4×4矩阵键盘原理及其在单片机中的简单应用(基Proteus仿真)

1/64×4矩阵键盘原理及其在单片机中的简单应用基于Proteus仿真1、4×4矩阵键盘的工作原理如下图所示，4×4矩阵键盘由4条行线和4条列线组成，行线接P3.0－P3.3，列线接P3.4－P3.7，按键位于每条行线和列线的交叉点上。2/6按键的识别可采用行扫描法和线反转法，这里采用简单的线反转法，只需三步。第一步，执行程序使X0~X3均为低电平，此时读取各列线Y0~Y3的状态即可知道是否有键按下。当无键按下时，各行线与各列线相互断开，各列线仍保持为高电平；当有键按下时，则相应的行线与列线通过该按键相连，该列线就变为低电平，此时读取Y0Y1Y2Y3的状态，得到列码。第二步，执行程序使Y0~Y3均为低电平，当有键按下时，X0~X3中有一条行线为低电平，其余行线为高电平，读取X0X1X2X3的状态，得到行码。第三步，将第一步得到的列码和第二步得到的行码拼合成被按键的位置码，即Y0Y1Y2Y3X0X1X2X3（因为行线和列线各有一条为低电平，其余为高电平，所以位置码低四位和高四位分别只有一位低电平，其余为高电平）。也就是说，当某个键按下时，该键两端所对应的行线和列线为低电平，其余行线和列线为高电平。比如，当0键按下时，行线X0和列线Y0为低电平，其余行列线为高电平，于是可以得到0键的位置码Y0Y1Y2Y3X0X1X2X3为01110111，即0X77。当5键按下时，行线X1和列线Y1为低电平，其余行列线为高电平，于是可得到5键的位置码Y0Y1Y2Y3X0X1X2X3为10111011，即0XBB。全部矩阵键盘的位置码如下：2、4×4矩阵键盘在单片机的简单应用举例（一）如下图所示，运行程序时，按下任一按键，数码管会显示它在矩阵键盘上的序号0~F，并且蜂鸣器发出声音，模拟按键的声音。此处采用线反转法识别按键。C程序如下：3/6#includereg51.h#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitbuzzer=P1^0;ucharcodedis[]=//0~9，A~F的共阳显示代码{0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0X88,0X83,0XC6,0XA1,0X86,0X8E};ucharcodetab[]=//矩阵键盘按键位置码{0x77,0xb7,0xd7,0xe7,0x7b,0xbb,0xdb,0xeb,0x7d,0xbd,0xdd,0xed,0x7e,0xbe,0xde,0xee};voiddelay(uintx)//延时函数{uchari;while(x--)for(i=0;i120;i++);}ucharscan()//矩阵键盘扫描函数，得到按键号，采用线反转法{uchara,b,c,i;P3=0XF0;//P3口输出11110000a=P3;//读取列码delay(10);//防抖延时10msP3=0X0F;//P3口输出00001111b=P3;//读取行码c=a+b;//得到位置码for(i=0;i16;i++)if(c==tab[i])returni;//查表得到按键序号并返回return-1;//无按键，则返回-1}voidbeep()//蜂鸣器发出声音，模拟按键的声音{uchari;for(i=0;i100;i++){buzzer=~buzzer;delay(1);}buzzer=0;}voidmain()4/6{ucharkey;buzzer=0;//关闭蜂鸣器while(1){key=scan();//得到按键号if(key!=-1)//有按键则显示，并且蜂鸣器发出声音{P0=dis[key];beep();delay(100);}}}Proteus仿真运行结果如下：3、4×4矩阵键盘在单片机的简单应用举例（二）如下图所示，运行程序时，按下的按键键值越大，点亮的LED灯越多，例如，按下1号键时，点亮一只LED灯，按下2号键时，点亮两只LED灯，按下16号键时，点亮全部LED灯。这里仍然采用线反转法识别按键。5/6C程序如下：#includereg51.h#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintucharcodetab[]=//矩阵键盘按键位置码{0x77,0xb7,0xd7,0xe7,0x7b,0xbb,0xdb,0xeb,0x7d,0xbd,0xdd,0xed,0x7e,0xbe,0xde,0xee};voiddelay(uintx)//延时函数{uchari;while(x--)for(i=0;i120;i++);}ucharscan()//矩阵键盘扫描函数，得到按键号，采用线反转法{uchara,b,c,i;P1=0XF0;a=P1;delay(10);P1=0X0F;b=P1;c=a+b;for(i=0;i16;i++)if(c==tab[i])returni;//有按键，则返回按键号return-1;//无按键，则返回-1}6/6voidmain(){ucharkey,i,led3,led2;while(1){key=scan();if(key!=-1){led3=0xff;led2=0xff;for(i=0;i=key;i++)//这里假设key=3，因为key是从0开始算起，所以是4号键，应该{if(i8)//点亮4只LED灯，执行4次for循环后，led3=00001111，所以点亮led3=1;//了4只LED灯。elseled2=1;}P2=led2;P3=led3;}}}Proteus仿真运行结果如下：4、参考文献[1]彭伟.单片机C语言程序设计实训100例.北京:电子工业出版社.2009[2]贾振国，许琳.智能化仪器仪表原理及应用.北京:中国水利水电出版社.2011