列式扫描方法,检测矩阵按键是否按下,按下则返回对应键值
* 输 入 : 无
* 输 出 : key_value:1-16,对应S1-S16键,
0:按键未按下
*******************************************************************************/
uint8_t key_matrix_ranks_scan(void)
{
uint8_t key_value=0;
KEY_MATRIX_PORT=0xf7;//给第一列赋值0,其余全为1
if(KEY_MATRIX_PORT!=0xf7)//判断第一列按键是否按下
{
if(key_value)
Key_Board_Delay();//消抖
switch(KEY_MATRIX_PORT)//保存第一列按键按下后的键值
{
case 0x77: key_value=1;break;
case 0xb7: key_value=5;break;
case 0xd7: key_value=9;break;
case 0xe7: key_value=13;break;
}
}
#if KEY_BOARD_WHILE_FLAG
while(KEY_MATRIX_PORT!=0xf7);//等待按键松开
#endif
KEY_MATRIX_PORT=0xfb;//给第二列赋值0,其余全为1
if(KEY_MATRIX_PORT!=0xfb)//判断第二列按键是否按下
{
if(key_value)
Key_Board_Delay();//消抖
switch(KEY_MATRIX_PORT)//保存第二列按键按下后的键值
{
case 0x7b: key_value=2;break;
case 0xbb: key_value=6;break;
case 0xdb: key_value=10;break;
case 0xeb: key_value=14;break;
}
}
#if KEY_BOARD_WHILE_FLAG
while(KEY_MATRIX_PORT!=0xfb);//等待按键松开
#endif
KEY_MATRIX_PORT=0xfd;//给第三列赋值0,其余全为1
if(KEY_MATRIX_PORT!=0xfd)//判断第三列按键是否按下
{
if(key_value)
Key_Board_Delay();//消抖
switch(KEY_MATRIX_PORT)//保存第三列按键按下后的键值
{
case 0x7d: key_value=3;break;
case 0xbd: key_value=7;break;
case 0xdd: key_value=11;break;
case 0xed: key_value=15;break;
}
}
#if KEY_BOARD_WHILE_FLAG
while(KEY_MATRIX_PORT!=0xfd);//等待按键松开
#endif
KEY_MATRIX_PORT=0xfe;//给第四列赋值0,其余全为1
if(KEY_MATRIX_PORT!=0xfe)//判断第四列按键是否按下
{
if(key_value)
Key_Board_Delay();//消抖
switch(KEY_MATRIX_PORT)//保存第四列按键按下后的键值
{
case 0x7e: key_value=4;break;
case 0xbe: key_value=8;break;
case 0xde: key_value=12;break;
case 0xee: key_value=16;break;
}
}
#if KEY_BOARD_WHILE_FLAG
while(KEY_MATRIX_PORT!=0xfe);//等待按键松开
#endif
return key_value;
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : key_matrix_flip_scan
* 函数功能 : 使用线翻转扫描方法,检测矩阵按键是否按下,按下则返回对应键值
* 输 入 : 无
* 输 出 : key_value:1-16,对应S1-S16键,
0:按键未按下
*******************************************************************************/
uint8_t key_matrix_flip_scan(void)
{
static uint8_t key_value=0;
KEY_MATRIX_PORT=0x0f;//给所有行赋值0,列全为1
if(KEY_MATRIX_PORT!=0x0f)//判断按键是否按下
{
if(key_value)
Key_Board_Delay();//消抖
if(KEY_MATRIX_PORT!=0x0f)
{
//测试列
KEY_MATRIX_PORT=0x0f;
switch(KEY_MATRIX_PORT)//保存行为0,按键按下后的列值
{
case 0x07: key_value=1;break;
case 0x0b: key_value=2;break;
case 0x0d: key_value=3;break;
case 0x0e: key_value=4;break;
}
//测试行
KEY_MATRIX_PORT=0xf0;
switch(KEY_MATRIX_PORT)//保存列为0,按键按下后的键值
{
case 0x70: key_value=key_value;break;
case 0xb0: key_value=key_value+4;break;
case 0xd0: key_value=key_value+8;break;
case 0xe0: key_value=key_value+12;break;
}
#if KEY_BOARD_WHILE_FLAG
while(KEY_MATRIX_PORT!=0xf0);//等待按键松开
#endif
}
}
else
key_value=0;
return key_value;
}
Key_Board.h
#ifndef KEY_BOARD_H_
#define KEY_BOARD_H_
#include "stdint.h"
uint8_t key_matrix_ranks_scan(void);
uint8_t key_matrix_flip_scan(void);
#endif
main.c
#include <REGX52.H>
#include "intrins.h"
#include "stdint.h"
#include "Key_Board.h"
sbit D1 = P2^0;
void Delay63ms() //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j;
i = 113;
j = 242;
do
{
while (--j);
} while (--i);
}
void main(void)
{
uint8_t Key_Flag = 0;
uint8_t i = 0;
while(1)
{
Key_Flag = key_matrix_flip_scan();
if(Key_Flag)
{
D1 = 1;
for(i = 0; i < Key_Flag; ++i)
Delay63ms();
D1 = 0;
for(i = 0; i < Key_Flag; ++i)
Delay63ms();
}
else
D1 = 1;
}
}
实验现象
按住键盘上不同的按键,D0将以不同的频率闪烁。