第六讲――独立按键及矩阵键盘控制LED灯

键盘接口键盘是单片机应用系统中使用最广泛的一种数据输入设备。键盘是一组按键的组合。键通常是一种常开型按钮开关，常态下键的两个触点处于断开状态，按下键时它们才闭合（短路）。非编码键盘按组成结构又可分为独立式键盘和矩阵式键盘。独立式键盘的工作过程与矩阵式键盘类似，无论是硬件结构还是软件设计都比较简单，。通常，键盘有编码和非编码两种。编码键盘通过硬件电路产生被按按键的键码和一个选通脉冲。选通脉冲可作为CPU的中断请求信号。这种键盘使用方便，所需程序简单，但硬件电路复杂，常不被单片机采用。S1S4S3S2P1.4P1.5P1.6P1.789S52+5V图8.1独立式键盘接口特点：每个按键占用一条I/O线，当按键数量较多时，I/O口利用率不高，但程序编制简单。适用于所需按键较少的场合。特点：电路连接复杂，但提高了I/O口利用率，软件编程较复杂。适用于需使用大量按键的场合。89s52P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7+5V图8.2矩阵式键盘接口K99K10AK15FP10P11P12P13P14P15P16P17EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10VCC40GND20U189S52P10P11P12P13P14P15P16P17K00K11K22K33K55K66K77K88K44K11BK12CK13DK14E扫描法和线反转法89s52P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7+5V图8.2矩阵式键盘接口0123eedebe7e4567edddbd7d89ABebdbbb7bCDEFe7d7b777键盘控制流程单片机对矩阵式键盘接口处理的一般过程如图8.3所示。键扫描消抖求键码等待释放键扫描消除抖动有键按下？键扫描确有键按下？求键值按键处理键释放？YYYNN等待键释放N开始返回按键处理图8.3键盘处理流程框图1.键扫描键扫描就是要判断有无键按下，当扫描到有键按下时再进行下一步处理，否则退出键盘处理程序。独立式键盘扫描只需读取IO口状态,而矩阵式键盘描通常有两种实现方法：逐行扫描法和线反转法。(1)逐行扫描法。依次从第一至最末行线上发出低电平信号,如果该行线所连接的键没有按下的话,则列线所接的端口得到的是全“1”信号,如果有键按下的话,则得到非全“1”信号。89C51P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7+5V01111111101111101101111111101111设第2行第4列键按下行线输出列线输入01111111101111101101111111101111（2）线反转法。线反转法也是识别闭合键的一种常用方法,该法比行扫描速度快,但在硬件上要求行线与列线外接上拉电阻。先将行线作为输出线,列线作为输入线,行线输出全“0”信号,读入列线的值,那么在闭合键所在的列线上的值必为0；然后从列线输出全“0”信号，再读取行线的输入值，闭合键所在的行线值必为0。这样,当一个键被按下时,必定可读到一对唯一的行列值。再由这一对行列值可以求出闭合键所在的位置。000011100000101189C51P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7+5V设第2行第4列键按下列值：1110行值：1011由于按键按下时的机械动作，在按键被按下或松开的瞬间，其输出电压会产生波动，称为键的抖动。键按下前沿抖动后沿抖动2.消抖为确保每按一次键单片机只进行一次处理，使键盘可靠地工作，必须消除按键抖动。消抖方法有硬件消抖和软件延时两种。图8.5键闭合及断开时的抖动+5V&&QQ（1）硬件消抖法：就是在键盘中附加去抖动电路，从根上消除抖动产生的可能性。右图所示电路实际上是由R-S触发器构成的单脉冲电路。当按钮开关按下时Q端输出低电平，当开关松开时Q端恢复高电平，即输出一个负脉冲，以此消除抖动。图8.6硬件去抖动电路（2）软件消抖法：键按下的时间与操作者的按键动作有关，约为十分之几到几秒不等。而键抖动时间与按键的机械特性有关，一般为5～10ms不等。软件消抖法即是采用延时（一般延时10～20ms）的方法，以避开按键的抖动，即在按键已稳定地闭合或断开时才读出其状态。100ms10ms10ms键抖动时间图8.7软件消抖法延时区间示意图3.计算键码键码是每个按键的标识。被按键确定下来之后，接下来的工作是计算闭合键的键码，然后才能根据键码进行对应的操作。为编程方便，键码通常都是以键的排列顺序安排，按照从左到右、从上向下的顺序编排。键码可根据行号列号以查表求得，也可通过计算得到。我们将结合实例加以介绍。4.等待释放等待释放是为了保证键的一次闭合仅进行一次处理。求得键码后，然后通过不断进行键扫描，如有键按下，则继续扫描，否则认为键已释放。5.按键处理根据系统功能要求，利用单片机控制完成特定操作。键盘接口的控制方式在单片机的运行过程中，何时进行键盘扫描和处理，可有下列三种情况：1.查询方式：单片机通过调用键盘扫描子程序，查询有无键按下。2.定时扫描方式：每隔一定时间执行一次键盘扫描子程序。3.中断方式：每当有键闭合时才向CPU发出中断请求，中断服务时进行键盘扫描和处理。